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第六届(2003年)全国大学生电子设计竞赛题目</P>
+ Q5 y, ^+ d& ?2 x l+ d电压控制LC振荡器(A题)< > </P></P>4 j$ K% p' F. ^3 s
< >一、任务< > </P></P>7 j- c% U l. E+ W7 p
设计并制作一个电压控制LC振荡器。< > </P></P>
7 F4 @ j$ E$ e1 U, G6 ~< >二、要求< > </P></P>0 @' {7 a. F8 z
1、基本要求< > </P></B></P>* _) W }2 U5 [1 |$ o
(1)振荡器输出为正弦波,波形无明显失真。< > </P></P>
9 M6 J" h$ Q$ o- ^(2)输出频率范围:15MHz~35MHz。< > </P></P>
$ P: |# K# A: P; a" u" y" u. s2 `5 x(3)输出频率稳定度:优于10-3。< > </P></P>
$ \& o1 m+ C6 l7 \4 d(4)输出电压峰-峰值:V</I>p-p=1V±0.1V。< > </P></P>; n# O/ A! O1 v/ e) k6 x( o
(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>
8 l5 d7 o& q) d( v n- F(6)可实现输出频率步进,步进间隔为1MHz±100kHz。< > </P></P>3 ? I& Z }5 ^
2、发挥部分< > </P></B></P>. O4 ]2 U# o% ~( b
(1)进一步扩大输出频率范围。< > </P></P>( B: \+ J3 a/ {) l
(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>
, y/ \' X Q! T& A q- R(3)实时测量并显示振荡器的输出频率。< > </P></P>
$ |, \+ W: l% f% J! u' J(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>1 D1 @- C, v# }& [. ?- E* `
(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>
" H# L3 k1 B! d(6)其它。< > </P></P>
w1 d D, |' k8 v( b/ J- ~" a) {三、评分标准</P>
! v/ E! M3 F: t < > </P></P>5 d5 I2 l4 C" e- l! \: F; f& l, H
< > </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 m# n0 O1 t, y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。 + r" @( e2 P. q1 Q [9 I6 I% W
宽带放大器(B题)<P> </P></P>/ M5 S m1 c9 i1 ~' r+ t9 z" d
一、任务<P> </P></P> S- |8 a' b/ d5 _) d
设计并制作一个宽带放大器。<P> </P></P>4 ?0 D7 q3 o; Y* N7 |7 n8 [7 f( f
<P>二、要求<P> </P></P>& \* h/ n8 k: ?3 A8 B
1、基本要求<P> </P></B></P>
3 A! K# ]3 t: o! P/ P(1)输入阻抗≥1kΩ;单端输入,单端输出;放大器负载电阻 。<P> </P></P>$ G& V! Y. U$ R1 d* r; Z) o
(2)3dB通频带10kHz~6MHz,在20kHz~5MHz频带内增益起伏≤1dB。<P> </P></P>, h/ N# C/ F1 `% C6 `: |( B) k3 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>
) G# ?9 A9 @3 h% ?$ p(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>4 I2 v" m; H% h M
(5)自制放大器所需的稳压电源。<P> </P></P>
: F! i( E7 L( M7 x2、发挥部分<P> </P></B></P>9 l. G1 L2 _- z& U1 x. H$ {
(1)最大输出电压有效值≥6V。<P> </P></P>4 D, }- f% x1 L
(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>
. ^$ F) X0 X" {8 j: \2 x(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>, b3 d2 e0 `6 O
(4)输出噪声电压峰-峰值V</I>oN ≤0.5V。<P> </P></P>4 b, A. H+ `0 K: b) b
(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>
% f8 h4 _+ y6 C5 v0 \ V" a4 A(6)其它。<P> </P></P>2 r, g# P$ |+ s( U; i4 U* j
<P>三、评分标准<P> </P></P>, v* q$ B U( S( [: A, f6 Z
2 e. {9 j1 C+ D$ F2 I. X
<P> <P> </P></P>项目<P> </P></P>满分<P> </P></P>基本要求<P> </P></P>0 u7 |+ Q: \! q9 g+ A* 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>
" Y, q% K0 q2 c: [0 i1 x) W/ p ^& R<P>实际完成情况<P> </P></P>50<P> </P></P>发挥部分<P> </P></P>* L$ U3 b7 B$ U6 U, J. P
<P>完成第(1)项<P> </P></P>10<P> </P></P>8 P# ?- B/ `8 y! O" ~9 g
<P>完成第(2)项<P> </P></P>12<P> </P></P>4 s5 [0 g' a$ s/ k( x
<P>完成第(3)项<P> </P></P>7<P> </P></P>
4 l; t2 v6 D. d<P>完成第(4)项<P> </P></P>2<P> </P></P>
" Y" F, {) q( K6 o0 ?<P>完成第(5)项<P> </P></P>16<P> </P></P>
8 U2 |+ c/ W7 a- ^* ~& N<P>其它<P> </P></P>3<P> </P></P>四、说明<P> </P></P>, M$ n8 w; j1 `2 B1 D+ W0 h0 F
