电子设计竞赛-仪表类-频率计相位

合集下载

电子设计竞赛仪器仪表类题目列表

电子设计竞赛仪器仪表类题目列表

2009年)全国大学生电子设计竞赛题目数字幅频均衡功率放大器(F题)【本科组】一、任务设计并制作一个数字幅频均衡功率放大器。

该放大器包括前置放大、带阻网络、数字幅频均衡和低频功率放大电路,其组成框图如图1所示。

图1 数字幅频均衡功率放大器组成框图二、要求1.基本要求(1)前置放大电路要求:a. 小信号电压放大倍数不小于400倍(输入正弦信号电压有效值小于10mV)。

b. -1dB通频带为20Hz~20kHz。

c. 输出电阻为600Ω。

(2)制作带阻网络对前置放大电路输出信号v1进行滤波,以10kHz时输出信号v2电压幅度为基准,要求最大衰减≥10dB。

带阻网络具体电路见题目说明1。

(3)应用数字信号处理技术,制作数字幅频均衡电路,对带阻网络输出的20Hz~20kHz信号进行幅频均衡。

要求:a. 输入电阻为600Ω。

b. 经过数字幅频均衡处理后,以10kHz时输出信号v3电压幅度为基准,通频带20Hz~20kHz内的电压幅度波动在±1.5dB以内。

2. 发挥部分制作功率放大电路,对数字均衡后的输出信号v3进行功率放大,要求末级功放管采用分立的大功率MOS晶体管。

(1)当输入正弦信号v i电压有效值为5mV、功率放大器接8Ω电阻负载(一端接地)时,要求输出功率≥10W,输出电压波形无明显失真。

(2)功率放大电路的-3dB通频带为20Hz~20kHz。

(3)功率放大电路的效率≥60%。

(4)其他。

三、说明1.题目基本要求中的带阻网络如图2所示。

图中元件值是标称值,不是实际值,对精度不作要求,电容必须采用铝电解电容。

图2 带阻网络2.本题中前置放大电路电压放大倍数是在输入信号v i电压有效值为5mV的条件下测试。

3.题目发挥部分中的功率放大电路不得使用MOS集成功率模块。

4.本题中功率放大电路的效率定义为:功率放大电路输出功率与其直流电源供给功率之比,电路中应预留测试端子,以便测试直流电源供给功率。

电子设计竞赛试题C题-低频数字式相位测量仪

电子设计竞赛试题C题-低频数字式相位测量仪

2003年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项(1)2003年9月15日8:00竞赛正式开始,每支参赛队限定在提供的A 、B 、C 、D 、E 、F 题中任选一题;认真填写《登记表》各栏目内容,填写好的《登记表》由赛场巡视员暂时保存。

(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)2003年9月18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。

低频数字式相位测量仪(C 题)一、任务设计并制作一个低频相位测量系统,包括相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三部分,示意图如下:二、要求1、基本要求(1)设计并制作一个相位测量仪(参见图1)a .频率范围:20Hz ~20kHz 。

b .相位测量仪的输入阻抗≥100k Ω。

c .允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V ~5V 范围内变化。

图3 数字式移相信号发生器图1 相位测量仪d.相位测量绝对误差≤2°。

e.具有频率测量及数字显示功能。

f.相位差数字显示:相位读数为0o~359.9o,分辨力为0.1°。

(2)参考图2制作一个移相网络a.输入信号频率:100Hz、1kHz、10kHz。

b.连续相移范围:-45°~+45°。

c.A'、B'输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V~5V范围内变化。

2.发挥部分(1)设计并制作一个数字式移相信号发生器(图3),用以产生相位测量仪所需的输入正弦信号,要求:a.频率范围:20Hz~20kHz,频率步进为20Hz,输出频率可预置。

b.A、B输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V~5V范围内变化。

大学生电子设计竞赛题目方向

大学生电子设计竞赛题目方向

大学生电子设计竞赛题目方向1)仪器仪表方向:音频信号分析仪:2021年a题数字取样示波器:2021年c题简易频谱分析仪:2021年c题简易逻辑分析仪:2021年d题低频相位测量仪:2021年c题数字存储示波器:2001年b题频率特性测量仪:1999年c题数字工频多用表:1999年b题简易数字频率计:1997年b题轻便rlc测量仪:1995年d题仪器仪表方向训练重点:内容:包含信号产生、采集、存储、分析、处理、显示、控制等信号处理环节中的大部分或全部。

