2014年TI杯大学生电子设计竞赛赛题-C题锁定放大器
全国大学生电子设计竞赛历届真题
全国大学生电子设计竞赛历届题目第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 2 - 题目一简易数控直流电源 ................................................................................................................. - 2 - 题目二多路数据采集系统 ................................................................................................................. - 3 - 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 4 - 题目一实用低频功率放大器 ............................................................................................................. - 4 - 题目二实用信号源的设计和制作 ..................................................................................................... - 5 - 题目四简易电阻、电容和电感测试仪.............................................................................................. - 5 - 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 6 - A题直流稳定电源 ............................................................................................................................. - 6 - B题简易数字频率计.......................................................................................................................... - 7 - C题水温控制系统................................................................................................ 错误！未定义书签。
全国大学生电子设计竞赛训练教程-1.3.4 放大器类题目分析
1.3.4放大器类题目分析放大器类的题目有实用低频功率放大器（第二届，1995年）、测量放大器（第四届，1999年）、高效率音频功率放大器（第五届，2001年）和宽带放大器（第六届，2003年）。
实用低频功率放大器（第二届，1995年）要求设计制作一个具有弱信号放大能力的低频功率放大器，额定输出功率P OR≥10W，带宽BW≥（50～10000）Hz。
涉及到的基础知识包含有：电源整流和稳压，方波信号发生器，低频功率放大器等。
测量放大器（第四届，1999年）要求设计制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。
差模电压放大倍数A VD＝1～500。
涉及到的基础知识包含有：电源整流和稳压，信号变换放大器，测量放大器等。
高效率音频功率放大器（第五届，2001年）要求设计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，3dB通频带为300Hz～3400Hz，最大不失真输出功率≥1W。
涉及到的基础知识包含有：电源整流和稳压，音频功率放大器等。
宽带放大器（第六届，2003年）要求设计并制作一个3dB通频带10kHz～6MHz，最大增益≥40dB的宽带放大器。
涉及到的基础知识包含有：电源整流和稳压，AGC，宽带放大器等。
各题目具体要求如下：1. 实用低频功率放大器[2]（第二届，1995年）（1）设计任务设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。
其原理示意图如图1.3.14所示。
图1.3.14 低频功率放大器原理示意图（2）设计要求①基本要求第1部分：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R L为8Ω下，放大通道应满足：a. 额定输出功率P OR≥10W；b. 带宽BW≥（50～10000）Hz；c. 在P OR下和BW内的非线性失真系数≤3%；e. 在P OR下的效率≥55%；f. 在前置放大级输入端交流短接到地时，R L=8Ω上的交流声功率≤10mW。
