2012年的江苏省电子设计大赛题目ABCDE.doc
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1、 2012年江苏省大学生电子设计竞赛(TI杯)试题 参赛注意事项(1)2012年8月5日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一题;高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题,也可以选择其他题目。(2)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(如学生证)随时备查。(3)每队严格限制3人,开赛后不得中途更换队员。(4)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。(5)2012年8月8日20:00竞
2、赛结束,上交设计报告、制作实物及登记表,由专人封存。微弱信号检测装置(A题)其中【本科组】一、任务正弦波信号源微弱信号检测电路噪声源VS VN VC Vo 纯电阻分压网络显示电路加法器Vi A B C D E 设计并制作一套微弱信号检测装置,用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值,并数字显示出该幅度值。为便于测评比较,统一规定显示峰值。整个系统的示意图如图1所示。正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。噪声源采用给定的标准噪声(wav文件)来产生,通过PC机的音频播放器或MP3播放噪声文件,从音频输出端口获得噪声源,噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。图中A、B、C、D和E
3、分别为五个测试端点。图1 微弱信号检测装置示意图二、要求1. 基本要求(1)噪声源输出VN的均方根电压值固定为1V0.1V;加法器的输出VC =VS+VN,带宽大于1MHz;纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。(2)微弱信号检测电路的输入阻抗Ri1 MW。(3)当输入正弦波信号VS 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV 2V范围内时,检测并显示正弦波信号的幅度值,要求误差不超过5%。2. 发挥部分(1)提高正弦波信号的识别能力,当输入正弦波信号VS 的频率在100Hz10kHz范围内、幅度峰峰值在20mV 200mV范围内时,检测并显示正弦波信号的幅度值,误差不超过5%。(2)在发挥部
4、分(1)的条件下,要求检测误差不超过2%。(3)当输入正弦波信号VS 的频率在100Hz10kHz范围内时,进一步降低VS 的幅度,检测并显示正弦波信号的幅度值,误差不超过2%。(4)其它。三、说明1. 本题只能采用模拟技术,不得使用数字信号处理技术来完成。2. 微弱信号检测电路要求采用模拟方法来实现。常用的微弱信号检测方法有:滤波,锁相放大,取样积分等(仅供参考)。3. 为便于各个模块的测试,所有测试端点(AE)应做成跳线连接方式。4. 赛区测评时,应固定使用某一装置(PC机或MP3)来产生噪声源,所有作品均应采用该噪声源进行测试。四、评分标准设计报告项 目满分方案论证5理论分析与计算4电路
5、设计6测试方案与测试结果3设计报告结构及规范性2总分20基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第(1)项12完成第(2)项16完成第(3)项12其它10总分50 2012年江苏省大学生电子设计竞赛(TI杯)试题 参赛注意事项(1)2012年8月5日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一题;高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题,也可以选择其他题目。(2)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(如学生证)随时备查。(3)每队严格限制3人,开赛后不得中途更换队员。(4)竞赛期间,可使用各种图书资料和网络资源,
6、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。(5)2012年8月8日20:00竞赛结束,上交设计报告、制作实物及登记表,由专人封存。频率补偿电路(B题)其中【本科组】一、任务 设计并制作一个频率补偿电路,补偿“模拟某传感器特性的电路模块”(以下简称“模拟模块”)的高频特性。电路结构如图1所示。图1 电路结构二、要求1. 基本要求(1) 按图1虚线框中所示组装“模拟模块”电路,其中正弦波电压信号发生器可使用普通函数信号发生器。在开关K接Vs的条件下达到如下要求: Vs为200Hz、峰峰值为10V时,“模拟模块”输出
7、Vb没有明显失真。 以200Hz为基准,Vb的3dB高频截止频率为2.5 kHz0.5 kHz。(2) 设计并制作频率补偿电路,使之达到如下要求: 频率为200Hz时的电压增益A(200Hz)=|Vo/Vs|=10.05。 以电压增益A(200Hz)为基准,将A(f)=|Vo/Vs|的3dB高频截止频率扩展到大于50kHz。 以电压增益A(200Hz)为基准,频率035kHz范围内的电压增益A(f)的波动在20%以内。(3) 在达到基本要求(2)的第、项指标后,将开关K切换到接地端,Vo输出噪声的均方根电压Vn30 mV。2. 发挥部分(1) 在达到基本要求(2)的第项指标后,以电压增益A(2
8、00Hz)为基准,将A(f)的3dB高频截止频率扩展到100kHz 5kHz。(2) 以电压增益A(200Hz)为基准, 070kHz范围内的电压增益A(f)波动在10%以内。(3) 在达到基本要求(2)的第项和发挥部分(1)的指标后,将开关K切换到接地端,输出Vo的噪声均方根电压Vn 10 mV。(4) 其他。三、说明1. “模拟模块”中的运算放大器A要求使用TI公司产品OPA2134。2. 频率补偿必须采用模拟方案实现,不得用DAC或DDS方式输出信号。3. 图1虚线内模块的性能必须满足基本要求(1)中的要求,否则不予评测。4. 根据对高频响应特性的要求,频率补偿电路中插入适当的低通滤波电
9、路可以有效降低输出Vo的高频噪声。此外,还应注意输入电路的屏蔽。5. 在图1所示开关K切换到接地端的条件下,在T端接入图2(a)所示的电路可简化系统频率特性的测试、调整过程。设定函数信号发生器输出Vt为频率500Hz、峰峰值5V的三角波电压,则输出Vb的波形应近似为方波脉冲。如果频率补偿电路的参数已调整适当,则输出Vo的方波脉冲会接近理想形状。若高频截止频率为fH=50kHz,则输出的方波脉冲上升时间应为tr 7s;若fH=100kHz,则tr 3.5s;tr的定义如图2(b)所示。应用fHtr 0.35的原理,可将系统的频率响应特性调整到所要求的指标。注意:Ci到运放A反相输入端的引线应尽量
10、短,以避免引入额外干扰。 (a) (b)图2 辅助调试电路及波形定义4. 要求在Vb端和Vo端预设测试点(TP1、TP2),以便于测试时连接示波器探头。四、评分标准设计报告项 目主要内容满分方案论证比较与选择方案描述3理论分析与计算系统传递函数及零、极点分析频率补偿各部分电路的分析6电路设计频率补偿各部分电路的设计6测试方案与测试结果测试方法与仪器测试结果及分析3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2总分20基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第(1)项15完成第(2)项15完成第(3)项15其他5总分50 2012年江苏省大学生电子设计竞赛(TI杯)试题 参赛注意事项(
11、1)2012年8月5日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一题;高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题,也可以选择其他题目。(2)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(如学生证)随时备查。(3)每队严格限制3人,开赛后不得中途更换队员。(4)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。(5)2012年8月8日20:00竞赛结束,上交设计报告、制作实物及登记表,由专人封存。简易直流电子负
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