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第六届(2003年)全国大学生电子设计竞赛题目</P>. B+ e& |3 |# l" l/ k; a0 D5 W3 I
电压控制LC振荡器(A题)< > </P></P>
0 s* i2 h2 p: V$ K! S8 h5 y< >一、任务< > </P></P>
- q5 }& z7 u' D设计并制作一个电压控制LC振荡器。< > </P></P>7 j, {) O6 r/ S, D L+ S
< >二、要求< > </P></P>
0 t4 }4 F' i2 {3 Q! B1、基本要求< > </P></B></P>; p! K# c3 F5 N; M* Y! F f6 }
(1)振荡器输出为正弦波,波形无明显失真。< > </P></P>
: B" O8 R4 c% u3 f) w: p(2)输出频率范围:15MHz~35MHz。< > </P></P>
8 d) D, H. H8 F(3)输出频率稳定度:优于10-3。< > </P></P>
' g3 A4 Y! N# l) E(4)输出电压峰-峰值:V</I>p-p=1V±0.1V。< > </P></P>3 g9 [$ R& Z: v. n b; x
(5)实时测量并显示振荡器输出电压峰-峰值,精度优于10%。< > </P></P> C4 c7 s1 Y4 Z8 q
(6)可实现输出频率步进,步进间隔为1MHz±100kHz。< > </P></P>
2 _" ^0 {& h7 g5 h) Z) m2、发挥部分< > </P></B></P>6 w# h9 F0 Y% Y& `
(1)进一步扩大输出频率范围。< > </P></P>( L! d( V* @7 @; X2 `( V' M$ V
(2)采用锁相环进一步提高输出频率稳定度,输出频率步进间隔为100kHz。< > </P></P>1 V% r7 \3 @' |- Q, T% I
(3)实时测量并显示振荡器的输出频率。< > </P></P>* ]" x; x# \/ K; L7 d
(4)制作一个功率放大器,放大LC振荡器输出的30MHz正弦信号,限定使用E</I>=12V的单直流电源为功率放大器供电,要求在50Ω纯电阻负载上的输出功率≥20mW,尽可能提高功率放大器的效率。< > </P></P>
( T2 c; ^1 e3 b2 C* Y" S(5)功率放大器负载改为50Ω电阻与20pF电容串联,在此条件下50Ω电阻上的输出功率≥20mW,尽可能提高放大器效率。< > </P></P>! D& G5 E. e E; b' x
(6)其它。< > </P></P>
/ N* n# \* }5 h7 [7 b三、评分标准</P>+ Z7 P9 A( U7 J6 B4 U* M1 k
< > </P></P>
/ Z6 N: C) y8 R < > </P></P>项 目< > </P></P>满分< > </P></P>基本要求< > </P></P>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。< > </P></P>50< > </P></P>实际制作完成情况< > </P></P>50< > </P></P>发挥部分< > </P></P>完成第(1)项<P> </P></P>5<P> </P></P>完成第(2)项<P> </P></P>15<P> </P></P>完成第(3)项<P> </P></P>5<P> </P></P>完成第(4)项<P> </P></P>10<P> </P></P>完成第(5)项<P> </P></P>10<P> </P></P>其它<P> </P></P>5<P> </P></P> </P>
2 I4 T( t$ D5 ?* ~3 d2 N2 A/ d四、说明<P> </P></P>1、需留出末级功率放大器电源电流I</I>C0(或I</I>D0)的测量端,用于测试功率放大器的效率。 9 `" L# W+ u, ~) X) M* R
宽带放大器(B题)<P> </P></P>
. ~) d% N2 G# w$ c一、任务<P> </P></P>) p2 o) B' c5 P) r- e
设计并制作一个宽带放大器。<P> </P></P>
" X# J7 \6 J; [7 j' a! k; l k<P>二、要求<P> </P></P>. |5 Y3 K3 p6 c2 j7 L4 ]
1、基本要求<P> </P></B></P>
' R0 q$ W* A/ d(1)输入阻抗≥1kΩ;单端输入,单端输出;放大器负载电阻 。<P> </P></P>
4 F! U: Q2 t7 Z: Z) o( J& S(2)3dB通频带10kHz~6MHz,在20kHz~5MHz频带内增益起伏≤1dB。<P> </P></P>2 }0 p' V$ [( L% ~3 c* n
(3)最大增益≥40dB,增益调节范围10dB~40dB(增益值6级可调,步进间隔6dB,增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB),需显示预置增益值。<P> </P></P>
: d- M/ W! s$ Q' h% N, J, Z(4)最大输出电压有效值≥3V,数字显示输出正弦电压有效值。<P> </P></P>0 M$ M- }6 F3 W+ D+ I4 e
(5)自制放大器所需的稳压电源。<P> </P></P>" x- H6 ?+ V$ S- I& ~* b
