09电子设计题目之一——线路与通信题

题目四、高效率音频功率放大器一、任务设计并制作一个高效率音频功率放大器及其参数的测量、显示装置。功率放大器的电源电压为+5V（电路其它部分的电源电压不限）。负载为8Ω电阻。二、要求1．基本要求⑴功率放大器a3dB通频带为300Hz至3400Hz，输出正弦信号无明显失真。b最大不失真输出功率≥1W。c输入阻抗大于10kΩ，电压放大倍数1至20连续可调。d低频噪声电压（20kHz以下）≤10mV，在电压放大倍数为10，输入端对地交流短路时测量。e在输出功率500mW时测量的功率放大器效率（输出功率/放大器总功耗）≥50%。⑵设计并制作一个放大倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用。如下图所示。高效率功率放大器的组成框图见本例的第四项说不得明。⑶设计并制作一个测量放大器输出功率的装置,要求具有3位数字显示,精度优于5%.2．发挥部分⑴3dB通频带展扩至300Hz至20kHz。⑵输出功率保持为200mW，尽量提高放大器效率。⑶输出功率保持为200mW，尽量降低放大器电源电压。⑷增加输出短路保护功能。⑸其它。三、评分标准项目得分基本要求设计与总结报告：方案比较、设计论证，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6完成第②项25完成第③项4完成第④项5完成第⑤项10四、⑴采用开关方式实现低频功率放大（即D类放大）是提高效率的主要途经之一，D类放0.01uf796Ω8Ω输入高效率功率放大器信号变换电路外接测试仪表测试用RC滤波器大原理框图如图所示。本例如选用D类放大方式，不允许使用D类功率放大集成电路。⑵效率计算中的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供电电压（+5V），不包括“基本要求”中第⑵、⑶项涉及的电路部分功耗，制作时要注意便于效率测试。⑶在整个测试过程中，要求输出波形无明显失真。PWM高速开关电路输入低通滤波8Ω程控音频OCL功率放大器(D题)一、任务设计一个功率可程控、有输出功率显示的OCL音频功率放大器电路。后级OCL功率放大部分用分立元件制作，供电电源为±15V，输入信号电压幅度为(10~1000)mVrms，负载为为8欧电阻。其结构框图如下图所示。二、要求1基本要求用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下要求：1)失真度≤3%时，输出功率P0≥7.5W；2)频率响应为(20~22000)Hz；3)在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率，显示的输出功率(Ps)与设定功率(Pg)的相对误差；2发挥部分制作一个正弦波信号发生器的实物，使其完成以下功能：1)失真度≤10%时，输出功率P0≥6W；2)频率响应为(30~10000)Hz；3)在输入端交流短路接地时，输出端交流信号≤20mVpp；4)在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率。三、说明1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。题目三测量放大器一、任务设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源，框图如图所示。二、要求1．基本要求①测量放大器a差模电压放大倍数AVD=1至500，可手动调节；b最大输出电压为±10V，非线性误差0.5%；c在输入共模电压+7.5V至-7.5V范围内共模抑制比KCMR105；d在AVD=500时,输出端噪声电压的峰峰值小于1V；e通带宽度0至10Hz；f直流电压放大器的差模输入电阻≥2MΩ(可不测试,由电路设计预以保证)；②电源设计并制作上述放大器所用的直流稳压电源。由单相220V交流电压供电。交流电压变化范围为+10%至—15%。③设计并制作一个信号变换放大器。电路框图图如下图所示：将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号，用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。2．发挥部分①提高差模电压放大倍数至AVD=1000，同时减小输出端噪声电压。②在满足基本要求①中对输出端噪声电压和共模抑制比要求的条件下，将通频带展宽为0至100Hz以上。③提高电路的共模抑制比。④差模电压放大倍数AVA可预置并显示，预置范围1至1000，步距为1，同时满足基本要求①中参共模抑制比和噪声电压的要求。⑤其它（例如改善放大器性能的其它措施等）。三、评分标准项目得分基本要求设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析算与计算、电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析50VI+-+1m连线VB=-15VVA=+15V10k10k10k10kR4R3R2R1直流电压放大器V0++-函数发生器信号变换放大器直流电压放大器VIV0实际制作完成情况50发挥部分完成第①项5完成第②项10完成第③项5完成第④项20特色与创新10四、说明直流电压放大器部分只允许采用通用型集成运算放大器，和必要的其它元器件组成，不能使用单片集成的测量放大器或其它之下型的测量放大器产品。A题：宽带前置放大电路一、任务设计一个前置放大电路，使其在较宽的频带范围内具有良好的直流和交流特性，电路包括输入阻抗匹配、无源衰减网络、有源放大等环节，采用单端输入单端输出方式实现信号变换。输入阻抗匹配单元有50Ω和1MΩ两种数值可选；无源衰减网络单元可以在输入阻抗不变的前提下实现对信号1倍或10倍衰减；有源放大单元可以实现1、2、5、10倍放大，电路输出电阻近似为0。二、要求2.1基本要求（1）输入阻抗：直流输入阻抗可以50Ω和1MΩ可选，允许误差2%。（2）过载能力：50Ω阻抗可承受5V输入过载，1MΩ阻抗可承受36V输入过载，过载时间不少于1分钟。