第2部分：自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源②发挥部分第1部分：放大器的时间响应a. 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200mV pp。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛赛题-C题锁定放大器
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛题C 题：锁定放大器的设计1．任务设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。
锁定放大器基本组成框图见图1。
2．要求（1）外接信号源提供频率为1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号R (t )端。
R (t )通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S (t )端，S (t )幅度有效值为 10μV ~1mV。
（5分）（2）参考通道的输出r (t )为方波信号，r (t )的相位相对参考信号R (t )可连续或步进移相180度，步进间距小于10度。
（20分）（3）信号通道的3dB 频带范围为900Hz ~1100Hz。
误差小于20%。
（10分） （4）在锁定放大器输出端，设计一个能测量显示被测信号S (t )幅度有效值的电路。
测量显示值与S (t )有效值的误差小于10%。
（15分）（5）在锁定放大器信号S (t )输入端增加一个运放构成的加法器电路，实现S (t )与干扰信号n (t )的1:1叠加，如图2所示。
（5分）图2 锁定放大器叠加噪声电路图S (t )n (t )图1 锁定放大器基本组成结构框图信号通道（6）用另一信号源产生一个频率为1050~2100Hz的正弦波信号，作为n(t)叠加在锁定放大器的输入端，信号幅度等于S(t)。
n(t)亦可由与获得S(t)同样结构的电阻分压网络得到。
锁定放大器应尽量降低n(t)对S(t)信号有效值测量的影响，测量误差小于10%。
（20分）（7）增加n(t)幅度，使之等于10S(t)，锁定放大器对S(t)信号有效值的测量误差小于10%。
（20分）（8）其他自主发挥。
（5分）（9）设计报告。
（20分）项 目 主要内容 满分 系统方案 总体方案设计 4理论分析与计算 锁定放大器各部分指标分析与计算 6电路与程序设计 总体电路图,程序设计 4测试方案与测试结果 测试数据完整性,测试结果分析 4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总分203．说明（1）各信号输入、输出端子必须预留测量端子，以便于测量。
电子设计竞赛及典型题目分析(专家论仪器仪表题)
仪器类赛题是电子设计竞赛中出现最多的一类赛题，并且其他类 赛题中也经常包含有电子测量的内容。
电子仪器主要用于测试其它电子系统的性能指标，因此，电子仪 器对技术指标的要求相对更加严格。
基本电路的设计是仪器设计的基础。仪器类赛题的设计最终往往 会化解成为一些基本电子电路的组合，因此电子仪器类赛题的训练 一定要建立在基本电路设计训练的基础上。
x(t)= Vscos( 0t+θ)+ Vncos( nt+a) r(t)= Vrcos 0t up(t)=x(t)·r(t)
= 0.5VsVrcosθ + VsVrcos(2 0t +θ)+0.5Vncos[( n+ 0)t+a]+ 0.5Vncos[( n0)t+a] 共存在三组交流分量，其频率分别为： 2 0 的频率为 2×1000Hz=2000H n+ 0 的频率为（1050Hz～2100Hz）+1000Hz = 2050Hz～3100Hz n- 0 的频率为（1050Hz～2100Hz）-1000Hz = 50Hz～1100Hz
通过与学生交流得知，这些参赛队的设计水平一般较高。但由 于对锁定放大器的原理的理解存在问题，作品指标不好。
(2) 锁定放大器设计要点
低通滤波器的设计 ➢ 确定截止频率与阶数； ➢ 滤波器电路的设计（略）
up(t)
uo(t)
题目相关要求（简写）
（1）输入信号S(t)的频率为1000Hz，幅度10μV～1mV。 （2）另一信号源产生一个频率为1050～2100Hz的正弦信号作 为n(t)，然后通过加法器电路实现S(t)与n(t)的1：1或1：10 的叠加，并加在放大器的输入端。
2014版全国大学生电子设计竞赛集成运放综合题最新论文
