南京邮电大学电子研发设计竞赛模拟竞赛试题Word格式.docx
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（3）当发射峰值功率不大于20mW时，尽可能地加大主、从站间的通信距离。
（4）其他。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计与总结报告：
方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。
50
实际制作完成情况
发挥部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
完成第（3）项
其他
5
四、说明
1、主站需留出末级功率放大器发射功率的测量端，用于接入50假负载电阻，以测试发射功率；
2、为测试方便，作品中使用的衰减器（可以自制），应与作品一起封装上交。
集成运放参数测试仪（B题）
设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪，示意图如图1所示。
图1
（1）能测试VIO（输入失调电压）、IIO（输入失调电流）、AVD（交流差模开环电压增益）和KCMR（交流共模抑制比）四项基本参数，显示器最大显示数为3999；
（2）各项被测参数的测量范围及精度如下（被测运放的工作电压为±
15V）：
VIO：
测量范围为0～40mV（量程为4mV和40mV），误差绝对值小于3%读数+1个字；
IIO：
测量范围为0～4μA（量程为0.4μA和4μA），误差绝对值小于3%读数+1个字；
AVD：
测量范围为60dB～120dB，测试误差绝对值小于3dB；
KCMR：
（3）测试仪中的信号源（自制）用于AVD、KCMR参数的测量，要求信号源能输出频率为5Hz、输出电压有效值为4V的正弦波信号，频率与电压值误差绝对值均小于1%；
（4）按照本题附录提供的符合GB3442-82的测试原理图（见图2~图4），再制作一组符合该标准的测试VIO、IIO、AVD和KCMR参数的测试电路，以此测试电路的测试结果作为测试标准，对制作的运放参数测试仪进行标定。
（1）增加电压模运放BWG（单位增益带宽）参数测量功能，要求测量频率范围为
100kHz～3.5MHz，测量时间≤10秒，频率分辨力为1kHz；
为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为40kHz～4MHz，频率误差绝对值小于1%；
输出电压的有效值为2V±
0.2V；
（2）增加自动测量（含自动量程转换）功能。
该功能启动后，能自动按VIO、IIO、AVD、KCMR和BWG的顺序测量、显示并打印以上5个参数测量结果；
（3）其他。
30
1、为了制作方便，被测运放的型号选定为8引脚双列直插的电压模运放F741（LM741、μA741、F007等）通用型运算放大器；
2、为了测试方便，自制的信号源应预留测量端子；
3、测试时用到的打印机自带。
附录：
参照GB3442-82标准，VIO、IIO、AVD和KCMR参数的测试原理图分别如图2、图3和图4所示。
图3和图4中的信号源可采用现成的信号源。
为了保证测试精度，外接测试仪表（信号源和数字电压表）的精度应比自制的运放参数测试仪的精度高一个数量级。
（1）VIO、IIO电参数测试原理图
图2
①在K1、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为VL0，则有：
②在K1、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为VL0；
在K1、K2断开时，测得辅助运放的输出电压记为VL1，则有：
（2）AVD电参数的测试原理与测试原理图
图3
设信号源输出电压为VS，测得辅助运放输出电压为VL0，则有
（3）KCMR电参数的测试原理与测试原理图
图4
附录说明
1、测试采用了辅助放大器测试方法。
要求辅助运放的开环增益大于60dB，输入失调电压和失调电流值小；
2、为了保证测试精度，要求对R、Ri、Rf的阻值准确测量，R1、R2的阻值尽可能一致；
IIO与R的乘积远大于VIO；
IIO与Ri//Rf的乘积应远小于VIO。
测试电路中的电阻值建议取：
Ri=100Ω、Rf=20k～100k、R1=R2=30k、RL=10kΩ、R=1MΩ；
3、建议图3、4中使用的信号源输出为正弦波信号，频率为5Hz、输出电压有效值为4V。
悬挂运动控制系统（C题）
设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。
在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×
100cm。
物体的形状不限，质量大于100克。
物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。
板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点,示意图如下。
1、基本要求：
（1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；
（2）控制物体在80cm×
100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于100cm，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300秒内完成；
（3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm的圆周运动，限300秒内完成；
（4）物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点（两点间直线距离不小于40cm）。
（1）能够显示物体中画笔所在位置的坐标；
（2）控制物体沿板上标出的任意曲线运动（见示意图），曲线在测试时现场标出，线宽1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；
曲线的前一部分是连续的，长约30cm；
后一部分是两段总长约20cm的间断线段，间断距离不大于1cm；
沿连续曲线运动限定在200秒内完成，沿间断曲线运动限定在300秒内完成；
项目
10
完成第
（2）项中连续线段运动
14
完成第
（2）项中断续线段运动
16
1、物体的运动轨迹以画笔画出的痕迹为准，应尽量使物体运动轨迹与预期轨迹吻合，同时尽量缩短运动时间；
2、若在某项测试中运动超过限定的时间，该项目不得分；
3、运动轨迹与预期轨迹之间的偏差超过4cm时，该项目不得分；
4、在基本要求（3）、（4）和发挥部分
（2）中，物体开始运动前，允许手动将物体定位；
开始运动后，不能再人为干预物体运动；
5、竞赛结束时，控制系统封存上交赛区组委会，测试用板（板上含空白坐标纸）测试时自带。
数字示波器（D题）
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，示意图如图1所示。
图1数字示波器示意图
1．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。
2．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。
三、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。
四、评分标准
设计
报告
应包括的主要内容
分数
系统方案
比较与选择
方案描述
6
理论分析与计算
等效采样分析
垂直灵敏度
扫描速度
12
电路与程序设计
电路设计
程序设计
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
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
8
总分
发挥
部分
22
7
完成第（4）项
开关稳压电源（E题）
设计并制作如图1所示的开关稳压电源。
图1电源框图
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：
（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；
（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。
（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。
应包括的主要内容或考核要点
满分
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
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
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
50
15
4
完成第（5）项
6
音频信号分析仪（F题）
设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。
（1）输入阻抗：
50Ω
（2）输入信号电压范围（峰-峰值）：
100mV～5V
（3）输入信号包含的频率成分范围：
200Hz～10kHz
（4）频率分辨力：
100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的频率分量的功率值。
）
（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95%；
各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。
（6）分析时间：
5秒。
应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。
（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。
（2）输入信号包含的频率成分范围：
20Hz～10kHz。
（3）增加频率分辨力20Hz档。
（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。
（5）测量被测正弦信号的失真度。
（6）其他。
1．电源可用成品，必须自备，亦可自制。
2．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。
主要内容
放大器设计
功率谱测量方法
周期性判断方法
基本
要求
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