省赛区大学生电子设计TI杯电子设计竞赛试题.docx
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省赛区大学生电子设计TI杯电子设计竞赛试题
15省赛区大学生电子设计TI杯竞赛试题
参赛注意事项
（1）8月5日8:
00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题，也可以选取其她题目。
（2）参赛者必要是有正式学籍全日制在校本、专科学生，应出示可以证明参赛者学生身份有效证件（如学生证）随时备查。
（3）每队严格限制3人，开赛后不得半途更换队员。
（4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与她人交流，涉及教师在内非参赛队员必要迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（5）8月7日20:
00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
薄弱信号检测装置（A题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一套薄弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率薄弱正弦波信号幅度值，并数字显示出该幅度值。
为便于测评比较，统一规定显示峰值。
整个系统示意图如图1所示。
正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。
噪声源采用给定原则噪声（wav文献）来产生，通过PC机音频播放器或MP3播放噪声文献，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器音量来进行控制。
图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。
图1薄弱信号检测装置示意图
二、规定
1.基本规定
（1）噪声源输出VN均方根电压值固定为1V±0.1V；加法器输出VC=VS+VN，带宽不不大于1MHz；纯电阻分压网络衰减系数不低于100。
（2）薄弱信号检测电路输入阻抗Ri≥1MΩ。
（3）当输入正弦波信号VS频率为1kHz、幅度峰峰值在200mV~2V范畴内时，检测并显示正弦波信号幅度值，规定误差不超过5%。
2.发挥某些
（1）当输入正弦波信号VS幅度峰峰值在20mV~2V范畴内时，检测并显示正弦波信号幅度值，规定误差不超过5%。
（2）扩展被测信号VS频率范畴，当信号频率在500Hz~2kHz范畴内，检测并显示正弦波信号幅度值，规定误差不超过5%。
（3）进一步提高检测精度，使检测误差不超过2%。
（4）其他（例如，进一步减少VS幅度等）。
三、阐明
1.本题必要使用TILaunchpad（MSP430小开发板）来完毕。
2.薄弱信号检测电路规定采用模仿办法来实现。
惯用薄弱信号检测办法有：
滤波，锁相放大，取样积分等（仅供参照）。
3.为便于各个模块测试，所有测试端点（A~E）应做成跳线连接方式。
4.检测并显示正弦波信号幅度值是指输入正弦波信号VS幅度（即峰值）。
5.赛区测评时，应固定使用某一装置（PC机或MP3）来产生噪声源，所有作品均应采用该噪声源进行测试。
四、评分原则
设计报告
项目
满分
方案论证
5
理论分析与计算
4
电路设计
6
测试方案与测试成果
3
设计报告构造及规范性
2
总分
20
基本规定
实际制作完毕状况
50
发挥某些
完毕第
（1）项
13
完毕第
（2）项
12
完毕第（3）项
15
其他
10
总分
50
15省赛区大学生电子设计TI杯竞赛试题
参赛注意事项
（1）8月5日8:
00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题，也可以选取其她题目。
（2）参赛者必要是有正式学籍全日制在校本、专科学生，应出示可以证明参赛者学生身份有效证件（如学生证）随时备查。
（3）每队严格限制3人，开赛后不得半途更换队员。
（4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与她人交流，涉及教师在内非参赛队员必要迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（5）8月7日20:
00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
频率补偿电路（B题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一种频率补偿电路，补偿“模仿某传感器特性电路模块”（如下简称“模仿模块”）高频特性。
电路构造如图1所示。
图1电路构造
二、规定
1.基本规定
（1）按图1所示组装“模仿模块”电路，其中正弦波电压信号发生器可使用普通函数信号发生器。
在开关K接Vs条件下达到如下规定：
①Vs为200Hz、峰峰值为10V时，“模仿模块”输出Vb没有明显失真。
②以200Hz为基准，Vb−3dB高频截止频率为4.5kHz±0.5kHz。
（2）设计并制作频率补偿电路，使之达到如下规定：
①频率为200Hz时电压增益A（200Hz）=|Vo/Vs|=1±0.05。
②以电压增益A（200Hz）为基准，将A（f）=|Vo/Vs|−3dB高频截止频率扩展到不不大于50kHz。
③以电压增益A（200Hz）为基准，频率0~35kHz范畴内电压增益A（f）波动在±20%以内。
（3）在达到基本规定
（2）第①、②项指标后，将开关K切换到接地端，输出Vo噪声均方根电压Vn≤30mV。
2.发挥某些
（1）在达到基本规定
（2）第①项指标后，以电压增益A（200Hz）为基准，将A（f）−3dB高频截止频率扩展到100kHz±5kHz。
（2）以电压增益A（200Hz）为基准，频率0~70kHz范畴内电压增益A（f）波动在±10%以内。
（3）在达到基本规定
（2）第①项和发挥某些