2011年全国大学生电子设计竞赛综合测评题第七组论文参赛题目：集成运算放大器的应用参赛学校：山东大学参赛学院：信息科学与工程学院参赛队员及联系方式：王伟行孙传真陈玲玲集成运放的应用【摘要】集成运放是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。
集成运放和外部反馈网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算”放大器。
本电路设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片TL084组成预设的电路，电路包括三角波发生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。
【关键词】运算放大器TL084、加法器、滤波器、比较器一、设计任务使用一片通用四运放芯片TL084组成电路框图，实现下述功能:使用低频信号源产生u i1=0.1sin2πf0t(V)，f0=500Hz的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号u o1，u o1如图1(b)所示，T1=0.5ms，允许T1有±5%的误差。
加法器要求输出电压u i2=10u i1+u o1。
u i2经过选频滤波器滤除u o1频率分量，选出f0信号为u o2,u o2为峰峰值9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真。
u o2信号再经过比较器后在1k?电阻负载上得到峰峰值为2V的输出电压u o3。
电源要求只能选择+12V、+5V两种单电源，由稳压电源供给。
不得用额外电源和其他型号的运算放大器。
要求预留u i1、u i2、u o1、u o2和u o3的测试端子。
二、设计方案1.单、双电源转换电路：2.三角波发生器:根据《模拟电子电路》中单运放张弛振荡器设计电路，实现输出三角波频率为2kHz ，幅值为2V 。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛赛题-H自动增益控制放大器V4
2014年TI杯大学生电子设计竞赛赛题-H自动增益控制放大器
V4
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题
H题：自动增益控制放大器（高职）
1.任务
设计一个可以根据输入信号及环境噪声幅度自动调节音量的自动增益控制音响放大器。
2.要求
（1）放大器可以从mp3或信号源输入音频（100Hz~10kHz）信号，可以带600Ω负载或驱动8Ω喇叭（2~5W）。
（20分）（2）当输入信号幅度在10mV~5V间变化时，放大器输出默认值保持在2V±0.2V 内，波动越小越好。
（30分）
（3）能够显示输入信号幅度大小及频率高低。
（10分）
（4）能够在1V~3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。
（15分）（5）能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。
（15分）
（6）其他自主发挥设计。
（10分）
（7）设计报告。
（20分）
项目主要内容分数
系统方案方案比较，方案描述 5
设计与论证自动增益控制实现方法
电路设计及参数计算8
测试测试方法与测试结果 5
设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2
小计20 3.说明
音响放大器的输出可以在600Ω电阻及喇叭间切换。
共1页，H-1。
电赛论文
锁定放大器（C题）摘要锁定放大器是利用信号的相位特征：同频且同相的可以通过，同频不同相的则有一定的衰减作用的原理做成的。
锁定放大器最终的输出是直流量，其实质是微弱信号检测。
由于输入的信号S(t)十分微弱，信号被噪声和干扰所淹没，因此首先让该信号经过低噪声前置放大器进行放大，然后经过各类滤波器将干扰和噪声除去。
然后把这路信号送入相敏检波器。
由于S(t)的幅度有效值是10μV~1mV，相差很大，因此对输入信号进行分量程放大。
参考信号送入参考通道后，先进入触发整形模块产生与被检测信号同频率的方波，该模块由放大电路与电压比较器组成。
产生的方波经由FPGA做成的移相电路移相后进入相敏检波器。
相敏检波器（PSD）把从信号通道输出的被测交流信号进行相敏检波转换成直流，只有当同频同相时，输出电流最大。
并且可以通过低通滤波器，其它频率的分量因被转换成频率不为0的交流信号而被低通滤波器滤除。
最终可以得到直流分量。
显示部分采用单片机实现。
经整体测试，证明本项目完成了所有要求。
关键词：微弱信号检测低噪声前置分量程放大FPGA 低通滤波器一、系统方案论证与比较1．移相网络设计因为输出信号与信号的相位差有关，所以必须加入移相网络。
移相是指两种同频的信号，以其中一路为参考，另一路相对于该参考做超前或滞后的移动，即称为相位的移动。
