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第四届(1999年)全国大学生电子设计竞赛题目

发布者: 凡哥 | 发布时间: 2019-3-1 05:58 PM| 查看数: 102| 评论数: 1|帖子模式

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第四届(1999年)全国大学生电子设计竞赛题目

A 测量放大器一、题目:测量放大器

二、任务
设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。参见图1。输入信号VI取自桥式测量电路的输出。当R1R2R3R4时,VI0R2改变时,产生VI ¹ 0的电压信号。测量电路与放大器之间有1米长的连接线。
图片1.png
三、要求
基本要求
     1)测量放大器
差模电压放大倍数 AVD1500,可手动调节;
最大输出电压为± 10V,非线性误差 < 0.5
在输入共模电压+7.5V~-7.5V范围内,共模抑制比 KCMR >105
AVD500时,输出端噪声电压的峰-峰值小于1V
通频带010Hz
直流电压放大器的差模输入电阻2MW (可不测试,由电路设计予以保证)。
    2)电源
设计并制作上述放大器所用的直流稳压电源。由单相220V交流电压供电。交流电压变化范围为+10%~-15%。
    3) 设计并制作一个信号变换放大器,参见图2。将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号,用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。
图片2.png
2 发挥部分
1)提高差模电压放大倍数至AVD1000,同时减小输出端噪声电压。
2)在满足基本要求(1)中对输出端噪声电压和共模抑制比要求的条件下,将通频带展宽为0100Hz以上。
3)提高电路的共模抑制比。
4)差模电压放大倍数AVD可预置并显示,预置范围11000,步距为1,同时应满足基本要求(1)中对共模抑制比和噪声电压的要求。
5)其它(例如改善放大器性能的其它措施等)。

四、评分意见
          
基本要求
设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析 50
实际制作完成情况 50
发挥部分
完成第一项 5
完成第二项 10
完成第三项 5
完成第四项 20
特色与创新 10

五、说明
直流电压放大器部分只允许采用通用型集成运算放大器和必要的其它元器件组成,不能使用单片集成的测量放大器或其它定型的测量放大器产品。

测试说明:
1 基本要求部分
  1)测量放大器
差模电压放大倍数的测量:通过改变R2的阻值产生差模输入电压信号。
非线性误差的测量:在AVD=100的条件下,分别测量VI± 25mV± 50mV± 75mV± 100mV时的输出电压,求出非线性误差的最大值。
KCMR的测量:在AVD=500VI0的条件下,分别测出VA=+15VVB0VA0VB=-15V时的共模电压放大倍数,取较大的一个计算KCMR
输出端噪声电压的测量:在R1R2R3R4VI0的条件下,用示波器测量输出端噪声电压峰-峰值。
通频带的测量:用信号变换放大器取代桥式测量电路,信号变换电路的输入信号由函数发生器或低频信号发生器给出。
不测量电压放大器的输入阻抗,仅根据对电路的分析,判断它能否满足对输入阻抗的要求。
直流稳压电源的测量:
交流电压变化+10%和-15%时,AVDKCMR应保持不变。
  2) 发挥部分:
(3)(4)KCMR的测量:仍然在AVD=500的条件下,按前述方法进行。
在第(5)项有特色分者,应对设计的特色加以明确、具体的说明。
B 数字式工频有效值多用表
一、题目
数字式工频有效值多用表
二、任务
设计并制作一个能同时对一路工频交流电(频率波动范围为50± 1Hz、有失真的正弦波)的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量的数字式多用表。参见附图。
图片3.png
三、要求
基本要求
1)测量功能及量程范围
交流电压:0500V
交流电流:050A
有功功率:025kW
无功功率:025kvar
功率因数(有功功率/视在功率):01
为便于本试题的设计与制作,设定待测0500V的交流电压、050A的交流电流均已经相应的变换器转换为05V的交流电压。
2)准确度
显示为 位(0.0004.999),有过量程指示;
交流电压和交流电流:± 0.8%读数+5个字),例:当被测电压为300V时,读数误差应小于± 0.8×300V0.5V)=± 2.9V
有功功率和无功功率:± 1.5%读数+8个字);
功率因数:± 0.01
3)功能选择:用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率和功率因数的测量与显示。
2.发挥部分
1)用按键选择电压基波及总谐波的有效值测量与显示。
2)具有量程自动转换功能,当变换器输出的电压值小于0.5V时,能自动提高分辨力达0.01V
3)用按键控制实现交流电压、交流电流、有功功率、无功功率在测试过程中的最大值、最小值测量。
4)其它(例如扩展功能,提高性能)。
四、评分意见