类型:分成时域分析处置和频域分析处置两大类。

难点:强调速度、处理能力、显示性能等。

需要通过构建新技术硬件平台及运用信号处理算法来实现。

系统中的部分任务需要在训练阶段完成。

训练:dds任一信号产生、高速/宽带演示电路、滤波器、高速adc/dac取样与录像、高速数据存储(fifo)、算法(fft、卷积、有关、数字滤波等)、表明技术(lcd、绘图、实时曲线等)、弱实时性mammalian多任务软件设计、fpga/cpld与单片机的USB、仪器仪表原理、各类电参数测量、等内容。

2)电路系统方向:宽带直流放大器:2021年c题轻便程控滤波器:2021年d题正弦信号发生器:2021年a题宽带放大器:2021年b题压往下压l/c振荡器:2021年a题任一波形发生器:2001年a题轻便测量放大器:1999年a题录音与录像系统:1999年e题新颖信号源制作:1995年b题电路系统方向训练重点:内容:偏重概念和指标。

涉及到各类经典单元模块电路,及其基本概念、基本原理和新实现方法、性能指标测试方法等。

类型:分成功能型(轻在新方法)和指标型(轻在崭新设计思路)两大类。

难点:特别强调指标,通常经典设计、通用型ic就是难以完成的。

训练:(程控)放大器、(程控)滤波器、振荡器、dds任一信号产生、基本演示调理电路、电性能指标测试(电阻、增益、频宽…)、拓展设计思路等。

3)功率电子方向:光伏发电演示装置:2021年a题电能搜集充电器:2021年e题开关型稳压电源:2021年e题数控恒流源:2021年f题三相正弦变频电源:2021年g题高效d类放大器:2001年d题直流稳定电源:1997年a题实用音频放大器:1995年a 题功率电子方向训练重点:内容:小电流、大功率、三相电、斩波、dc-ac低电压、dc-dc开关电源、变频驱动、class-d功放、光伏发电、并网、mppt算法,等电力电子领域的新技术。

2015年全国大学生电子设计竞赛-F题(数字频率计)-全国一等奖-电子科技大学

2015年全国大学生电子设计竞赛-F题(数字频率计)-全国一等奖-电子科技大学
同样,测量存在 1 的计数误差,误差大小为:
| N s | 。题目中极限情况下要 Ns
-3-
求在 5MHz 、10%占空比时 达到 0.01。因此,由
| N s | 0.01 ,可求得 Ns
Ns 100 。为在 20ns 时间内计数值大于 100,时基脉冲频率需大于 5GHz。可通
图 1 系统框图
单片 机
人机 界面
二、理论分析与计算
2.1 宽带通道放大器设计 按题目的要求, 被测正弦波信号有效值范围需要为 10mVrms 至 1Vrms,频率范 围为 1Hz 到 100MHz。一般考虑用放大器进行放大,再使用门电路整形。假设门 电路输入电压超过 2V 就被识别逻辑 1 电平,则对于小信号,要使放大后能够触 发逻辑门或者缓冲器进行缓冲整形,所需放大器增益为:
dt 100% 。
| D0 D | 100% 。 D0
4.2.4 数据刷新时间测量 在本系统中单片机提供预设的闸门时间为 1.2s,实际的闸门时间约为 1.4s, 数据在单片机中处理并送去显示所需要的时间约为几 ms,总刷新时间不会超过
-6-
1.5s。 理论上 1Hz 的信号所需要的刷新时间是最多的,故在 1Hz 频率的情况下,通 过秒表测量信号的刷新时间。 4.3 测试结果及分析 4.3.1 频率和周期测量 测量数据如下表 2 所示:
图 6 系统流程图
图 7 FPGA 和单片机连接框图
-5-
四、测试方案与测试结果
4.1 测试仪器 根据题目要求,所需要的测试仪器如下表 1:
表 1 测量仪器表
序号 1 4.2 测试方案
仪器名称 双通道函数信号发生器
型号 DG4162
指标 0~160MHz