方案一：采用模拟移相法，模拟移相电路其实就是一个全通滤波电路，它的放大倍数A u=（-1+jwRC）/(1+jwRC) （1）写成模和相角的形式为：|A u|=1, φ=180°-2arctan（f/f0）（2）其中f0=1/（2πRC）。
一阶全通滤波器的移相范围接近180度，所以通过设计两级滤波则可使移相范围达到360度。
该方案优点在于可以设定任意的相位。
但不能数控，精度不高。
方案二：采用数字移相方法，数字移相可以在0～180°的范围内调节，由单片机控制相位预值，用FPGA来产生移相后的矩形波。
2014TI杯C题 锁定放大器报告-初稿
2014TI杯C题终极资料1 参考信号产生的方法比较与选择参考信号（Reference Signal,RS）,就是常说的“导频”信号，是由发射端提供给接收端用于信道估计或信道探测的一种已知信号。
要产生一定频率范围的正弦波参考信号主要有三种方法：通过C51控制MAX038产生正弦波，或通过C51控制DDS产生正弦波,直接由C51产生正弦波。
三者比较起来，由于单片机直接控制输出正弦波，电路简单便于实现，调试容易，所以在本设计中采用单片机来作为产生参考信号的波形发生器。
2 前端放大器的设计方案一：使用可编程运放PGA202,PGA203通过增益的不同组合实现对输入信号范围1uV～100mV的选择性放大，但是编程比较复杂。
方案二：使用常用运放OPA2335，OPA132的组合通过开关控制实现放大倍数为10，1000,100000的变化，对输入信号范围1uV～100mV分别进行不同选择的放大。
电路设计和使用都比较简单。
两者比较起来，由于后者电路设计和使用都比较简单，所以本设计中采用开关控制对不同信号选择性放大。
3 移相方法比较与选择方案一：数字移相：数字移相可以在4个象限内进行0～89°的调节，合起来即实现了0～360°的移相，由集成芯片控制频率和相位预制，如用CD4046锁相环组成，但是增加了电路的复杂度，成本也很高；方案二：模拟移相：模拟移相电路采用阻容式移相电路。
优点是电路简单可靠，缺点是相角可调范围只有180°，但是可以通过级联的方式使相移范围达到360°。
两者比较起来，由于后者电路简单可靠，所以本设计中采用模拟移相。
4 相敏检波器的方法比较与选择方案一：集成模拟乘法器：模拟乘法器调试复杂，价格较高，且要求保证动态范围大，线性好等，较难实现；方案二：开关式乘法器：开关式乘法器具有价格低廉，基本无需调试等优点，是一种较为实用的相敏检波器。
两者比较起来，由于后者具有价格低廉，基本无需调试等优点，所以本设计中采用开关式乘法器。
2014年“TI”杯全国电赛--无线传能作品
2014年天津市TI杯电子设计竞赛电源类设计报告摘要本系统以磁耦合谐振原理为核心，设计了此无线电能传输装置。
本装置采用自激震荡方式触发MOSFET的交替导通，在发射线圈两端产生高频交流电，并通过LC谐振产生电场能和磁场能，接收端线圈通过谐振耦合接收能量，并通过整流滤波变成直流电。
同时利用MSP430对输出能量实时监测。
测试结果表明：当接发线圈相距10cm，接收端电流0.5A时负载的电压为41.5V，系统的效率为53.1%。
当接收端接2W的LED，间距为61.5cm时，LED的电流为1mA。
本设计出色地完成了题目要求，在小功率无线电能传输方向有很好的应用前景。
系统特色：（1）采用自激震荡方式触发MOSFET，实现高频逆变。
（2）电感线圈选择了空心线圈，谐振效果更好。
（3）用单片机显示接收端负载的电流电压值，可实时监测负载的情况。
关键词：磁耦合谐振电路、高频逆变目录1.系统方案论证 (3)1.1发送模块的论证与选择 (3)1.2接收模块的论证与选择 (5)1.3线圈的论证与选择 (7)2.系统理论分析与计算 (8)2.1 无线传电系统的工作原理分析 (8)2.2 无线传电系统的参数计算 (9)3.电路与程序设计 (9)3.1系统主体电路图 (9)3.2电流电压检测图 (10)3.3辅助电源设计 (11)4.测试结果及分析 (12)4.1测试方案 (12)4.2 测试条件与仪器 (12)4.3 测试结果 (12)4.4结果分析与总结 (14)附录：源程序 (14)【F组】1.系统方案论证本系统主要由无线电能发送模块、无线电能接收模块、单片机显示模块三部分组成，经过分析和论证，下面为我们最终的方案框图。
图1 系统方框图目前的磁耦合谐振电路拓扑结构主要有：能量注入型谐振式拓扑、自激振荡式谐振拓扑、E类谐振式拓扑等。
本方案对这三种谐振拓扑结构进行分析，找出最适合本方案发送端要求的谐振拓扑结构；并对无线接收端的高频交流电整流和滤波电路分析和选型。
2014年辽宁省TI杯大学生电子设计竞赛C题锁定放大器设计报告
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题C题：锁定放大器的设计设计报告摘要本作品基于锁定放大器设计，由前级放大模块,带通滤波器模块，相敏检波模块，触发整形模块和单片机显示模块组成，具有微弱信号锁定放大功能。
在前级放大电路中，信号发生器经过分压网络得到交流放大器的信号来源。
