第四屆（1999年）全國大學生電子設計競賽題目

eetech

A題測量放大器

一、題目：測量放大器

二、任務







設計并制作一個測量放大器及所用的直流穩壓電源。參見圖1。輸入信號VI取自橋式測量電路的輸出。當R1＝R2＝R3＝R4時，VI＝0。R2改變時，產生VI 10的電壓信號。測量電路與放大器之間有1米長的連接線。

三、要求

1. 基本要求

(1) 測量放大器
a、 差模電壓放大倍數 AVD＝1～500，可手動調節；
b、 最大輸出電壓為±10V，非線性誤差 ＜ 0.5％ ；
c、 在輸入共模電壓+7.5V～－7.5V范圍內，共模抑制比 KCMR ＞105 ；
d、 在AVD＝500時，輸出端噪聲電壓的峰－峰值小于1V；
e、 通頻帶0～10Hz ；
f、 直流電壓放大器的差模輸入電阻≥2MW（可不測試，由電路設計予以保證）。
(2) 電源
設計并制作上述放大器所用的直流穩壓電源。由單相220V交流電壓供電。交流電壓變化范圍為＋10％～－15％。
(3) 設計并制作一個信號變換放大器，參見圖2。將函數發生器單端輸出的正弦電壓信號不失真地轉換為雙端輸出信號，用作測量直流電壓放大器頻率特性的輸入信號。







2.發揮部分

（1）提高差模電壓放大倍數至AVD＝1000，同時減小輸出端噪聲電壓。
（2）在滿足基本要求(1)中對輸出端噪聲電壓和共模抑制比要求的條件下，將通頻帶展寬為0～100Hz以上。
（3）提高電路的共模抑制比。
（4）差模電壓放大倍數AVD可預置并顯示，預置范圍1～1000，步距為1，同時應滿足基本要求(1)中對共模抑制比和噪聲電壓的要求。
（5）其它（例如改善放大器性能的其它措施等）。

四、評分意見






五、說明

直流電壓放大器部分只允許采用通用型集成運算放大器和必要的其它元器件組成，不能使用單片集成的測量放大器或其它定型的測量放大器產品。

B題 數字式工頻有效值多用表

一、題目

數字式工頻有效值多用表

二、任務

設計并制作一個能同時對一路工頻交流電（頻率波動范圍為50 ±1Hz、有失真的正弦波）的電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、功率因數進行測量的數字式多用表。參見附圖。





三、要求

1． 基本要求

（1）測量功能及量程范圍
a、 交流電壓：0～500V；
c、 有功功率：0～25kW；
d、 無功功率：0～25kvar；
e、 功率因數（有功功率/視在功率）：0～1 。
為便于本試題的設計與制作，設定待測0～500V的交流電壓、0～50A的交流電流均已經相應的變換器轉換為0～5V的交流電壓。
（2）準確度
a、 顯示為 位（0.000～4.999），有過量程指示；
b、 交流電壓和交流電流：±（0.8％讀數＋5個字），例：當被測電壓為300V時，讀數誤差應小于±（0.8％×300V＋0.5V）＝±2.9V ；
c、 有功功率和無功功率：±（1.5％讀數＋8個字）；
d、 功率因數：±0.01 。
（3）功能選擇：用按鍵選擇交流電壓、交流電流、有功功率、無功功率和功率因數的測量與顯示。

2．發揮部分

（1）用按鍵選擇電壓基波及總諧波的有效值測量與顯示。
（2）具有量程自動轉換功能，當變換器輸出的電壓值小于0.5V時，能自動提高分辨力達0.01V。
（3）用按鍵控制實現交流電壓、交流電流、有功功率、無功功率在測試過程中的最大值、最小值測量。
（4）其它（例如擴展功能，提高性能）。

四、評分意見





五、說明

1．調試時可用函數發生器輸出的正弦信號電壓作為一路交流電壓信號；再經移相輸出代表同一路的電流信號。
2．檢查交流電壓、交流電流有效值測量功能時，可采用函數發生器輸出的對稱方波信號。電壓基波、諧波的測試可用函數發生器輸出的對稱方波作為標準信號，測試結果應與理論值進行比較分析。

C題 頻率特性測試儀

一、題目

頻率特性測試儀

二、任務

設計并制作一個頻率特性測試系統，包含測試信號源、被測網絡、檢波及顯示三部分。





三、要求

1．基本要求

（1）制作幅頻特性測試儀
a、頻率范圍：100Hz～100kHz；
b、頻率步進：10Hz；
c、頻率穩定度：10-4；
d、測量精度：5％ ；
e、能在全頻范圍和特定頻率范圍內自動步進測量，可手動預置測量范圍及步進頻率值；
f、LED顯示，頻率顯示為5位，電壓顯示為3位，并能打印輸出。
（2）制作一被測網絡
a、 電路型式：阻容雙T網絡；
b、 中心頻率：5kHz；
c、 帶寬：±50Hz；
d、 計算出網絡的幅頻和相頻特性，并繪制相位曲線；
e、 用所制作的幅頻特性測試儀測試自制的被測網絡的幅頻特性。

2．發揮部分

（1）制作相頻特性測試儀
a、 頻率范圍：500Hz～10kHz；
b、 相位度數顯示：相位值顯示為三位，另以一位作符號顯示；
c、 測量精度：3°。
（2）用示波器顯示幅頻特性。
（3）在示波器上同時顯示幅頻和相頻特性。
（4）其它。

四、評分意見



五、說明

發揮部分(2)、(3)均用所制作的頻率特性測試儀測試自制的被測網絡的幅頻特性和相頻特性。

D題 短波調頻接收機

一、題目

短波調頻接收機

二、任務

設計并制作一個短波調頻接收機，方框圖如下：







三、要求

1．基本要求

（1）接收頻率（f0）范圍：8MHz～10MHz；
（2）接收信號為20Hz～1000Hz音頻調頻信號，頻偏為3kHz；
（3）最大不失真輸出功率≥100mW(8W)；
（4）接收靈敏度≤5mV；
（5）通頻帶：f0±4kHz為－3dB；
（6）選擇性：f0±10kHz為－30dB；
（7）鏡像抑制比≥20dB。

2．發揮部分

（1）可實現多種自動程控頻率搜索模式（如全頻率范圍搜索，特定頻率范圍內搜索等），全頻率范圍搜索時間≤2分鐘；
（2）能顯示接收頻率范圍內的調頻電臺載頻值 ，顯示載波頻率的誤差≤±5kHz；
（3）進一步提高靈敏度；
（4）可存儲已搜索到的電臺，存臺數不少于20；
（5）其它。

四、評分意見




E題數字化語音存儲與回放系統

一、題目

數字化語音存儲與回放系統

二、任務

設計并制作一個數字化語音存儲與回放系統，其示意圖如下：

三、要求

1．基本要求

（1）放大器1的增益為46dB，放大器2的增益為40dB，增益均可調；
（2）帶通濾波器：通帶為300Hz～3.4kHz ；
（3）ADC：采樣頻率f s＝8kHz，字長＝8位；
（4）語音存儲時間≥10秒；
（5）DAC：變換頻率f c＝8kHz，字長＝8位；
（6）回放語音質量良好。

2．發揮部分

在保證語音質量的前提下：
（1）減少系統噪聲電平，增加自動音量控制功能；
（2）語音存儲時間增加至20秒以上；
（3）提高存儲器的利用率（在原有存儲容量不變的前提下，提高語音存儲時間）；
（4）其它（例如： 校正等）。

四、評分意見




五、說明

不能使用單片語音專用芯片實現本系統。