大学生电子设计竞赛题目方向

大学生电子设计竞赛题目方向

大学生电子设计竞赛题目方向1)仪器仪表方向:音频信号分析仪:2007年A题数字取样示波器:2007年C题简易频谱分析仪:2005年C题简易逻辑分析仪:2003年D题低频相位测量仪:2003年C题数字存储示波器:2001年B题频率特性测量仪:1999年C题数字工频多用表:1999年B题简易数字频率计:1997年B题简易RLC测量仪:1995年D 题仪器仪表方向训练重点:内容:包含信号产生、采集、存储、分析、处理、显示、控制等信号处理环节中的大部分或全部。

类型:分为时域分析处理和频域分析处理两大类。

难点:强调速度、处理能力、显示性能等。

需要通过构建新技术硬件平台及运用信号处理算法来实现。

系统中的部分任务需要在训练阶段完成。

训练:DDS 任意信号产生、高速/宽带模拟电路、滤波器、高速ADC/DAC采样与回放、高速数据存储、算法、显示技术、强实时性并发多任务软件设计、FPGA/ CPLD 与单片机的接口、仪器仪表原理、各类电参数测量、等内容。

2)电路系统方向:宽带直流放大器:2009年C题简易程控滤波器:2007年D题正弦信号发生器:2005年A题宽带放大器:2003年B题压控L/C振荡器:2003年A题任意波形发生器:2001年A题简易测量放大器:1999年A题录音与回放系统:1999年E题实用信号源制作:1995年B题电路系统方向训练重点:内容:偏重概念和指标。

涉及到各类经典单元模块电路,及其基本概念、基本原理和新实现方法、性能指标测试方法等。

类型:分为功能型和指标型两大类。

难点:特别强调指标,通常经典设计、通用IC是难以完成的。

训练:放大器、滤波器、振荡器、DDS任意信号产生、基本模拟调理电路、电性能指标测试、开拓设计思路等。

3)功率电子方向:光伏发电模拟装置:2009年A题电能收集充电器:2009年E题开关型稳压电源:2007年E题数控恒流源:2005年F题三相正弦变频电源:2005年G题高效 D 类放大器:2001年D题直流稳定电源:1997年A题实用音频放大器:1995年A题功率电子方向训练重点:内容:大电流、大功率、三相电、斩波、DC-AC逆变、DC-DC开关电源、变频驱动、Class-D功放、光伏发电、并网、MPPT算法,等电力电子领域的新技术。

电气电子毕业设计100竞赛论文——低频数字式相位测量仪

电气电子毕业设计100竞赛论文——低频数字式相位测量仪

电子竞赛——低频数字式相位测量仪目录摘要 (1)一.设计任务与设计要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计要求 (2)1.2.1 基本要求 (2)1.2.2 发挥部分 (2)二.相位测量 (2)2.1相位测量方案选择与论证 (3)2.2相位测量框图 (3)2.3相位测量硬件电路设计与器件选择 (3)2.3.1 相位比较电路 (4)2.3.2 CPU与外围电路 (5)2.3.3键盘与显示电路 (6)2.3.4直流稳压电源电路 (6)2.4 测试方法与测试结果 (7)2.4.1 相位测试方法 (7)2.4.2相位测试结果 (7)2.4.3测量工具 (7)三.频率测量方案 (7)3.1 方案选择与论证 (7)3.2 硬件电路设计 (9)3.3 频率测量测试及结果 (9)3.4 测量工具 (10)四.移相网络电路参数计算 (10)4.1移相网络电路框图 (10)4.2移相网络电路参数计算 (10)4.3 移相网络测试 (12)4.4 测量工具 (12)五.发挥部分数字移相信号发生器 (12)5.1方案论证 (12)六.系统软件设计 (15)七.总的结果分析 (16)八.结论 (16)附录:移相信号发生器电路 (17)10-03设计题目:低频数字式相位测量仪参赛队员:刘传登韩春鹏王忠杰指导教师:车新生摘要本设计实现的是对两列信号的相位差的精确测量并数字显示测量结果。

