南京邮电大学电子研发设计竞赛模拟竞赛试题

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1、2011年南京邮电大学电子设计竞赛暨全国大学生电子设计竞赛模拟竞赛试题参赛注意事项（1）2011年8月10日8:00竞赛正式开始。（2）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。（3）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，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须 迴避，对违纪参赛队取消评审资格。（4）2011年8月13日20:00竞赛结束，上交设计报告电子档，作品不上交，自行 封存。（5）2011年8月14日9： 00各队在比赛现场测试，专家评判。单工无线呼叫系统（A题）、任务设计并制作一个单工无线呼叫系统，实现主站至从站间的单工语音及

2、数据传 输业务。.、要求1基本要求（1）设计并制作一个主站，传送一路语音信号，其发射频率在 30MHz40MHz之间自行选择，发射峰值功率不大于 20mW（50假负 载电阻上测定），射频信号带宽及调制方式自定，主站传送信号的输入 采用话筒和线路输入两种方式；（2）设计并制作一个从站，其接收频率与主站相对应，从站必须采用电池 组供电，用耳机收听语音信号；（3）当传送信号为300Hz3400Hz的正弦波时，去掉收、发天线，用一个 功率衰减20dB左右的衰减器连接主、从站天线端子，通过示波器观 察从站耳机两端的接收波形，波形应无明显失真；（4）主、从站室内通信距离不小于 5米，题目中的通信距离是指主

3、、从站 两设备（含天线）间的最近距离；（5） 主、从站收发天线采用拉杆天线或导线，长度小于等于1米。2、发挥部分（1）从站数量扩展至8个（实际制作1个从站），构成一点对多点的单工无 线呼叫系统。要求从站号码可任意改变，主站具有拨号选呼和群呼功能；（2）增加英文短信的数据传输业务，实现主站英文短信的输入发送和从站 英文短信的接收显示功能；（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50发

4、挥部分完成第（1）项15完成第（2）项15完成第（3）项15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）一、任务示意图如图1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, 所示。运放参数被测测试电路串运放t信号源、要求1、基本要求（1）能测试Vio（输入失调电压）、lio（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

5、下（被测运放的工作电压为5V）:Vio:测量范围为040mV （量程为4mV和40mV）,误差绝对值小 于3%读数+1个字；lio:测量范围为04讥（量程为0.4讥和4讥），误差绝对值小于 3%读数+1个字；Avd :测量范围为60dB120dB，测试误差绝对值小于3dB; Kcmr:测量范围为60dB120dB,测试误差绝对值小于 3dB;（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4 V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

6、符合该标准的测试 Vio、lio、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。2、发挥部分（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100kHz3.5MHz，测量时间w 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 0.2 V;（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。三、评分标

7、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50发挥部分完成第（1 ）项30完成第（2）项15其他5四、说明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、讥741、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

8、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Rf图2在Ki、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为SrVloVlo，则有:在Ki、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为RR RfR开时，测得辅助运放的输出电压记为 Vli，则有：II。Vlo ;在 Ki、K2断Vli -Vlo(2) Avd电参数的测试原理与测试原理图设信号源输出电压为Vs，测得辅助运放输出电压为 Vlo，贝U有AVS R +RfAD = 20lg 产(dB)M。R 丿(3) Kcmr电参数的测试原理与测试原理图Kcmr = 20 lgR RfR设信号源输

9、出电压为Vs,测得辅助运放输出电压为Vlo，则有(dB)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，Ri、R2的阻值 尽可能一致；ho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 =100Q、Rf =20 k 100k1、Ri = R2=30k、Rl=10 k QR=1MQ ;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）一、任务设计一电机控制系统

10、，控制物体在倾斜（仰角W 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 80cmK100cm。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。、要求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80cmx 100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不 小于100c m，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

11、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）。2、发挥部分（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1.5cm1.8cm,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；（3）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

12、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50发挥部分完成第（1）项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其他10四、说明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

13、，测试用板（板上含空白坐标纸） 测试时自带。数字示波器(D题)一、任务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.、要求1基本要求(1) 被测周期信号的频率范围为10Hz10MHz，仪器输入阻抗为1M1 , 显示屏的刻度为8 divx 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w 5%。(3) 实时采样速率w 1MSa/s，等效采样速率200MSa/s；扫描速度要求含 20ms/div、2g /div、100 ns/div三档，波形周期测

14、量误差w 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w 5%， 输入短路时的输出噪声峰-峰值小于2mV o(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)o(4) 能提供频率为100kHz的方波校准信号，要求幅度值为0.3V5% (负 载电

15、阻1 M0时)，频率误差w 5%o(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、评分标准设计报告项目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

16、与计算等效米样分析垂直灵敏度 扫描速度12电路与程序设计电路设计 程序设计12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12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50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项22完成第（2）项7完成第（3）项7完成第（4）项6其他8总分50开关稳压电源(E题)、任务设计并制作如图1所示的开关稳压电源。开关稳压电源图i电源框图、要求在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：1. 基本要求(1) 输出电压Uo可调范围：30V36V;(2) 最大输出电流lomax： 2A ；(3) U2从15V变到21V时，电压调

17、整率Su 2% (Io=2A);(4) Io从0变到2A时，负载调整率S 70% (U2=18V,Uo=36V,Io=2A);(7) 具有过流保护功能，动作电流Io (th) =2.5 .2A;2. 发挥部分(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 85% (U2=18V,Uo=36V,lo=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。三、说明(1) DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源

18、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UlN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 U。的变 化率；DC-DC 变换器效率 =Po/ Pin,其中 Po= Uolo, 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

19、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。四、评分标准项目应包括的主要内谷或考核要点满分设计报告方案论证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电路设计 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测试结

20、果分析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总分50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项15完成第（4）项4完成第（5）项6其他5总分50音频信号分析仪(F题)一、任务设计、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。一、要求1基本要求(1) 输入阻抗：50Q(2) 输入信号电压范围(峰-峰值)：100mV5V(3) 输入信号包含的频率成分范围：200Hz10kHz(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。)(

21、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。2发挥部分(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：20Hz10kHz。(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

22、真度。(6) 其他。三、说明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。四、评分标准设计项目主要内容分数报告系统方案比较与选择方案描述5理论分析与计算放大器设计功率谱测量方法 周期性判断方法15电路与程序设计电路设计 程序设计10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12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50基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项10完成第（4）项10完成第（5）项5其他5总分50