电子竞赛_仪器仪表专题XXXX

全国大学生电子设计竞赛仪器仪表类课题的系统构建典型案例分析物理与信息工程学院蔡超概述•电子设计竞赛中题型的分类。–基本电子线路类（电力电子）•典型题型：电源设计–高频类•典型题型：无线收发–控制类•典型题型：小车控制–仪器类•典型题型：示波器、频谱分析仪…•各类题目的难点、关键点•历年比赛中出现的仪器类课题：–1999年•B题：数字式工频有效值多用表•C题：频率特性测试仪•E题：数字化语音存储与回放系统–2001年•A题：波形发生器•B题：简易数字存储示波器–2003年•C题：低频数字式相位测量仪•D题：简易逻辑分析仪–2005年•A题：正弦信号发生器•B题：集成运放参数测试仪•C题：简易频谱分析仪–2007年•A题：音频信号分析仪•C题：数字示波器•此类课题的分类：–时域–频域–数据域•需要的核心技术–单片机（低端/高端）–可编程逻辑简易数字存储示波器(2001年B题)•系统框图：数字系统构建的仪器组成是什么？示波器的基本原理又是什么？基本要求根据指标思考：1、最低的采样频率要求是多少？2、采样的最小分辨力要多少？3、最少的存储深度是多少？4、触发电路用什么电路元件实现？5、垂直灵敏度的指标意味着什么？6、输入阻抗如何测试？发挥部分数字示波器(2007年C题)•设计任务：–设计并制作一台具有实时采样方式和等效采样方式的数字示波器。取样与保持电路A/D转换与存储控制电路显示部分输入电路触发电路TP基本要求（1）被测周期信号的频率范围为10Hz～10MHz，仪器输入阻抗为1M，显示屏的刻度为8div×10div，垂直分辨率为8bits，水平显示分辨率≥20点/div。（2）垂直灵敏度要求含1V/div、0.1V/div两档。电压测量误差≤5%。（3）实时采样速率≤1MSa/s，等效采样速率≥200MSa/s；扫描速度要求含20ms/div、2μs/div、100ns/div三档，波形周期测量误差≤5%。（4）仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发，触发电平可调。（5）被测信号的显示波形应无明显失真。发挥部分（1）提高仪器垂直灵敏度，要求增加2mV/div档，其电压测量误差≤5%，输入短路时的输出噪声峰-峰值小于2mV。（2）增加存储/调出功能，即按动一次“存储”键，仪器即可存储当前波形，并能在需要时调出存储的波形予以显示。（3）增加单次触发功能，即按动一次“单次触发”键，仪器能对满足触发条件的信号进行一次采集与存储（被测信号的频率范围限定为10Hz～50kHz）。（4）能提供频率为100kHz的方波校准信号，要求幅度值为0.3V±5%（负载电阻≥1M时），频率误差≤5%。（5）其他。说明•1．A/D转换器最高采样速率限定为1MSa/s，并要求设计独立的取样保持电路。为了方便检测，要求在A/D转换器和取样保持电路之间设置测试端子TP。•2．显示部分可采用通用示波器，也可采用液晶显示器。•3．等效采样的概念可参考蒋焕文等编著的《电子测量》一书中取样示波器的内容，或陈尚松等编著的《电子测量与仪器》等相关资料。•4．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。关于仪器仪表类题目其它方面的知识简介•直接频率合成（DDS）简介•频域测量仪器简介•比赛前需要做的准备…–知识准备：仪器原理、电子测量基础、误差分析、时频域基础概念…–技能准备：仪器的使用、测量技能、算法的实现、印制电路板制作、一些先进的开发手段…–模块准备：前向通道、后向通道、辅助接口…谢谢！