为达到要求的精度本设计采用了将相位转换为直流电压的间接测量方法。

用16位A/D对输出的直流电压进行采样,送入单片机进行相位显示。

这样就使得相位差就具有足够高的分辨度,完成了任务要求。

在单片机P89C51实现以上功能的同时,利用单片机中的多位计数器/定时器对输入信号进行等精度频率测量。

为测量方便,又制作了移相网络电路,设计了移相信号电路和应用程序。

整个装置具有原理简单,测量精度高,测量范围宽,测量结果显示直观的特点。

关键词:相位测量等精度测量移相网络一.设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一台低频相位测量系统,包括相位测量仪,数字式移相信号发生器和移相网络三部分。

电子设计竞赛关于频率和信号的处理

电子设计竞赛关于频率和信号的处理

电子大赛试题分类分析【仪器仪表类】很久之前承诺过要给大家做电子大赛试题的分类分析的,现在终于要兑现了。

此次分析主要针对没有什么基础的同学们,目的是给大家提供一个思路,故只做入门级的分析,其中的具体资料都是可以在论坛里找到的。

安装我上次对试题总体的分类,仪器仪表类又可以分为以下几类:1、有效值测量;2、频率测量;3、频谱分析;4、示波器类。

这样的分类是按试题的形式分的,今天做分析,我们从另一个角度分析,即从信号采集的角度分析。

从信号采集的角度看,电信号可分为电压信号和电流信号,而从信号相对地的电位来说又分为单极性和双极性信号,而从需求类型来说,又可以分为幅值信号和相位信号。

但是,所有的信号处理都有通过AD转换后变成数字信息交给处理器(单片机、DSP、ARM等)处理的,因此,我们从AD为突破口,开始进行具体分析。

一、信号的采集几乎所有的AD转换器的输入都是对电压信号进行转换的,因此对于电流信号也需要先转换成电压信号了。

那么怎么转换呢,方法当然很简单了,串电阻。

但这个电阻怎么串,却有点学问。

由于电流测量的理想状态是内阻为0,因此串进电路中的电阻应该很小,即不能对原电路产生影响。

大家也许看到过开关电源中用于检测电流的采样电阻,一般为毫欧级的,如果电流较大,为了保证电阻不被烧毁,一般采用锰铜丝或者康铜丝作为采样电阻。

上面说的只是采集电流的一种情况,采集电流信号可以用另一种形式,就是使用互感器,采用互感器时一是做到了输入输出的隔离,提高安全性,同时由于互感器的内阻很小,可以减小对原电路的影响。

对于直流电流,采用的是霍尔电流传感器,一般直接输出是的电压信号,可以直接输入AD芯片。

对于交流电流,一般采用的是变压器式的互感器,这样的互感器输出仍为电流信号,只是在幅值上有些变化。

这时候仍需在互感器输入串联电阻,但这种互感器的输出电压会受到限制,输出电压过高时互感器磁芯将会饱和,严重影响测量精度,因此可采用运放对电流进行变化,详见下图对于这几种情况,一般小电流情况下均使用串接电阻方式,如果由于串接的电阻太小而导致电压幅值过小时,可对后一级的电压进行放大。

