全国大学生电子设计竞赛历届题目

一、设计任务

具有一定输出电压范围和功能的数控电源设计如下：

二、设计要求

1．基本要求
（1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；
（2）输出电流：500mA；
（3）数字管显示输出电压值；
（4）由“＋”、“－”输出电压输出电压步进增减；
（5）为实现上述部件的工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。

2．发挥部分
（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；
（2）用自动扫描代替手动按钮，实现输出电压变化(步进0.1V不变）；
（3）扩展输出电压类型(如三角波)。

三、评分意见

一、设计任务 

设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下： 

主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。具体设计任务是： 

（1）现场模拟信号产生器。 
　　（2）八路数据采集器。 
　　（3）主控器。

二、设计要求

1．基本要求 
　　 （1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。
　　（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。 
　　（3）主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。采集方式包括循环采集（即1路、2路……8路、……1路）和选择采集（任选一路）二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。

2．发挥部分 
　　（1）利用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系；
　　（2）尽可能减少传输线数目； 
　　（3）其它功能的改进（例如：增加传输距离，改善显示功能）。

三、评分意见 

一、任务

设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。其原理示意图如下：

二、要求

1．基本要求
　　（1）在放大通道的正弦信号输入电压幅度为（5～700）mV，等效负载电阻RL为8Ω下，放大通道应满足：
　　① 额定输出功率POR≥10W；
　　② 带宽BW≥（50～10000）Hz；
　　③ 在POR下和BW内的非线性失真系数≤3%；
　　④ 在POR下的效率≥55%；
　　⑤ 在前置放大级输入端交流短接到地时，RL=8Ω上的交流声功率≤10mW。

（2）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。

2．发挥部分
　　（1）放大器的时间响应
　　① 方波产生：由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波：频率为1000Hz、上升时间≤　1μs、峰-峰值电压为200mVpp。
　　用上述方波激励放大通道时，在RL=8Ω下，放大通道应满足：
　　② 额定输出功率POR≥10W；带宽BW≥（50～10000）Hz；
　　③ 在POR下输出波形上升时间和下降时间≤12μs；
　　④ 在POR下输出波形顶部斜降≤2%；
　　⑤ 在POR下输出波形过冲量≤5%。

（2）放大通道性能指标的提高和实用功能的扩展（例如提高效率、减小非线性失真等）。

三、评分意见

一、任务

在给定±15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。

二、要求

1．基本要求
　　（1）正弦波信号源
　　① 信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz
　　② 频率稳定度：优于10-4
　　③ 非线性失真系数≤3%
　　（2）脉冲波信号源
　　① 信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz
　　② 上升时间和下降时间：≤1μs
　　③ 平顶斜降：≤5%
　　④ 脉冲占空比：2%～98%步进可调，步长为2%
　　（3）上述两个信号源公共要求
　　① 频率可预置。
　　② 在负载为600Ω时，输出幅度为3V。
　　③ 完成5位频率的数字显示。

2．发挥部分
　　（1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。
　　（2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV～3V，步长为100mV。
　　（3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。
　　（4）降低正弦波非线性失真系数。

三、评分标准

一、任务

设计并制作无线电遥控发射机和接收机。

1．无线电遥控发射机

2．无线电遥控接收机

二、要求

1．基本要求
　　（1）工作频率：fo=6～10MHz中任选一种频率。
　　（2）调制方式：AM、FM或FSK……任选一种。
　　（3）输出功率：不大于20mW（在标准75Ω假负载上）。
　　（4）遥控对象：8个，被控设备用LED分别代替，LED发光表示工作。
　　（5）接收机距离发射机不小于10m。

2．发挥部分
　　（1）8路设备中的一路为电灯，用指令遥控电灯亮度，亮度分为8级并用数码管显示级数。
　　（2）在一定发射功率下（不大于20mW），尽量增大接收距离。
　　（3）增加信道抗干扰措施。
　　（4）尽量降低电源功耗。
　　注：不能采用现成的收、发信机整机。