2、发挥部分<P> </P></B></P>
4 b& p. s% W, ](1)最大输出电压有效值≥6V。<P> </P></P>; c- P8 k3 G1 ?% R# y; @
(2)最大增益≥58dB (3dB通频带10kHz~6MHz,在20kHz~5MHz频带内增益起伏≤1dB),增益调节范围10dB~58dB(增益值9级可调,步进间隔6dB,增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB),需显示预置增益值。<P> </P></P>
7 V9 \4 E( |. V0 U3 c(3)增加自动增益控制(AGC)功能,AGC范围≥20dB,在AGC稳定范围内输出电压有效值应稳定在 4.5V≤V</I>o≤5.5V内(详见说明4)。<P> </P></P>
% q, ]( r& Z `: A* `7 D9 o) `(4)输出噪声电压峰-峰值V</I>oN ≤0.5V。<P> </P></P>
) s4 g, G; [: [# u4 t(5)进一步扩展通频带、提高增益、提高输出电压幅度、扩大AGC范围、减小增益调节步进间隔。<P> </P></P>
! q3 ^- j1 \( k& O! c. W' [(6)其它。<P> </P></P>
9 y$ K1 g+ \9 D+ @& ]/ |<P>三、评分标准<P> </P></P>
! T4 g* P4 `7 z
G1 @# x# q+ u( r% t e6 L/ n<P> <P> </P></P>项目<P> </P></P>满分<P> </P></P>基本要求<P> </P></P>& i: y- }! R, a U. Y0 s4 Z
<P>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。<P> </P></P>50<P> </P></P>
( K; I$ A4 n* r2 u# `5 ~% G& q<P>实际完成情况<P> </P></P>50<P> </P></P>发挥部分<P> </P></P>
# t6 V+ ?3 n- n/ z' D; a z. a<P>完成第(1)项<P> </P></P>10<P> </P></P>
9 n& w7 r0 W/ f, V! t( D<P>完成第(2)项<P> </P></P>12<P> </P></P>8 k. N: J& v" n) {' Y6 A
<P>完成第(3)项<P> </P></P>7<P> </P></P>
( N- W! X2 M" a1 C( D+ s<P>完成第(4)项<P> </P></P>2<P> </P></P>" q& d# z2 }6 V" I; j4 e* o! P
<P>完成第(5)项<P> </P></P>16<P> </P></P>; q+ {: m6 u7 A# _$ C
<P>其它<P> </P></P>3<P> </P></P>四、说明<P> </P></P>
2 _- ?& r3 w' s- G* l+ N- i9 g1、基本要求部分第(3)项和发挥部分第(2)项的增益步进级数对照表如下:</P>
; ~1 S9 F, c" a0 a3 z3 a* d
- z0 `- t# n4 V$ ?% y) [3 }* y<P>增益步进级数<P> </P></P>1<P> </P></P>2<P> </P></P>3<P> </P></P>4<P> </P></P>5<P> </P></P>6<P> </P></P>7<P> </P></P>8<P> </P></P>9<P> </P></P>
; T4 a6 q0 _% p K- z# C<P>预置增益值(dB)<P> </P></P>10<P> </P></P>16<P> </P></P>22<P> </P></P>28<P> </P></P>34<P> </P></P>40<P> </P></P>46<P> </P></P>52<P> </P></P>58<P> </P></P>2、发挥部分第(4)项的测试条件为:输入交流短路,增益为58dB。<P> </P></P>
! }' V. p! w% |; e* F# {* L, L, Z3、宽带放大器幅频特性测试框图如下图所示:<P> </P></P>) [2 U: ]- q) |* D+ O# m: [
</P>
8 a4 f+ P9 A# u* P <P> </P>
5 \! n# _& k) o0 l" d S& {4、AGC电路常用在接收机的中频或视频放大器中,其作用是当输入信号较强时,使放大器增益自动降低;当信号较弱时,又使其增益自动增高,从而保证在AGC作用范围内输出电压的均匀性,故AGC电路实质是一个负反馈电路。<P> </P></P>
* Q6 \- }' _0 a: S+ P8 B, ` k发挥部分第(4)项中涉及到的AGC功能的放大器的折线化传输特性示意图如下所示;本题定义:AGC范围= (dB);要求输出电压有效值稳定在4.5V≤V</I>o≤5.5V范围内,即V</I>oL≥4.5V、V</I>oH≤5.5V。<P> </P></P>. ^* G# v4 `( q: K) E8 W
<P></P> </P>
" `9 C7 Z# T% r <P> </P></P>' }% X& G9 L c
低频数字式相位测量仪(C题)<P> </P></P>3 z" i7 P( x; |
<P>一、任务<P> </P></P>设计并制作一个低频相位测量系统,包括相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三部分,示意图如下:
