大学物理电路题.docx
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大学物理电路题
开关稳压电源（A题）
一、任务
设计并制作如图1所示的开关稳压电源。
图1电源框图
二、要求
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：
1．基本要求
（1）输出电压UO可调范围：
30V～36V；
（2）最大输出电流IOmax=2A；
（3）U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）；
（4）IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）；
（5）输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
（6）DC-DC变换器的效率
≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
（7）具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.5±0.2A；
2．发挥部分
（1）进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）；
（2）进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）；
（3）进一步提高效率，使
≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
（4）排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；
（5）能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。
（6）其他。
三、说明
（1）DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。
（2）U2可通过交流调压器改变U1来调整。
DC-DC变换器（含控制电路）只能由UIN端口供电，不得另加辅助电源。
（3）本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于20MHz模拟示波器（AC耦合、扫描速度20ms/div）测量UOPP。
（4）本题中电压调整率SU指U2在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率；负载调整率SI指IO在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率；DC-DC变换器效率=PO/PIN，其中PO＝UOIO，PIN＝UINIIN。
（5）电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）。
（6）制作时应考虑方便测试，合理设置测试点（参考图1）。
（7）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用附件给出。
四、评分标准
项目
应包括的主要内容或考核要点
满分
设计
报告
方案论证
DC-DC主回路拓扑；控制方法及实现方案；提高效率的方法及实现方案
8
电路设计
与参数计算
主回路器件的选择及参数计算；控制电路设计与参数计算；效率的分析及计算；保护电路设计与参数计算；数字设定及显示电路的设计
20
测试方法与数据
测试方法；测试仪器；测试数据
（着重考查方法和仪器选择的正确性以及数据是否全面、准确）
10
测试结果分析
与设计指标进行比较，分析产生偏差的原因，并提出改进方法
5
电路图及设计文件
重点考查完整性、规范性
7
总分
50
基本要求
实际制作完成情况
50
发挥
部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
15
完成第（4）项
4
完成第（5）项
6
其他
5
总分
50
宽带直流放大器（B题）
一、任务
设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。
二、要求
1．基本要求
（1）电压增益AV≥40dB，输入电压有效值Vi≤20mV。
AV可在0～40dB范围内手动连续调节。
（2）最大输出电压正弦波有效值Vo≥2V，输出信号波形无明显失真。
（3）3dB通频带0～5MHz；在0～4MHz通频带内增益起伏≤1dB。
（4）放大器的输入电阻≥50，负载电阻（50±2）。
（5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。
2．发挥部分
（1）最大电压增益AV≥60dB，输入电压有效值Vi≤10mV。
（2）在AV＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值VONPP≤0.3V。
（3）3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带内增益起伏≤1dB。
（4）最大输出电压正弦波有效值Vo≥10V，输出信号波形无明显失真。
（5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。
（6）电压增益AV可预置并显示，预置范围为0～60dB，步距为5dB（也可以连续调节）；放大器的带宽可预置并显示（至少5MHz、10MHz两点）。
（7）降低放大器的制作成本，提高电源效率。
（8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。
三、说明
1．宽带直流放大器幅频特性示意图如图1所示。
图1幅频特性示意图
2．负载电阻应预留测试用检测口和明显标志，如不符合（50±2）的电阻值要求，则酌情扣除最大输出电压有效值项的所得分数。
3．放大器要留有必要的测试点。
建议的测试框图如图2所示，可采用信号发生器与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪进行幅频特性测量。
图2幅频特性测试框图
四、评分标准
设计
报告
项目
主要内容
分数
系统方案
比较与选择
方案描述
2
理论分析与计算
带宽增益积
通频带内增益起伏控制
线性相位
抑制直流零点漂移
放大器稳定性
9
电路与程序设计
电路设计
8
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件
测试结果完整性
测试结果分析
8
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
3
总分
30
基本
要求
实际制作完成情况
50
发挥
部分
完成第
（1）项
7
完成第
（2）项
2
完成第（3）项
7
完成第（4）项
6
完成第（5）项
12
完成第（6）项
5
完成第（7）项
6
其他
5
总分
50
红外光通信装置（C题）
一、任务
设计并制作一个红外光通信装置。
二、要求
1．基本要求
（1）红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为2m，如图1所示。
图1红外光通信装置方框图
（2）传输的语音信号可采用话筒或Φ3.5mm的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率范围为300~3400Hz。
（3）接收的声音应无明显失真。
当发射端输入语音信号改为800Hz单音信号时，在8Ω电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于0.4V。
不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至0V，采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示，频率响应范围低端不大于10Hz、高端不小于1MHz）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于0.1V。
如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。
（4）当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。
2．发挥部分
（1）增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。
数字信号传输时延不超过10s。
温度测量误差不超过2℃。
语音信号和数字信号能同时传输。
（2）设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向90°，延长通信距离2m，如图2所示。
语音通信质量要求同基本要求（3）。
图2红外光通信中继转发装置方框图
中继转发节点采用5V直流单电源供电，电路见图3。
串接的毫安表用来测量其供电直流电流。
图3中继转发节点供电电路
三、说明
1．本装置的通信信道必须采用红外光信道，不得使用其他通信装置。
发射端及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件，安装时需外露发光管，以便检查。
不得采用内部含有现成通信协议的红外光发射芯片或模块。
2．中继转发节点除外接的单5V供电电源外，不得使用其他供电装置（如电池、超级电容等）。
3．测试时，自备MP3或录音机及音频连接线。
四、评分标准
设计
报告
项目
主要内容
分数
系统方案
红外光通信装置总体方案设计
4
理论分析与计算
通信原理分析，提高转发器效率的方
法
6
电路与程序设计
总体电路图
程序设计
4
测试方案与测试结果
测试数据完整性
测试结果分析
4
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
2
总分
20
基本
要求
完成第
（1）项
25
完成第
（2）项
5
完成第（3）项
15
完成第（4）项
5
总分
50
发挥
部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
25
其他
5
总分
50
四旋翼自主飞行器（D题）
一、任务
设计并制作一架四旋翼自主飞行器。
飞行区域俯视图和立体图分别如图1和图2所示。
图1飞行区域俯视图（图中单位：
cm）
图2飞行区域立体图（图中单位：
cm）
二、要求
1.基本要求
（1）四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图1所示的A区，一键式启动飞行器起飞；飞向B区，在B区降落并停机；飞行时间不大于45s。
（2）飞行器摆放在B区，一键式启动飞行器起飞；飞向A区，在A区降落并停机；飞行时间不大于45s。
2.发挥部分
（1）飞行器摆放在A区，飞行器下面摆放一薄铁片，一键式启动，飞行器拾取薄铁片并起飞。
（2）飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向B区，并在空中将薄铁片投放到B区；飞行器从示高线上方返回A区，在A区降落并停机。
（3）以上往返飞行时间不大于30s。
（4）其他。
三、评分标准
设计
报告
项目
主要内容
分数
系统方案
方案比较，方案描述
3
设计与论证
控制方法描述与参数计算
5
电路与程序设计
系统组成，原理框图与各部分电路图，
系统软件与流程图
6
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件
测试结果完整性
测试结果分析
3
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构
图表的规范性
3
总分
20
基本
要求
完成第
（1）项
25
完成第
（2）项
25
总分
50
发挥
部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
25
其他
5
总分
50
升级会员 