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1、A-12012年年江江苏苏省省大大学学生生电电子子设设计计竞竞赛赛（ TI杯杯）试试题题参赛注意事项（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
2、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。微弱信号检测装置（微弱信号检测装置（A A 题）题）【本科组本科组】一、任务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
3、、C、D和E分别为五个测试端点。图图1 微弱信号检测装置示意图微弱信号检测装置示意图二、要求1. 基本要求基本要求（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 M。（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. 发挥部分发挥部分正弦波信号源 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 A-
4、2（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
5、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2012年年江江苏苏省省大大学学生生电电子子设设计计竞竞赛赛（ TI杯杯）试试题题项项 目目满分满分方案论证5理论分析与计算4电路设计6测试方案与测试结果3设计报告结构及规范性2设计设计 报告报告总分总分20基本基本 要求要求实际制作完成情况50完成第（1）项12完成第（2）项16完成第（3）项12其它10发挥发挥 部分部分总分总分50A-3参赛注意事项（1）2012 年 8 月 5 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛
6、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。频率补偿电路（频率补偿电路（B B 题
7、）题）【本科组本科组】一、任务一、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。模模拟拟某某传传感感器器特特性性 的的电电路路模模块块 + Rf 1 5.1M Cf 1 4.7pF Vb A 5.1M Rf 2 Cf 2 4.7pF 10M Rs Vs 正弦波电压信号发生器 T K 频频率率补补偿偿电电路路 Vo TP1 TP2 图 1 电路结构二、要求1. 基本要求基本要求(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
8、下要求： Vs为 200Hz、峰峰值为 10V 时， “模拟模块”输出 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。A-4 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，
9、Vo输出噪声的均方根电压 Vn30 mV。2. 发挥部分发挥部分(1) 在达到基本要求(2)的第项指标后，以电压增益 A(200Hz)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
10、 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
11、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短，以避免引入额外干扰。C i 47pF Vt 三角波电压信号 （函数信号发生器） T tr 90% 10% 100% 0 (a) (b)图图 2 辅助调试电路及波形定义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。A-5四、评分标准项项 目目主要内容主要内容满分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
12、、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设设计计报报告告总分总分20基本基本要求要求实际制作完成情况50完成第（1）项15完成第（2）项15完成第（3）项15其他5发挥发挥部分部分总分总分50C-62012年年江江苏苏省省大大学学生生电电子子设设计计竞竞赛赛（ TI杯杯）试试题题参赛注意事项（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
13、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。简易直流电子负载（简易直流电子负载（C C 题）题）【本科组本科组】一、一、 任务任务设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。其
14、原理示意图如图 1所示。控 制 器恒流电路电压电流检测键 盘 与 显 示被测 电源 设备+功率 器件直流电子负载图 1 直流电子负载原理示意图二、二、 要求要求1.基本要求基本要求（1） 恒流（CC）工作模式的电流设置范围为 100mA1000mA ，设置分辨力为C-710mA，设置精度为1%。还要求 CC 工作模式具有开路设置，相当于设置的电流值为零。（2） 在恒流（CC）工作模式下，当电子负载两端电压变化 10V 时，要求输出电流变化的绝对值小于变化前电流值的 1。（3） 具有过压保护功能（如将电子负载置于开路状态） ，过压阈值电压为18V0.2V。2.发挥部分发挥部分（1）能实时测量并数
15、字显示电子负载两端的电压，电压测量精度为0.02%，分辨力为 1mV。（2）能实时测量并数字显示流过电子负载的电流，电流测量精度为0.2%，分辨力为 1mA。（3）具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为 0.1%19.9%，测量精度为1%。（4）其他。三、说明：三、说明：1. 图 1 中被测电压设备即直流稳压电源。2. 在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值，该模式适合用于测试直流稳压电源的调整率，电池放电特性等场合。3. 直流稳压电源负载调整率是指电源输出电流从零至额定值变化时引起的输出电压变化率。为方便测量，本题要求被测直流稳压
16、电源的电压小于 10V，额定输出电流值设定为 1A。4. 负载调整率的测量过程要求自动完成，即在输入有关参数后，能直接给出电源的负载调整率。5. 为了方便负载调整率的测量，可以在被测直流稳压电源的输出端串接一个电阻RW，更换不同阻值的 RW，可以改变被测电源的负载调整率。测试示意图如图 2 所示。C-8直流 稳压 电源直流 电子 负载RW被测电源+_图 2 负载调整率测试示意图四、评分标准项项 目目主要内容主要内容分数分数系统方案比较与选择方案描述3理论分析与计算电子负载及恒流电路的分析电压、电流的测量及精度分析电源负载调整率的测试原理6电路与程序设计电路设计程序设计6测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析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设计设计报告报告总分20基本基本要求要求实际制作完成情况50完成第（1）项10