基本要求
设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析 50
实际制作完成情况 50
发挥部分
完成第一项 14
完成第二项 14
完成第三项 10
完成第四项 12

五、说明
1.调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号;再经移相输出代表同一路的电流信号。
2.检查交流电压、交流电流有效值测量功能时,可采用函数发生器输出的对称方波信号。电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号,测试结果应与理论值进行比较分析。

测试说明:
1.输入电压变化范围为04.999V,输出显示范围应按比例显示为0499.9V。其准确度按设计要求分段记分。其余各量类同。
2.功能检查按题目要求分别进行。
3.当输入电压为0V时,允许输出显示有5个字的跳动。
4.电压测试、电流测试的准确度测量选测三点(如表所示);有功功率、无功功率、功率因数选测两点(赛区自定,并说明测试方法,记录标准值与实测值)。
5.检查交流电压、交流电流的有效值测量功能时,利用函数发生器输出的对称方波信号,其它则采用正弦波。
6.按键功能的检查按基本要求(3)进行。
7.进行谐波测量时,可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号,记录测试结果并与理论值进行比较、评分。
8.在0.5V转换点处检测自动量程转换功能。
9.基波、谐波准确度实测值与理论值相差15%以上时,对准确度不予记分,相差15%以下时,则分段记分。

C 频率特性测试仪
一、题目
频率特性测试仪
二、任务
设计并制作一个频率特性测试系统,包含测试信号源、被测网络、检波及显示三部分。
图片5.png
三、要求
1.基本要求
1)制作幅频特性测试仪
a、频率范围:100Hz100kHz
b、频率步进:10Hz
c、频率稳定度:10-4
d、测量精度:5
e、能在全频范围和特定频率范围内自动步进测量,可手动预置测量范围及步进频率值;
fLED显示,频率显示为5位,电压显示为3位,并能打印输出。
2)制作一被测网络
电路型式:阻容双T网络;
中心频率:5kHz
带宽:± 50Hz
计算出网络的幅频和相频特性,并绘制相位曲线;
用所制作的幅频特性测试仪测试自制的被测网络的幅频特性。
2.发挥部分
1)制作相频特性测试仪
频率范围:500Hz10kHz
相位度数显示:相位值显示为三位,另以一位作符号显示;
测量精度:
2)用示波器显示幅频特性。
3)在示波器上同时显示幅频和相频特性。
4)其它。
四、评分意见

基本要求
设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析 50
实际制作完成情况 50
发挥部分
完成第一项 20
完成第二项 10
完成第三项 10
完成第四项 10

五、说明
发挥部分(2)(3)均用所制作的频率特性测试仪测试自制的被测网络的幅频特性和相频特性。

测试说明:

本题用学生制作的被测网络来进行测试。

1.频率范围:用电压表和频率计对信号源进行检测,可在低端100Hz,高端100kHz,以及1kHz10kHz频率点处进行测量,并记录信号源输出电压。

2.步进功能检查:在100Hz1kHz10kHz100kHz频率点处检测其是否具有步进功能。

3.幅频特性的测量精度:将被测网络短路,测量本仪器的输出,检查其是否发生变化。

4.对制作的被测网络进行自动测量,可在全频范围内和设定频率范围内检测。

5.双T网络:由于元件值的误差所产生的频率特性偏离(如双T网络中心频率的偏移等)不计入测量误差。

6.相频特性的精度,将实测值与理论值进行比较。

 