; I1 H& ]) A! ?0 Q; r8 ^<P> 二、要求<P> </P></P>2 s# W+ f! E: ]0 V: k$ H" Y
1、基本要求<P> </P></B></P>/ [' C5 Q( Z, O5 G
(1)设计并制作一个相位测量仪(参见图1)<P> </P></P>
! x! u7 R& K ]2 R5 o5 ca.频率范围:20Hz~20kHz。<P> </P></P>
2 t: S, h: s4 k5 K" cb.相位测量仪的输入阻抗≥100k 。<P> </P></P>+ Z! L( G( q- F. `" k4 e: |% k
c.允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V~5V范围内变化。<P> </P></P>
( h7 _ B. ?; D& t% g4 J+ sd.相位测量绝对误差≤2°。<P> </P></P>
( b& G5 [/ C |) d* ve.具有频率测量及数字显示功能。<P> </P></P>
8 n8 E* q) w; D7 If. 相位差数字显示:相位读数为0o~359.9o,分辨力为0.1°。<P> </P></P>& e- j1 V; N9 {* c- s C. S; B
(2)参考图2制作一个移相网络<P> </P></P>" _6 K# L2 N U
a.输入信号频率:100Hz、1kHz、10kHz。<P> </P></P>
) v W9 P3 h9 W3 A3 K2 r3 B7 qb.连续相移范围:-45°~+45°。<P> </P></P>! `4 c1 Z: k4 H
c.A'、B'输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V~5V范围内变化。<P> </P></P># L% ^: _7 ~- l1 B# i. z4 V. r& K
2.发挥部分<P> </P></B></P>
( j. V& i7 }! Y5 f8 X% n(1)设计并制作一个数字式移相信号发生器(图3),用以产生相位测量仪所需的输入正弦信号,要求:<P> </P></P>
% |: w& V6 R4 [: @ xa.频率范围:20Hz~20kHz,频率步进为20Hz,输出频率可预置。<P> </P></P>: g) _9 y, T$ E( M6 R
b.A、B输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V~5V范围内变化。<P> </P></P>0 u R: a0 O& c- O4 g
c.相位差范围为0~359°,相位差步进为1°,相位差值可预置。<P> </P></P>1 E @5 x3 H3 N5 _* k& [# j$ U
d.数字显示预置的频率、相位差值。<P> </P></P>1 a+ H7 E6 K6 p: i
(2)在保持相位测量仪测量误差和频率范围不变的条件下,扩展相位测量仪输入正弦电压峰-峰值至0.3V~5V范围。<P> </P></P>
3 M. K X; I& f$ J(3)用数字移相信号发生器校验相位测量仪,自选几个频点、相位差值和不同幅度进行校验。<P> </P></P>0 @) |! h' ~* C6 S# P: R; h" c3 H
(4)其它。<P> </P></P>
. v( L3 @0 u% v3 u# V三、评分标准<P> </P></P>
. _# z0 \% \' o K, K8 R `: F3 ?- |: L& s2 I4 \
<P> <P> </P></P>项 目<P> </P></P>满分<P> </P></P>基本要求<P> </P></P>
; b }, n: x. S1 g/ h! N<P>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。<P> </P></P>50<P> </P></P>4 A# Q' |0 b, h2 k: K/ j5 }
<P>实际制作完成情况<P> </P></P>50<P> </P></P>发挥部分<P> </P></P>
. j8 h& M9 _5 Z& [<P>完成第(1)项<P> </P></P>22<P> </P></P>
* U0 E& ^/ h, f<P>完成第(2)项<P> </P></P>6<P> </P></P>
& N0 v. C7 i2 S a: |* q+ p2 p<P>完成第(3)项<P> </P></P>12<P> </P></P>
( S* p9 N' A# n. `% x( `: a; i<P>其它<P> </P></P>10<P> </P></P>四、说明<P> </P></P>, F4 W; P8 r6 G, F( `! m
1、移相网络的器件和元件参数自行选择,也可以自行设计不同于图2的移相网络。<P> </P></P>$ l% K. j' ]) X' J- m6 Y2 v9 C
2、基本要求(2)项中,当输入信号频率不同时,允许切换移相网络中的元件。<P> </P></P>- Y Z2 ?# e# n7 W
3、相位测量仪和数字移相信号发生器互相独立,不允许共用控制与显示电路。<P> </P></P>$ V9 O: B1 j) J; K$ K" G
</P>
- _: u3 I) o' ]7 |& p第六届(2003年)全国大学生电子设计竞赛题目(D题、E题、F题)</P></P> |
zan
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