全国大学生电子设计竞赛题目类型简介

全国大学生电子设计竞赛题目类型简介

全国大学生电子设计竞赛题目分析全国大学生电子设计竞赛题目类型简介由国家教委高教司倡导并组织的全国大学生电子设计竞赛从1994年的首届试点到2003年已经成功地举办了6届。

从6届电子设计竞赛的试题来看,可以归纳成7类,即:(1)电源类:简易数控直流电源(第一届),直流稳压电源(第三届);(2)信号源类:实用信号源的设计和制作(第二届),波形发生器(第五届),电压控制LC振荡器(A题)(第六届);(3)高频无线电类:简易无线电遥控系统(第二届),调幅广播收音机(第三届),短波调频接收机(第四届),调频收音机(第五届);(4)放大器类:实用低频功率放大器(第二届),高效率音频功率放大器(第五届),宽带放大器(B题)(第六届);(5)仪器仪表类:简易电阻、电容和电感测试仪(第二届),简易数字频率计(第三届),频率特性测试仪(第四届),数字式工频有效值多用表(第四届),简易数字存储示波器(第五届),低频数字式相位测量仪(C题)(第六届),简易逻辑分析仪(D题)(第六届);(6)数据采集与处理类:多路数据采集系统(第一届),数字化语音存储与回放系统(第四届),数据采集与传输系统(第五届)。

(7)控制类:水温控制系统(第三届),自动往返电动小汽车(第五届);简易智能电动车(E题)(第六届);液体点滴速度监控装置(F题)(第六届)。

从以上试题可见,试题具有实用性强、综合性强、技术水平发挥余地大的特点。

涉及到的电子信息类专业的课程有:低频电路、高频电路、数字电路、微机原理、电子测量、单片机、可编程逻辑器件、EDA设计等;实践性教学环节有:电子线路实验课、微机原理实验课、课程设计、生产实习等;可选用的器件有:晶体管、集成电路、大规模集成电路、单片机、可编程逻辑器件等;设计手段必须采用现代电子设计方法与开发工具,如VHDL语言、Xilinx Foundation Series EDA工具、单片机编程器等。

不难看出,电子设计竞赛的试题既反映了电子技术的先进水平,又引导高校在教学改革中应注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力。

频率计 相位——【全国大学生电子设计大赛】

频率计  相位——【全国大学生电子设计大赛】

集成电路应用技术设计——数字频率计08004102 鲍婧项目综述:要求设计一个频率计,达到以下要求:功能:测量信号的频率测量信号间的相位差具有灵敏度调节指标:频率测量范围0.1~1MHz频率测量精度0.01%信号幅度0.1~10V系统总体技术方案:系统采用测频与测周方式相结合的办法,在对输入信号进行放大整形后,根据被测信号频率选择合适的测量频率的方法,并把测量结果交单片机处理,通过数码管显示出来。

按照自顶向下的设计方法,分别画出频率计的系统级框图如下:12项目分析:1、输入级放大整形从输入端进来的可能是0.1V~10V 的正弦波或者方波。

不能直接测量计数,须经过放大整形后变成标准的TTL 方波。

该部分电路全部采用模拟集成电路来实现。

然后再用数字微分电路把方波信号变成正的窄脉冲,方便测量相位差。

考虑到1MHz 的频率信号所用的运放、比较器带宽需足够大,采用了高速模拟器件MAX4016、MAX902,把幅度0.1V~10V 信号分成三档,小于2.5V 、2.5~5V 、大于5V ,分别称为低中高档。

放大增益分别为10、1、1/2。

在低档时,电压幅度乘以增益后会大于供电电压因而使波形发生形变。

但此形变不会影响到频率测量。

电压比较器设计时,可以把触发电平调节电路直接设置在电压比较器的输入端,这样实现方便设计简单。

输 入 级A 通道B 通道频率 测量 模块键盘 开关 按钮单片机LED显示fc一组三个拨动开关作为脉冲幅值档的选择,从上到下依次是2.5~5V、小于2.5V、大于5V档。