信号通过带通滤波器，加上参考通道得到的方波，一起输入到相敏检波电路，得到整流波形，经过低通滤波器，得到变化极其缓慢的直流信号，经过单片机显示。
本作品进行合理的级联和阻抗匹配，加入单片机设计的示波器显示，从而得到一个完整的锁定放大器系统。
而且综合应用了电容去耦、滤波、旁路电容等抗干扰措施以减少放大器的噪声干扰。
关键词：分压网络交流放大器相敏检波触发整形示波器一、总体方案设计1.1 系统总体方案根据题目要求如图1，要求系统分为三大部分：第一部分信号通道，实现对信号的放大，去噪。
第二部分为参考通道，通过移相器和比较器，得到方波。
第三部分为检波电路，得到信号幅值，并显示。
图1 锁定放大器基本组成结构框图图2 系统方案框图本方案系统总体框图如图2所示，系统由加法器、衰减器、前置放大电路、带通滤波器、同相电路、反相电路、移相器、开关电路和低通滤波器构成；其中由同相放大电路构成的加法器将噪声信号加到待测信号中，使得信号湮灭在噪声中，然后经过衰减器衰减100倍以上，送到由放大电路、带通滤波、同相、反相、移相、比较和低通滤波器构成微信号检测电路中。
本系统以相敏检波器为核心，将参考信号经过移相电路和比较器输出方波驱动开关管乘法器，输出直流信号然后通过单片机A/D转换，最后在液晶上显示出来。
1.2 系统方案设计论证1.2.1 微信号放大设计本题目要求采用锁相放大器检测小信号，噪声强、信号弱，是锁相放大器的工作情况，对此，我们要采用低噪声的精密放大运算放大器OPA2376。
前段放大电路需要有足够的放大倍数，来保证信号的采集。
对此，本方案采用了放大60dBde的设计，以期达到设计需求。
2014年TI杯 江苏省大学生电子电路设计竞赛 C题 一等奖 锁定放大器 设计报告
江苏省大学生电子设计竞赛杯
作品设计报告
选题：题锁定放大器的设计
参赛队编号：
学生姓名：田原惠琦李一博
摘要
本系统是基于相敏检波()技术的锁定放大器()，用于实现强干扰背景下级微弱信号的有效检测。
本文给出一种基于器件的解决方案。
系统由信号通道、参考通道、相敏检波器三部分组成。
其中信号通道由加法器、分压网络组成，实现信号与干扰的叠加并将大信号衰减为微弱信号，参考通道包括移相电路、触发整形电路，生成用于驱动模拟开关实现的方波信号。
相敏检波器为核心，检波后经低通滤波输出直流信号供采样处理。
经单片机简单计算，在液晶屏上显示微弱信号幅值。
经测试，本系统较好完成了微弱信号的检测。
关键词：微弱信号检测锁定放大相敏检波。
2014电子设计竞赛题目全(专科组)
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题G题：简易风洞及控制系统（高职高专）1.任务设计制作一简易风洞及其控制系统。
风洞由圆管、连接部与直流风机构成，如右所示。
圆管竖直放置，长度约40cm，内径大于4cm且内壁平滑，小球（直径4cm黄色乒乓球）可在其中上下运动；管体外壁应有A、B、C、D等长标志线，BC段有1cm间隔的短标志线；可从圆管外部观察管内小球的位置；连接部实现风机与圆管的气密性连接，圆管底部应有防止小球落入连接部的格栅。
控制系统通过调节风机的转速，实现小球在风洞中的位置控制。
2.要求（1）小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达BC段，并维持5秒以上。
（20分）（2）当小球维持在BC段时，用长形纸板（宽度为风机直径的三分之一）遮挡风机的进风口，小球继续维持在BC段。
（10分）（3）以C点的坐标为0cm、B点的坐标为10cm；用键盘设定小球的高度位置（单位：cm），启动后使小球稳定地处于指定的高度3秒以上，上下波动不超过±1cm。
（10分）（4）以适当的方式实时显示小球的高度位置及小球维持状态的计时。
（10分）（5）小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达圆管顶部处A端，且不跳离，维持5秒以上。
（10分）（6）小球置于圆管底部，启动后30秒内控制小球完成如下运动：向上到达AB段并维持3~5秒，再向下到达CD段并维持3~5；再向上到达AB段并维持3~5，再向下到达CD段并维持3~5；再向上冲出圆管（可以落到管外）。
（20分）（7）风机停止时用手将小球从A端放入风洞，小球进入风洞后系统自动启动，控制小球的下落不超过D点，然后维持在BC段5秒以上。
（10分）（8）其他自主发挥设计。
（10分）（9）设计报告。
（20分）项目主要内容分数系统方案方案比较，方案描述 5设计与论证风洞控制实现方法电路设计及参数计算8测试测试方法与测试结果 5设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2小计203.说明（1）题中“到达XX段”是指，小球的整体全部进入该段内；（2）题中“维持”是指，在维持过程中小球整体全部不越过该段的端线；（3）小球的位置以其中心点为准（即小球的上沿切线向下移2cm，或下沿切线向上移2cm）；（4）直流风机的供电电压不得超过24V，注意防止风机叶片旋转可能造成的伤害；可在圆管及其周围设置传感器检测管内小球的位置；可将圆管、连接部与直流风机安装在硬质板或支架上，以便于使圆管保持竖直状态，并保持风洞气流通畅。
