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第六届(2003年)全国大学生电子设计竞赛题目</P>! k# { N5 t9 x X, L
电压控制LC振荡器(A题)< > </P></P>0 _1 P, W( i4 [
< >一、任务< > </P></P>3 a ?2 R0 K; g2 w+ c, ~ S/ y
设计并制作一个电压控制LC振荡器。< > </P></P>" b5 p0 F! ^0 t7 b ^# }0 Y, P, Q
< >二、要求< > </P></P>+ M2 l3 k4 _: @: {5 h; o+ ?- {
1、基本要求< > </P></B></P>
1 n* c2 ]' `5 z$ \4 O# [, a% e(1)振荡器输出为正弦波,波形无明显失真。< > </P></P>- P# U/ i* l1 r
(2)输出频率范围:15MHz~35MHz。< > </P></P>. L" o8 y, X4 ~' _; i1 \1 J0 x
(3)输出频率稳定度:优于10-3。< > </P></P>* q/ b+ {; U) v) G* M) F
(4)输出电压峰-峰值:V</I>p-p=1V±0.1V。< > </P></P>( J/ m. o6 K$ v3 S# A! d
(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>- z) h3 V% g& B. N+ I
(6)可实现输出频率步进,步进间隔为1MHz±100kHz。< > </P></P>! @) U" D( e- p* E
2、发挥部分< > </P></B></P>
' i/ @( x. s( b% F(1)进一步扩大输出频率范围。< > </P></P> L/ F; q) ? _3 y& a" f+ R
(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>0 k( g3 q0 B: x. y( D& ?
(3)实时测量并显示振荡器的输出频率。< > </P></P>
8 k; y( `6 s( n" h) ^0 [5 Y(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>5 g, V, e0 k9 a. l7 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>
3 I5 F; S t$ U6 Y7 d: w ^(6)其它。< > </P></P>
4 t0 r$ w( ~ D" j3 z0 h三、评分标准</P>8 E. N) a$ d" F3 p2 f, n8 V
< > </P></P>
4 X5 R: E$ e+ L+ K < > </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>9 L: X* e5 F0 t
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。 - q" Q8 f/ P, O# F
宽带放大器(B题)<P> </P></P>9 a0 @; M8 A4 a7 e- s/ v R& k5 `
一、任务<P> </P></P>
& |* m; h J% ?* q7 r2 }2 s设计并制作一个宽带放大器。<P> </P></P>
" k! W6 L6 m0 x<P>二、要求<P> </P></P>! Z% e7 P; f' L. Y/ z. u# c3 c% S
1、基本要求<P> </P></B></P>
, u8 E1 B( L. L) f0 u(1)输入阻抗≥1kΩ;单端输入,单端输出;放大器负载电阻 。<P> </P></P>
8 i0 Z8 {7 s$ N5 y& y O(2)3dB通频带10kHz~6MHz,在20kHz~5MHz频带内增益起伏≤1dB。<P> </P></P>
$ g7 f" Q/ D" }4 M' `+ a(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>
( m/ j' k3 A9 ^(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> a7 Y8 N* E: a2 p
(5)自制放大器所需的稳压电源。<P> </P></P>) B! [9 [$ ?6 |% a# }. R) f: P/ \6 ^
2、发挥部分<P> </P></B></P>
2 R3 O I6 l( j(1)最大输出电压有效值≥6V。<P> </P></P>2 o+ z) y+ l2 O; H3 P# }
(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>% y% g$ t& B3 H4 M2 b0 ~; 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>: N% I% c- e- E$ O9 K
(4)输出噪声电压峰-峰值V</I>oN ≤0.5V。<P> </P></P>
" J* D0 s8 B) r7 {5 Z7 {(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>
5 W8 A5 G- W+ o, y* _3 q3 L6 L(6)其它。<P> </P></P>
# ^, X. r( [* I3 {<P>三、评分标准<P> </P></P>6 h I/ n; z s }6 e( I* P
: j1 @ c# Y0 D; l1 ]<P> <P> </P></P>项目<P> </P></P>满分<P> </P></P>基本要求<P> </P></P># Y; G: p0 x) k
<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> [& y9 J) r" t r. D/ r3 x
<P>实际完成情况<P> </P></P>50<P> </P></P>发挥部分<P> </P></P>' O) \; ]: f( X: o: ?
