2016年四川电子设计大赛题目【精选】

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1、微弱信号检测装置（A题）【本科组】一、任务正弦波信号源微弱信号检测电路噪声源VSVNVCVo纯电阻分压网络显示电路加法器ViABCDE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分别为五个测试端点

2、。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1V±0.1V；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Ri≥1MW。（3）当输入正弦波信号VS的频率为1kHz、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）当输入正弦波信号VS的幅度峰峰值在20mV~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）扩展被测信号VS的频率范围，当信号的频率在

3、500Hz~2kHz范围内，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。（3）进一步提高检测精度，使检测误差不超过2%。（4）其它（例如，进一步降低VS的幅度等）。三、说明1.本题必须使用TI的Launchpad（MSP430小开发板）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（A~E）应做成跳线连接方式。4.检测并显示正弦波信号的幅度值是指输入正弦波信号VS的幅度（即峰值）。5.A-53赛区测评时，应固定使用某一装置

4、（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。频率补偿电路（B题）【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：①Vs为200Hz、峰峰值为10V时，“模拟模块”输出Vb没有明显失真。②以200Hz为基准，Vb的−3dB高频截止频率为4.5kHz±0.5kHz。(2)设计并制

5、作频率补偿电路，使之达到如下要求：①频率为200Hz时的电压增益A(200Hz)=

6、Vo/Vs

7、=1±0.05。②以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)=

8、Vo/Vs

9、的−3dB高频截止频率扩展到大于50kHz。③以电压增益A(200Hz)为基准，频率0~35kHz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①、②项指标后，将开关K切换到接地端，输出Vo的噪声均方根电压Vn≤30mV。2.发挥部分(1)在达到基本要求(2)的第①项指标后，以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)的−3dB高频截止

10、频率扩展到100kHz±5kHz。(2)以电压增益A(200Hz)为基准，频率0~70kHz范围内的电压增益A(f)的波动在A-53±10%以内。(3)在达到基本要求(2)的第①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≤10mV。(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.要求“模拟模块”输出Vb的−3dB高频截止频率为4.5kHz±0.5kHz。如果所测高频截止频率≥6kHz，则以后项目将不予评测。3.根据对高频响应特性的要求，频率补偿电路中插入适当

11、的低通滤波电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。4.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≈7μs；若fH=100kHz，则tr≈3.5μs；tr的定义如图2(b)所示。应用fH·tr≈0.35的原理，可将系统

12、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