1、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>' |# c+ y0 k- n; |
7 N0 r2 T' Q" d4 ~1 _<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>
: T8 Z2 m) y' l& f) s0 N6 x5 _) p<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>
8 v& v2 {, @4 g! u' Y8 N3 W. x3、宽带放大器幅频特性测试框图如下图所示:<P> </P></P>) x' G b$ D f' N4 ^
</P>
7 r$ }+ z: R. m, x0 z) b% ` <P> </P>
6 I' ?: \8 m( m( {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>
% i- i. ~1 Y& N7 Q, i5 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>& J3 R& w# z% o, T, K( L$ y
<P></P> </P>
+ R, A4 ?+ i7 Q- \$ d- T <P> </P></P>
' A/ P* `) ], j5 X$ a' [ i低频数字式相位测量仪(C题)<P> </P></P>
. ]2 d- A2 E8 M( \- E4 P/ L<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:
' e/ @7 E3 ], z! E<P> 二、要求<P> </P></P>, M/ Z4 W4 A8 |+ k
1、基本要求<P> </P></B></P>
" R8 I r1 g) U6 B M(1)设计并制作一个相位测量仪(参见图1)<P> </P></P>
9 Q) c) x5 h/ u" J5 @a.频率范围:20Hz~20kHz。<P> </P></P>8 n+ k8 G# u0 }% x
b.相位测量仪的输入阻抗≥100k 。<P> </P></P>
" [3 K* ~: ~6 H! C, J$ `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>
; \0 Y% U, G y. \d.相位测量绝对误差≤2°。<P> </P></P>& A8 ~6 L( D4 N. Z N
e.具有频率测量及数字显示功能。<P> </P></P>5 Z1 W1 {$ g" w& L/ ~
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>" B5 A9 Y7 T" U7 U
(2)参考图2制作一个移相网络<P> </P></P>
3 |0 t* \! b+ [a.输入信号频率:100Hz、1kHz、10kHz。<P> </P></P>/ q: Y8 H7 j: |; C7 B2 R
b.连续相移范围:-45°~+45°。<P> </P></P>4 o9 \+ s2 S; A9 Z! a% S1 M, \
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>
, |, Y* g) r* S! s9 C2.发挥部分<P> </P></B></P>2 z7 f! p. J$ I% K" ]8 h" t
(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>
; n8 D7 Y( o# Y( M& o5 ra.频率范围:20Hz~20kHz,频率步进为20Hz,输出频率可预置。<P> </P></P>
; s) q5 k4 @! s( o8 p; H( tb.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>" M, L# y' |. E& F& s7 }7 ?
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>
+ A. Y, P6 A1 b4 q& {4 ^6 s' O) Qd.数字显示预置的频率、相位差值。<P> </P></P>9 k. F' q9 l1 x: w- @
(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>
! e+ ^6 j3 E7 q, S% {(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>
: @" ]4 b2 s8 _(4)其它。<P> </P></P>
: k r0 x5 j \三、评分标准<P> </P></P>
: s, r) \; u: h/ |' W/ T2 u* B" G# U7 U5 z/ I
<P> <P> </P></P>项 目<P> </P></P>满分<P> </P></P>基本要求<P> </P></P>9 u: ?2 T d. a6 t$ ?: J3 P7 B0 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>. n7 T j$ d$ {0 H( z
<P>实际制作完成情况<P> </P></P>50<P> </P></P>发挥部分<P> </P></P>
5 C' Y6 i p2 d# G, @<P>完成第(1)项<P> </P></P>22<P> </P></P># s) E/ Y8 Y' g
<P>完成第(2)项<P> </P></P>6<P> </P></P>
- ~: L( Z+ x8 f<P>完成第(3)项<P> </P></P>12<P> </P></P>( u9 R, \7 v" \: B9 c
<P>其它<P> </P></P>10<P> </P></P>四、说明<P> </P></P>
- H' X3 C# m7 }2 _5 F1、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>: ^4 _* \1 u( ?- @" v
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>
0 N! O( y/ w) w7 o% d3、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>7 Z3 h1 C* k. G/ k. i8 y
</P>8 F: Z& ~- m4 D! Z( 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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