<P>完成第(1)项<P> </P></P>10<P> </P></P> W6 O. N# _- c( c' A3 @+ O9 T/ ~' C" C
<P>完成第(2)项<P> </P></P>12<P> </P></P>
2 r m* S* [: \) K+ \- L" T! @/ T<P>完成第(3)项<P> </P></P>7<P> </P></P>
6 Q, x4 e$ x- b1 M' a<P>完成第(4)项<P> </P></P>2<P> </P></P>
% N, `& B; Y' G5 a<P>完成第(5)项<P> </P></P>16<P> </P></P>' y0 J; J0 A8 Q! u2 M; Q: }3 b
<P>其它<P> </P></P>3<P> </P></P>四、说明<P> </P></P>
" v! D S& D8 o8 D7 f1、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>/ H& ~4 e$ O- L3 r' n2 K" B
% _+ w5 H0 x4 h: p H' b |
<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>
1 D* h8 N9 v/ d# h7 [. F, K$ x<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>5 X6 d9 r" T1 G
3、宽带放大器幅频特性测试框图如下图所示:<P> </P></P>5 b4 o2 X: P' k* u" o' s* `7 G
</P>
1 u: I8 U7 v0 _7 B <P> </P>
1 C2 w8 H' k$ v0 O4、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>
0 j3 @$ D; q; s) w3 q2 v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>2 S4 r3 s: _0 U! v$ p! o
<P></P> </P>
$ M' F) M' d% [- H6 W <P> </P></P>( \8 x) h/ E0 \; X L: V! B
低频数字式相位测量仪(C题)<P> </P></P>
6 w+ D3 f0 F5 h; x! r9 [4 `7 h<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: , C2 x X! l6 [8 b$ j2 Z Z2 N9 B
<P> 二、要求<P> </P></P>
6 E* b6 ]( l* |! j1、基本要求<P> </P></B></P>$ C# _0 r X- K
(1)设计并制作一个相位测量仪(参见图1)<P> </P></P>
. E$ n7 u" k ^; Q) Q/ j3 Ca.频率范围:20Hz~20kHz。<P> </P></P>
, A( H0 d$ c# A5 i, g; lb.相位测量仪的输入阻抗≥100k 。<P> </P></P>
- o/ D* K4 q2 u3 {8 h% Q" S: g3 U m( r6 Vc.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>
6 t" g8 Y' J! Q0 |d.相位测量绝对误差≤2°。<P> </P></P>" I9 m8 l. h" M. @# @
e.具有频率测量及数字显示功能。<P> </P></P>3 `8 |+ o/ t' F7 [" {# p+ M
f. 相位差数字显示:相位读数为0o~359.9o,分辨力为0.1°。<P> </P></P>2 U; @% h5 W" k4 x0 c
(2)参考图2制作一个移相网络<P> </P></P>* J5 g6 ]; l! j! y' P: ]+ C
a.输入信号频率:100Hz、1kHz、10kHz。<P> </P></P>
, K% T# D& q$ cb.连续相移范围:-45°~+45°。<P> </P></P>
8 @3 [3 A, x) P& f8 }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>
* l1 t2 S) x# M- \: M2.发挥部分<P> </P></B></P>; K) W! g6 h( f% c/ ^- d0 a
(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>1 j3 ]$ _7 M& L/ ]
a.频率范围:20Hz~20kHz,频率步进为20Hz,输出频率可预置。<P> </P></P>6 W c! Y" ~# 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>
% k: X% {. }6 Mc.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>( X- ~9 V! n: _+ _) Q
d.数字显示预置的频率、相位差值。<P> </P></P>5 q( Q3 d2 E- z! S/ S* F; G
(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>
; [0 ~+ R7 H! I( m+ i* v$ Y; S# r(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> M7 X- s/ `5 S m' `, {% E
(4)其它。<P> </P></P>
6 F: V4 S6 g& A. Z6 T W3 m三、评分标准<P> </P></P>/ Z5 z% @3 J% _ b F6 M
" f' K4 D9 r7 s, U) b/ l
<P> <P> </P></P>项 目<P> </P></P>满分<P> </P></P>基本要求<P> </P></P>$ U# P9 a3 Y! U0 u& r T% m( u
<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>
3 B- K* ?* `: v<P>实际制作完成情况<P> </P></P>50<P> </P></P>发挥部分<P> </P></P>
# X: B( P2 z4 L- B2 ?<P>完成第(1)项<P> </P></P>22<P> </P></P>) g+ o9 c4 k" J5 j
<P>完成第(2)项<P> </P></P>6<P> </P></P># z/ f4 n# I: d$ M6 J2 b9 t
<P>完成第(3)项<P> </P></P>12<P> </P></P>
+ s( ^7 n8 ^: h$ `: Q<P>其它<P> </P></P>10<P> </P></P>四、说明<P> </P></P>( K l* O6 M9 w; a
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>; ]# K& [3 q1 v& t5 d4 C1 l( P4 d
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>9 P U# y8 `. J0 O
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># N% M4 [4 f% B! R' r/ y9 S; f6 m
</P>
% x& y' U! ^$ `( ^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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