（1）指标后，将开关K切换到接地端，输出Vo噪声均方根电压Vn≤10mV。
（4）其她。
三、阐明
1.依照频带规定，直流特性和外部元件参数，自选“模仿模块”中运算放大器A，该运放必要为TI公司产品。
2.规定“模仿模块”输出Vb−3dB高频截止频率为4.5kHz±0.5kHz。
如果所测高频截止频率≥6kHz，则后来项目将不予评测。
3.依照对高频响应特性规定，频率补偿电路中插入恰当低通滤波电路可以有效减少输出Vo高频噪声。
此外，还应注意输入电路屏蔽。
4.在图1所示开关K切换到接地端条件下，在T端接入图2（a）所示电路可简化系统频率特性测试、调节过程。
设定函数信号发生器输出Vt为频率500Hz、峰峰值5V三角波电压，则输出Vb波形应近似为方波脉冲。
如果频率补偿电路参数已调节恰当，则输出Vo方波脉冲会接近抱负形状。
若高频截止频率为fH=50kHz，则输出方波脉冲上升时间应为tr≈7μs；若fH=100kHz，则tr≈3.5μs；tr定义如图2（b）所示。
应用fH·tr≈0.35原理，可将系统频率响应特性调节到所规定指标。
注意：
Ci到运放A反相输入端引线应尽量短，以避免引入额外干扰。
（a）（b）
图2辅助调试电路及波形定义
4.规定在Vb端和Vo端预设测试点（TP1、TP2），以便于测试时连接示波器探头。
四、评分原则
设计报告
项目
重要内容
满分
方案论证
比较与选取
方案描述
3
理论分析与计算
系统传递函数及零、极点分析
频率补偿各某些电路分析
6
电路设计
频率补偿各某些电路设计
6
测试方案与测试成果
测试办法与仪器
测试成果及分析
3
设计报告构造及规范性
摘要
设计报告正文构造
图表规范性
2
总分
20
基本规定
实际制作完毕状况
50
发挥某些
完毕第
（1）项
15
完毕第
（2）项
15
完毕第（3）项
15
其她
5
总分
50
15省赛区大学生电子设计TI杯竞赛试题
参赛注意事项
（1）8月5日8:
00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题，也可以选取其她题目。
（2）参赛者必要是有正式学籍全日制在校本、专科学生，应出示可以证明参赛者学生身份有效证件（如学生证）随时备查。
（3）每队严格限制3人，开赛后不得半途更换队员。
（4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与她人交流，涉及教师在内非参赛队员必要迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（5）8月7日20:
00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
简易直流电子负载（C题）
【本科组】
一、任务
设计和制作一台恒流（CC）工作模式简易直流电子负载。
其原理示意图如图1所示。
图1直流电子负载原理示意图
二、规定
1.基本规定
（1）恒流（CC）工作模式电流设立范畴为100mA～1000mA，设立辨别率为10mA，设立精度为±1%。
还规定CC工作模式具备开路设立，相称于设立电流值为零。
（2）在恒流（CC）工作模式下，当电子负载两端电压变化10V时，规定输出电流变化绝对值不大于变化前电流值1％。
（3）具备过压保护功能，过压阈值电压为18V±0.2V。
2.发挥某些
（1）能实时测量并数字显示电子负载两端电压，电压测量精度为±（0.02%+0.02%FS），辨别力为1mV。
（2）能实时测量并数字显示流过电子负载电流，电流测量精度为±（0.1%+0.1%FS），辨别力为1mA。
（3）具备直流稳压电源负载调节率自动测量功能，测量范畴为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。
为以便，本题规定被测直流稳压电源输出电压在10V以内。
（4）其她。
三、阐明：
1.在恒流（CC）模式下，不论电子负载两端电压与否变化，流过电子负载电流为一种设定恒定值，该模式合用于测试直流稳压电源调节率，电池放电特性等场合。
2.直流稳压电源负载调节率是指电源输出电流从零至额定值变化时引起输出电压变化率。
为以便，本题额定输出电流值设定为1A。
3.负载调节率测量过程规定自动完毕，即在输入关于参数后，能直接给出电源负载调节率。
4.为了以便负载调节率测量，可以在被测直流稳压电源输出端串接一种电阻RW，更换不同阻值RW，可以变化被测电源负载调节率。
测试示意图如图2所示。
图2负载调节率测试示意图
四、评分原则
设计
报告
项目
重要内容
分数
系统方案
比较与选取
方案描述
3
理论分析与计算
电子负载及恒流电路分析
电压、电流测量及精度分析
电源负载调节率测试原理
6
电路与程序设计
电路设计
程序设计
6
测试方案与测试成果
测试方案及测试条件
测试成果完整性
测试成果分析
3
设计报告构造及规范性
摘要
设计报告正文构造
图表规范性
2
总分
20
基本
规定
实际制作完毕状况
50
发挥
某些
完毕第
（1）项
10
完毕第
（2）项
10
完毕第（3）项
20
其她
10
总分
50
15省赛区大学生电子设计TI杯竞赛试题
参赛注意事项
（1）8月5日8:
00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题，也可以选取其她题目。
（2）参赛者必要是有正式学籍全日制在校本、专科学生，应出示可以证明参赛者学生身份有效证件（如学生证）随时备查。
（3）每队严格限制3人，开赛后不得半途更换队员。
（4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与她人交流，涉及教师在内非参赛队员必要迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（5）8月7日20:
00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
声音定位系统（D题）
【本科组】
一、任务
设计一套声音定
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