(均摘自各届竞赛试题,经供参考)
第一题:正弦信号发生器。
一、任务。设计制作一个正弦信号发生器。
二、要求。1、基本要求。
1)正弦波输出频率范围:1khz~10mhz;
(2)具有频率设置功能,频率步进:100hz;
(3)输出信号频率稳定度:优于10-4;
(4)输出电压幅度:在负载电阻上的电压峰-峰值vopp≥1v;
5)失真度:用示波器观察时无明显失真。
2、发挥部分。
在完成基本要求任务的基础上,增加如下功能:
1)增加输出电压幅度:在频率范围内负载电阻上正弦信号输出电压的峰-峰值vopp=6v±1v;
2)产生模拟幅度调制(am)信号:在1mhz~10mhz范围内调制度ma可在10%~100%之间程控调节,步进量10%,正弦调制信号频率为1khz,调制信号自行产生;
3)产生模拟频率调制(fm)信号:在100khz~10mhz频率范围内产生10khz最大频偏,且最大频偏可分为5khz/10khz二级程控调节,正弦调制信号频率为1khz,调制信号自行产生;
4)产生二进制psk、ask信号:在100khz固定频率载波进行二进制键控,二进制基带序列码速率固定为10kbps,二进制基带序列信号自行产生;
5)其他。第二题:集成运放参数测试仪。
一、任务。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,示意图如图1所示。
图1二、要求。
1、基本要求。
1) 能测试vio(输入失调电压)、iio(输入失调电流)、**d (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下(被测运放的工作电压为±15v):
vio:测量范围为0~40mv(量程为4mv和40mv),误差绝对值小于3%读数+1个字;
iio:测量范围为0~4μa(量程为0.4μa和4μa),误差绝对值小于3%读数+1个字;
**d:测量范围为 60db~120db,测试误差绝对值小于3db;
kcmr:测量范围为 60db~120db,测试误差绝对值小于3db;
3)测试仪中的信号源(自制)用于**d、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),再制作一组符合该标准的测试vio、iio、**d 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。
100khz~3.5mhz,测量时间≤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、**d 、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、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、μa741、f007等)通用型运算放大器;
第三题:简易频谱分析仪。
一、任务。采用外差原理设计并实现频谱分析仪,其参考原理框图如下图所示。
二、要求。1、基本要求。
1)频率测量范围为10mhz~30mhz;
2)频率分辨力为10khz,输入信号电压有效值为20mv±5mv,输入阻抗为50ω;
3)可设置中心频率和扫频宽度;
4)借助示波器显示被测信号的频谱图,并在示波器上标出间隔为1mhz的频标。
2、发挥部分。
1)频率测量范围扩展至1mhz~30mhz;
2)具有识别调幅、调频和等幅波信号及测定其中心频率的功能,采用信号发生器输出的调幅、调频和等幅波信号作为外差式频谱分析仪的输入信号,载波可选择在频率测量范围内的任意频率值,调幅波调制度ma=30%,调制信号频率为20khz;调频波频偏为20khz,调制信号频率为1khz;
3)其他。第四题:单工无线呼叫系统。
一、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数据传输业务。
二、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30mhz~40mhz之间自行选择,发射峰值功率不大于20mw(50ω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300hz~3400hz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、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。第五题:悬挂运动控制系统。
一、任务。设计一电机控制系统,控制物体在倾斜(仰角≤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80cm×100cm。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。
二、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80cm×100cm的范围内作自行设定的运动,运动轨迹长度不小于100cm,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1.5cm~1.8cm,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、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。
第六题:数控直流电流源。
一、任务。设计并制作数控直流电流源。输入交流200~240v,50hz;输出直流电压≤10v。其原理示意图如下所示。
二、要求。1、基本要求。
1)输出电流范围:200ma~2000ma;
2)可设置并显示输出电流给定值,要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1%+10 ma;
3)具有“+”步进调整功能,步进≤10ma;
4)改变负载电阻,输出电压在10v以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1%+10 ma;
5)纹波电流≤2ma;
6)自制电源。
2、发挥部分。
1)输出电流范围为20ma~2000ma,步进1ma;
2)设计、制作测量并显示输出电流的装置 (可同时或交替显示电流的给定值和实测值),测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字;
3)改变负载电阻,输出电压在10v以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1%+1 ma;
4)纹波电流≤0.2ma;
5)其他。三、说明。
1、需留出输出电流和电压测量端子;
2、输出电流可用高精度电流表测量;如果没有高精度电流表,可在采样电阻上测量电压换算成电流;
3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压,换算成纹波电流。
第七题:三相正弦波变频电源。
一、任务 设计并制作一个三相正弦波变频电源,输出线电压有效值为36v,最大负载电流有效值为3a,负载为三相对称阻性负载(y接法)。变频电源框图如下图所示。
二、要求 1、基本要求
1)输出频率范围为20hz~100hz的三相对称交流电,各相电压有效值之差小于0.5v;
2)输出电压波形应尽量接近正弦波,用示波器观察无明显失真;
3)当输入电压为198v~242v,负载电流有效值为0.5~3a时,输出线电压有效值应保持在36v,误差的绝对值小于5%;
4)具有过流保护(输出电流有效值达3.6a时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5a时动作)功能,保护时自动切断输入交流电源。
2、发挥部分
1)当输入电压为198v~242v,负载电流有效值为0.5~3a时,输出线电压有效值应保持在36v,误差的绝对值小于1%;
2)设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路,测量误差的绝对值小于5%;
3)变频电源输出频率在50hz以上时,输出相电压的失真度小于5%;
4)其他。第八题:电能收集充电器。
一、任务。设计并制作一个电能收集充电器,充电器及测试原理示意图如图1。该充电器的核心为直流电源变换器,它从一直流电源中吸收电能,以尽可能大的电流充入一个可充电池。
直流电源的输出功率有限,其电动势es在一定范围内缓慢变化,当es为不同值时,直流电源变换器的电路结构,参数可以不同。监测和控制电路由直流电源变换器供电。由于es的变化极慢,监测和控制电路应该采用间歇工作方式,以降低其能耗。
可充电池的电动势ec=3.6v,内阻rc=0.1ω。
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