三、评分意见

一、任务

设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：

二、要求

1．基本要求
　　（1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。
　　（2）测量精度：±5% 。
　　（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位。

2．发挥部分
　　（1）扩大测量范围。
　　（2）提高测量精度。
　　（3）测量量程自动转换。

三、评分意见

一、任务

设计并制作交流变换为直流的稳定电源。

二、要求

1．基本要求
　　（1）稳压电源 在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：
　　a．输出电压可调范围为+9V～+12V
　　b．最大输出电流为1.5A
　　c．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）
　　d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）
　　e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）
　　f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）
　　g．具有过流及短路保护功能

（2）稳流电源 在输入电压固定为＋12V的条件下：
　　a．输出电流：4～20mA可调
　　b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）
　　（3）DC-DC变换器 在输入电压为+9V～+12V条件下：
　　a．输出电压为+100V，输出电流为10mA
　　b．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）
　　c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）
　　d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV （输入电压+9V下，满载）

2．发挥部分
　　（1）扩充功能
　　a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态
　　b．过热保护
　　c．防止开、关机时产生的“过冲”
　　（2）提高稳压电源的技术指标
　　a．提高电压调整率和负载调整率
　　b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值
　　（3）改善DC-DC变换器
　　a．提高效率（在100V、100mA下）
　　b．提高输出电压
　　（4）用数字显示输出电压和输出电流

三、评分意见

一、任务

设计并制作一台数字显示的简易频率计。

二、要求

1．基本要求
　　（1）频率测量
　　a．测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；频率：1Hz～1MHz
　　b．测量误差≤0.1%
　　（2）周期测量
　　a．测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；频率：1Hz～1MHz
　　b．测量误差≤0.1%
　　（3）脉冲宽度测量 
　　a．测量范围 信号：脉冲波；幅度：0.5V～5V；脉冲宽度≥100μs
　　b．测量误差≤1%
　　（4）显示器 
　　十进制数字显示，显示刷新时间1～10秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。
　　（5）具有自校功能，时标信号频率为1MHz。
　　（6）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。

2．发挥部分
　　（1）扩展频率测量范围为0.1Hz～10MHz（信号幅度0.5V～5V），测量误差降低为0.01%（最大闸门时间≤10s）。
　　（2）测量并显示周期脉冲信号（幅度0.5V～5V、频率1Hz～1kHz）的占空比，占空比变化范围为10%～90%，测量误差≤1% 。
　　（3）在1Hz～1MHz范围内及测量误差≤1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。

三、评分意见

一、任务

设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。

二、要求

1．基本要求
　　（1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。
　　（2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。
　　（3）用十进制数码管显示水的实际温度。

2．发挥部分
　　（1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。
　　（2）温度控制的静态误差≤0.2℃。
　　（3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。

三、评分意见

一、任务

利用所提供的元器件（附有资料）制作一个中波广播收音机。

二、要求

1．基本要求
　　（1）接收频率范围：540kHz～1600kHz；
　　（2）调谐方式：手动电调谐；
　　（3）输出功率：≥100mW；
　　（4）测量灵敏度、选择性、镜像抑制比和电调谐特性（测量时用信号发生器直接注入）；写明测试方法，记录实测值，画出曲线。

一、题目：测量放大器

二、任务

设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。参见图1。输入信号VI取自桥式测量电路的输出。当R1＝R2＝R3＝R4时，VI＝0。R2改变时，产生VI ¹0的电压信号。测量电路与放大器之间有1米长的连接线。 

三、要求

1.  基本要求
　　(1)   测量放大器
　　a、  差模电压放大倍数  AVD＝1～500，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～－7.5V范围内，共模抑制比 KCMR >105 ；
　　d、  在AVD＝500时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V；
　　e、  通频带0～10Hz ；
　　f、 直流电压放大器的差模输入电阻≥2MW（可不测试，由电路设计予以保证）。
　　(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％～－15％。
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