右下角的可变电阻作为比较器的触发电平,可调节。

此外,因为模拟通道部分所用器件都是宽带高速器件,为防止寄生振荡,在每个器件的电源引脚附近到地之间均需加上去耦电容,每组去耦电容由小容量(0.1uF)的陶瓷电容和容量大(6.8uF)的钽电容并联而成。

小容量陶瓷电容对高频分量有良好的去耦作用,大容量的钽电容对低频分量有良好的去耦作用。

(这里只画出一个作为示例)数字微分器的工作原理是:输入脉冲及其两级反相门延时后的信号同时加到异或门的输入端,由于时延,在其输出端就得到了与输入信号的前后沿对应的窄脉冲,即达到了微分效果。

15电子设计大赛频率计介绍

15电子设计大赛频率计介绍

数字显示脉冲参数测试仪(A 题)摘要:本文设计的是一个数字显示脉冲信号参数测试仪,实现对脉冲信号的参数测量。

根据需要完成的功能,分为:前端信号处理模块、峰值检波模块、窗口比较器模块、AD/DA模块、电源模块等。

本设计中,信号经峰值检波器后,信号被AD提取,MCU根据AD的结果切换到合适的档位获取脉冲幅值信息。

MCU同时输出适当的电压给窗口比较器,使比较器输出含频率、上升沿、下降沿、正脉宽等信息的脉冲,FPGA对信息脉冲精准处理,并将处理结果传给MCU,MCU将结果数字显示,从而实现各种参数的测量与显示。

本设计中的信号处理部分,利用FPGA的强大处理能力,完成数字信号的处理,将处理后的信号送至单片机进行显示,综合应用了电容去耦、滤波以及同轴电缆等抗干扰措施,减少的电路中的干扰。

经验证,本方案完成了全部基本功能和大部分扩展功能。

关键词:峰值检波窗口比较器脉冲参数测试等精度测频目录一、系统设计与方案论证 (2)1.1 前端信号处理部分 (2)1.2 信号幅值测量部分。

(2)1.3 频率测量部分 (2)1.4 时间沿、占空比测量部分 (3)二、硬件电路设计 (4)2.1系统框图 (4)2.2前端信号处理电路设计 (4)2.3峰值检波器电路设计 (5)2.4比较器部分电路设计 (5)2.5电源部分 (6)三、软件设计 (7)四、测试结果 (10)参考文献 (15)一、系统设计与方案论证1.1 前端信号处理部分由于信号幅度跨度大(20mv-5V),所以对于不同幅值的信号需要进行适当的处理后才能让后继电路精准的测出幅值。

方案一:采用高速AD直接方案,由于在上升沿极短时,需要对AD的速度有较高要求才能采到足够多的信号点进行处理,但高速AD在考虑到成本时位数比较低,精度较差。

且对信号处理的平台要求较高,性价比低。

方案二:采用继电器进行档位切换,对小信号放大,中等幅值信号跟随,大幅值信号衰减以便后继电路进行处理。

电子设计竞赛大的方面分为几类

电子设计竞赛大的方面分为几类
课题3 简易数字频率计
课题4 测量放大器
课题5 数字式工频有效值多用表
课题6 频率特性测试仪
课题7 波形发生器
课题8 高效率音频功率放大器
课题9 电压控制LC振荡器
课题10 宽带放大器
课题11 低频数字式相位测量仪
课题12 简易逻辑分析仪
课题13 正弦信号发生器
课题14 集成运放参数测试仪
课题15 简易频谱分析仪
课题16 音频信号分析仪
课题17 数字示波器
课题18 程控滤波器
第三类 数据采集与处理类
课题1 多路数据采集系统
课题2 简易数字存储示波器
课题3 数据采集与传输系统
第四类 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ频电子线路(无线电)类
课题1 简易无线电遥控系统
课题2 调幅广播收音机
课题3 短波调频接收机
课题4 调频收音机
课题5 单工无线呼叫系统
课题6 无线识别装置
第五类 控制类
课题1 水温控制系统
课题2 自动往返电动小汽车
课题3 简易智能电动车
课题4 液体点滴速度监控装置
课题5 悬挂运动控制系统
课题6 电动车跷跷板
竞赛内容以电子电路(含模拟低频、高频和数字电路)应用设计为主要内容,可涉及模-数混合电路、单片机、可编程器件、 EDA 软件工具和 PC 机(主要用于开发)的应用。题目包括“理论设计”和“实际制作与调试”两部分。竞赛题目具有实际意义和应用背景,并涉及到目前教学的基本内容和新技术的应用趋势,同时对教学内容和课程体系改革起一定引导作用。
第一类 电源与信号源类
课题1 简易数控直流电源