（3）直流零点：输入短路时，电路输出直流电压偏离零点在3mV范围内。（4）大信号1倍放大带宽特性：输入峰值为1V的正弦信号，电路的工作带宽不低于DC～10MHz。（5）大信号衰减10倍带宽特性：输入峰值为5V的正弦信号，电路的工作带宽不低于DC～10MHz。2.2发挥部分（6）2倍放大带宽特性：输入峰值为0.5V的正弦信号，放大2倍，电路的工作带宽不低于DC～10MHz。（7）5倍放大带宽特性：输入峰值为0.2V的正弦信号，放大5倍，电路的工作带宽不低于DC～10MHz。（8）10倍放大带宽特性：输入峰值为0.1V的正弦信号，放大10倍，电路的工作带宽不低于DC～10MHz。（9）大信号1倍放大扩展宽带特性：输入峰值为1V的正弦信号，电路的工作带宽不低于DC～35MHz。（10）小信号扩展带宽特性：输入峰值为0.1V时，电路设置衰减10倍，再放大10倍，电路的工作带宽不低于DC～35MHz。（11）输出信号的幅度过冲可控制在理论输出值的15%内。（12）特色创新。三、评审总结报告、基本部分和发挥部分各占50分。总结报告的具体要求见网站；基本部分和发挥部分的具体测试方法和评分指标将在各学校初测开始时在网站公布。四、说明1.在进行各项测试时，放大电路开路；在进行幅度频率特性测试时，在输入阻抗1MΩ条件下测试。2.有源放大电路采用正负5V电源，电源可由外部直接提供。3.工作带宽，指信号在该频带内稳态的输出衰减不超过理论幅度的10%，稳态输出值可以不考虑过冲影响，但要记录过冲值。4.整个电路只能由纯模拟电路实现，一旦调试完成，测试时不允许对电路元件再进行调整。5.状态的选择可由手动开关实现，禁止输入输出端直通短接。二电子广告牌一、任务：设计并制作一台简易电子广告牌，16*32点阵显示，示意图如下：MCU显示扫描电路键盘扫描电路数据下载图1原理框图二、要求：1、基本要求：1)能通过按键翻页显示数字和字母。2)能显示特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键翻页更换显示类容。3)能显示特定汉字组成的句子，通过按键翻页更换显示类容。2、发挥部分：1)实现句子的左右滚屏显示。2)实现预存信息，定时更新。3)实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新（须做PC机客户程序）或者是增加其他附加功能。4)其他。三、评分项目得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完成第（1）项30完成第（2）项20发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项5完成第（3）项30完成第（4）项5四、说明显示格式和显示信息可以自定义。发挥部分第（3）项增加其他附加功能可以自由发挥。QPSK调制器设计(A题)一、设计任务设计并制作一个能产生QPSK调制信号的信号源，电源由PCI总线提供，上位机通过PCI总线实现信号参数的读写控制，如QPSK信号的开始、结束、码元个数、码字以及QPSK信号重复周期等。二、设计要求1.基本要求1)载波频率在5MHz～30MHz范围均可；2)QPSK信号的开始、结束、码元个数、码字以及QPSK信号重复周期等参数或状态可手动设置。2.发挥部分1)脉冲宽度可调；2)载波频率在5MHz～30MHz范围可调3)5MHz时连续波点频的杂散SFDR达到70dBc以上。三、评分标准测评内容主要测评点得分合计设计报告结构合理550条理清晰5原理应用正确设计方案正确实验结果正确101010文档完整，格式规范10基本要求硬件电路完成，方案基本正确1550有QPSK信号输出15QPSK信号的开始、结束、码元个数、码字以及QPSK信号重复周期等参数或状态可手动设置，实现任一项得3分。15电路工艺5发挥部分脉冲宽度可调2050载波频率在5MHz～30MHz范围可调205MHz时连续波点频的杂散SFDR达到70dBc以上10单路语音处理与传输系统设计一、任务设计制作一路语音参数编码电路，扩频处理后进行PSK调制，接收端进行PSK解调、解扩处理，恢复语音。示意图如下：二、要求1．基本要求（1）语音数字化处理后速率要求：4-13Kb/s,扩频序列的本原多项式为：X15+X+1，扩频码片速率为：1.2Mb/s，PSK调制载波频率：60MHz（2）载波发射功率：100mw。（3）语音质量可达平均意见得分MOS（meanopinionscore）：3分以上2．发挥部分（1）接收端测量并显示信号强度。(2)在接收机输入端加入白噪声，控制载干比分别为10dB、0dB-10dB，比较扩频调制通信系统和直接调制通信系统语音通信质量。（3）定量分析采用扩频技术后，在上述噪声情况下，系统的抗干扰能力。自制用来定量测量系统误码的简易误码率测试仪，其方框图见图2。语音数字化处理扩频PSK调制PSK解调解扩语音恢复（4）其它三、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发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项完成第（3）项完成第（4）项15205五、具有跳频保密功能的FM对讲机系统一、任务设计并制作一个具有跳频保密功能的FM对讲机，方框图如下。二、要求1、基本要求（1）实现语音调频对讲功能。（2）载波可调范围：30MHz～88MHz。（3）载波频率稳定度：优于10-3。（4）发射机输出功率：大于100mW(50Ω)。（5）接收机输入灵敏度：小于1mv。（6）可实现输出频率步进，步进间隔为1MHz100kHz。2、发挥部分（1）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。（2）收发能同时顺序步进改变载波（移频速率大于1步/s），要求语音通信无明显“断续”。（3）选用合适的信道，改用大于127位m序列的“跳频图案”来控制跳频保密通信（跳频速率大于1跳/s），要求语音通信无明显“断续”。（4）实时轮流显示“频率序号”和“频率值”。（显示载波频率的误差≤5kHz）（5）可以手动设置“固定载波通信”、“顺序移频通信”和“乱序跳频通信”等状态。（6）其它。三、评分标准发