D 短波调频接收机一、题目
短波调频接收机
二、任务
设计并制作一个短波调频接收机,方框图如下:
图片6.png 三、要求
1.基本要求
1)接收频率(f0)范围:8MHz10MHz
2)接收信号为20Hz1000Hz音频调频信号,频偏为3kHz
3)最大不失真输出功率100mW(8W )
4)接收灵敏度5mV
5)通频带:f0± 4kHz为-3dB
6)选择性:f0± 10kHz为-30dB
7)镜像抑制比20dB
2.发挥部分
1)可实现多种自动程控频率搜索模式(如全频率范围搜索,特定频率范围内搜索等),全频率范围搜索时间2分钟;
2)能显示接收频率范围内的调频电台载频值 ,显示载波频率的误差≤± 5kHz
3)进一步提高灵敏度;
4)可存储已搜索到的电台,存台数不少于20
5)其它。
四、评分意见

基本要求
设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析 50
实际制作完成情况 50
发挥部分
完成第一项 20
完成第二项 5
完成第三项 10
完成第四项 5
特色与创新 10

测试说明:

1.测试时输入信号可直接注入。

2.对基本要求的说明

1)测试输入信号:幅度10mV;调制频率1kHz;频偏为3kHz

2)抽测频率点:8MHz9MHz10MHz

3)测量接收频率范围:在8MHz9MHz10MHz频率点处观察能否正确接收。

4)测量输出功率:在输入信号加大时输出信号无明显失真,记录最大的输出功率值。

5)灵敏度:在输出不失真功率为100mW,记录最小的输入信号电压值。

6)通频带:在中放输出端进行测量,记录带宽值。

7)选择性:在中放输出端进行测量,记录偏离中心频率± 10kHz处的dB值。

8)镜像抑制比:记录镜像频率处的dB值。

3.对发挥部分的说明

1)检查自动搜索电台的功能;

2)发挥部分的第(3)项,应记录具体数值。

 

E 数字化语音存储与回放系统一、题目
数字化语音存储与回放系统
二、任务
设计并制作一个数字化语音存储与回放系统,其示意图如下:
图片7.png
三、要求
1.基本要求
1)放大器1的增益为46dB,放大器2的增益为40dB,增益均可调;
2)带通滤波器:通带为300Hz3.4kHz
3ADC:采样频率f s8kHz,字长=8位;
4)语音存储时间10秒;
5DAC:变换频率f c8kHz,字长=8位;
6)回放语音质量良好。
2.发挥部分
在保证语音质量的前提下:
1)减少系统噪声电平,增加自动音量控制功能;
2)语音存储时间增加至20秒以上;
3)提高存储器的利用率(在原有存储容量不变的前提下,提高语音存储时间);
4)其它(例如: 校正等)。
四、评分意见
满分
基本要求
设计与总结报告:方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析 50
实际制作完成情况 50
发挥部分
完成第一项 15
完成第二项 5
完成第三项 15
完成第四项 15

五、说明
不能使用单片语音专用芯片实现本系统。

测试说明:

1.测试基本部分(1)(2)项时,将放大器1和带通滤波器、放大器2 与带通滤波器分别连接起来。

2.测试基本部分(2)项时,截止频率低端达到fCL200300Hz、高端达到fCH3k3.4kHz,则为满分(3分)。

3.测试基本部分(4)项时,(S+N)/N=20dB为满分(4分);峰-峰值Um4V为满分(4分)。

4.测试基本部分(4)项及发挥部分(1)项时,应将ADC的输出端直接连到DAC的输入端,或将微处理器编程为“即收”、“即发”模式。

5.测试发挥部分的(1)项时,(S+N)/N30dB为满分(10分)。

6.测试发挥部分(4)(5)项时,应对所采取的措施加以明确具体的说明,并说明所取得的效果。

7.基本部分测试(5)项中质量等级的含义是

一等:声音很清晰,基本无失真;

二等:声音较清晰,有轻度失真与干扰;

三等:声音有较大失真与干扰,但仍能听懂;

四等:声音有严重失真与干扰,分辨十分困难;

五等:无信号,只有噪声与干扰。

8.在检测发挥部分的各项指标时仍要求注意检查回放语音质量。







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凡哥 发表于 2019-3-7 23:15:02

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