锁存放大器报告刘垚圻张森尹楚君
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题目：锁相放大器学校：天津工业大学指导教师：李光旭组别：C题锁定放大器设计平台：MSP430f149参赛队成员名单：姓名学校学院学历邮箱张森天津工业大学电子与信息工程大一1820764159@ 尹楚君天津工业大学电子与信息工程大一1076281053@ 刘垚圻天津工业大学电子与信息工程大一619564492@2014年TI杯大学生电子设计竞赛C题：锁定放大器的设计本设计以TI的msp430F149为核心板，采用锁相放大的方式设计并制作了一套微弱信号检测装置，利用高精度、宽工作温度、低功耗放大器opa227TL082,OP07,LF353等芯片实现各个电路的功能，用以检测在噪声背景下已知频率微弱正弦波信号的幅度值，并在液晶屏上数字显示出所测信号相应的幅度值。
度高。
关键词：噪声；微弱信号；锁相放大；msp430F149；Abstract:This design is based on MSP430F149of TI core board,usinga lock-in amplifier technique designed and produced a weaksignal detection device,We choose high-precision,wide temper ature operating range,low-power amplifier OPA2227,TL082,OP07,LF 353to measure the known frequency sine wave signal amplit ude values of the weak in the noise background,and showsthe measured signal amplitude of the corresponding value inthe liquid crystal screen.Keywords:MSP430F149;weak signal detection;lock-in-amplifier;1总设计思路首先正弦波信号源产生的信号与干扰源经OP07搭建的加法器相加，保证了输出较为精度；之后经过纯电阻分压网络衰减，进入微弱信号检测电路；微弱信号检测电路包括前置交流放大器，带通滤波器，相敏检波器，低通滤波器以及由移相器和比较器构成的参考通道，OPA2277、LF353、OPA227、OPA227、LM358等芯片具体实现；最后的检测及显示电路由MSP430的内置AD及1602液晶共同实现。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛-D题音频功率放大器及啸叫抑制设计.
目录1.设计任务 (1)2.设计要求 (1)2.1 基本要求 (1)2.2 发挥部分 (2)2.3 解释说明 (2)3. 设计方案评定与选择 (3)3.1 拾音电路模块选择 (3)3.2 啸叫检测与抑制模块选择 (4)3.3 滤波模块选择 (5)3.4 电源模块选择 (6)3.5.1 12V转5V电源 (6)3.5.2 5V转—5V (7)4.单元模块设计 (9)4.1 拾音电路设计 (9)4.1.1 信号变换放大器 (10)4.1.2 程控三级运算放大器 (10)4.2 功率放大电路设计 (12)4.3 啸叫检测与抑制设计 (14)4.3.1 测频电路 (15)4.3.2 滤波处理单元 (15)5.程序设计 (16)6.系统调试与分析 (17)7.设计总结 (18)8.参考文献 (18)9.附件 (19)摘要本音频放大器是基于TI 的功率放大器芯片13112D TPA ，设计并制作的一个带有啸叫检测与抑制功能的音频放大器。
音频放大器主要由四部分组成：信号发生器、拾音电路、啸叫的检测与抑制、带有滤波功能的功率放大电路。
拾音电路主要是用信号放大电路将其信号发生器的单端输出i V 变换成前置放大器的双端输入0V ，在利用前置放大器将输入信号进行放大，以便对其信号进行检测。
对于前置放大器的放大倍数，通过对运算放大器的电阻进行控制，以达到改变放大倍数。
啸叫检测与抑制是利用波形变换电路将信号输入到单片机，在利用单片机对260MAX 控制达到啸叫的抑制。
功率放大电路是将输出的信号功率进行放大，并且将一些外界干扰进行滤波，使输出波形更加平稳可靠。
完成输入信号有效值为mV 20，在负载为Ω8的情况下，对其输出的功率进行控制，已到达W mW 5~50的范围，并且使其功率放大器的频率范围在KHZ HZ 10~200。
对由于声反馈产生的啸叫进行检测与抑制，使其音频放大器能够避免周围环境以及设备所产生的啸叫。
达到一个良好的音频效果。
关于2014年电子设计竞赛的一些总结
关于2014年电子设计竞赛的一些总结先和大家分享一下比赛过程中的一些随记吧。
我做的是C题，锁定放大器设计比赛第一天首先在寻找方案和理论知识补习，问题：1、两路输入AD630的信号的相位匹配问题；2、然后是选择带通滤波与高低通滤波相连，因为所需要的Q值不高，后来选择了何老师上课讲的电路图，正好适用；3、然后遇到运放的选择问题，这一点上很重要，想用高共模抑制比的仪表放大器，但是仪放需要在输入端叠加一个共模抑制，然后考虑了全差分放大器，但是同样存在这样的问题，也要提升共模电压。
后来感觉这种方案不是很好解决，因此转而回来寻找高共模一抑制比、低噪声的运放；4、OP37，精密低漂，但是供电电压较高的情况下性能较好，降低供电电压性能就减弱了。
后来用OPA842，挺普通的运放，供电电压不高，有比较小的噪声。
后来在群里又看到用INA282的固定增益运放，性能都很好，但是增益只有50V/V，而我们需要1000V/V的放大倍数，INA285可以满足需求，但是器材室没有。
但是循着这个思路，在器材室原器件清单中寻找，找到了INA166，由BB厂生产，固定增益2000V/V，1.3nV/√Hz @1kHz，宽带450kHz，供电电压也很满足要求±4.5V to ±18V，CMRR也可以达到100dB以上，而且是一个双电源供电的高增益仪表放大器，这样不仅很好地解决了前面要抬升共模电压的苦恼，而且可以达到想要的增益。
但是好像增益有点太大了。
INA118也是一款仪放，但是其噪声较大，要10nV/√Hz@1kHz。
G = （1 + 50kΩ）RG，INA128也是差不多，8nV/√Hz@1kHz。
对所有芯片进行折中选择，最后选择了INA128比赛第二天第二天，昨天把重点任务放在了增么将小信号放大上面，在运算放大器和仪表放大器的选型上花了很大一笔功夫。
今天上午又在反复寻找适合滤波器的过程中，最终确定了加法器最终选定使用第输入失调点啊，高工模一抑制比的OP07运放进行设计，器共模抑制比可以接近100dBc，而输入失调电压的典型值可以达到50uV，相比其他运放，骑在失调电压上存在着明显的优势。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2014年TI 杯大学生电子设计竞赛题
C 题：锁定放大器的设计
1．任务
设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。
锁定放大器基本组成框图见图1。
2．要求
（1）外接信号源提供频率为1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号
R (t )端。
R (t )通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S (t )端，S (t )幅度有效值为 10μV ~1mV。
（5分）
（2）参考通道的输出r (t )为方波信号，r (t )的相位相对参考信号R (t )可连续或
步进移相180度，步进间距小于10度。
（20分）
（3）信号通道的3dB 频带范围为900Hz ~1100Hz。
误差小于20%。
（10分） （4）在锁定放大器输出端，设计一个能测量显示被测信号S (t )幅度有效值的
电路。
测量显示值与S (t )有效值的误差小于10%。
（15分）
（5）在锁定放大器信号S (t )输入端增加一个运放构成的加法器电路，实现S (t )
与干扰信号n (t )的1:1叠加，如图2所示。
（5分）
图2 锁定放大器叠加噪声电路图
S (t )
n (t )
图1 锁定放大器基本组成结构框图
信号通道
（6）用另一信号源产生一个频率为1050~2100Hz的正弦波信号，作为n(t)叠加在锁定放大器的输入端，信号幅度等于S(t)。
n(t)亦可由与获得S(t)同
样结构的电阻分压网络得到。
锁定放大器应尽量降低n(t)对S(t)信号有
效值测量的影响，测量误差小于10%。
（20分）
（7）增加n(t)幅度，使之等于10S(t)，锁定放大器对S(t)信号有效值的测量误差小于10%。
（20分）
（8）其他自主发挥。
（5分）
（9）设计报告。
（20分）
项 目 主要内容 满分 系统方案 总体方案设计 4
理论分析与计算 锁定放大器各部分指标分析与计算 6
电路与程序设计 总体电路图,程序设计 4
测试方案与测试结果 测试数据完整性,测试结果分析 4
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
总分20
3．说明
（1）各信号输入、输出端子必须预留测量端子，以便于测量。
（2）要求（1）和（6）中的电阻分压网络的分压比例自定。
由于μV级信号常规仪器难以测量，可通过适合加大输入信号幅度的方法，测量并标定其
分压比。
（2）关于锁定放大器的原理可参考《微弱信号检测》。
高晋占编著，清华大学出版社2004年。