电子设计大赛—仪器仪表类专项培训

电子设计大赛—仪器仪表类专项培训

信号(波形)发生器
电子设计竞赛培训
2013.7
内容
一、基础知识 二、题目分析 三、设计方案
二、题目分析
1995年B题——实用信号源的设计与制作 2001年A题——波形发生器设计 2003年——电压控制LC振荡器 2005年——正弦信号发生器 2007年H题——信号发生器

举例
(参考2001年A题——波形发生器) 任务:设计并制作一个波形发生器,该波形发生器能产生 正弦波、方波、三角波。 要求: (1)输出波形的频率范围为100Hz~200KHz,频率步进 间隔≤100Hz。 (2)输出波形幅度范围0~5Vpp,步进0.1Vpp调整。 (3)输出负载为600 Ω ,输出信号不失真。 (3)显示输出波形的类型、频率和幅度。 (4)具有掉电存储功能,可存储掉电前用户编辑的波形 和设置。 (5)具有稳幅输出功能,当负载变化时(100Ω~∞), 输出电压幅度变化不大于±3%。
1
1
6
RF'
+
-
DAC电阻网络示意图
A
u
U REF 2 n R 将UREF和Io1作为数控电阻两端,则数控电阻阻值为: I D o1
o
AD7520(10位)构成 的增益控制电路
' ( R 10 K ) D RF Au n F D 2 R 1024 10 K
AD603
扩流 电路 CD4051
RL
24C01
键盘
fclk=10MHz; N=24; L=7,每周期128点; LPF1:25KHz; LPF2:250KHz。
系统组成框图
Δf=fomin=fclk/224=0.6Hz; 200KHz时,每周期输出10M/200K=50点。

电子设计竞赛低频测量仪

电子设计竞赛低频测量仪

1 设计方案论证从功能角度来看,看相位测量仪要完成信号频率和相位差的测量.相位测量仪有两路输入信号,也是被测信号,它们是两个同频率的正弦信号,频率范围为20HZ~20KHZ(正好是音频范围),幅度为U PP=1~5V(可以扩展到0.3~5V),但两者幅度不一定相等。

现在来讲解一下相位、相位差的概念。

在“电路原理”课程中已经介绍过这些概念,不妨令正弦信号为A(t)=A m sin(ωt+φ0),式中A m称为幅值(最大值),且AAm2,A称为有效值;θ(t)=ωt+φ称为相位,φ0称为初相位,ω称为角频率。

A m、ω、φ0称为正弦量的三要素。

只有两个同频率的(正弦)信号才有相位差的概念。

不妨令两个同频率的正弦信号为A1(t)=A1m sin(ωt+φ01) ,A2(t)=A2m sin(ωt+φ02),则相位差θ=(ωt+φ01)- (ωt+φ02)= φ01-φ02,由此可看出,相位差在数值上等于初相位之差,θ是一个角度。

不妨令θ=ωTθ,其中Tθ是相位差θ对应的时间差,且令T为信号周期,则有比例关系T:360=Tθ:θ可以推导得到θ=(Tθ/T)×360,此式说明,相位差θ与Tθ一一对应,可以通过测量时间差Tθ及信号周期T,计算而得到相位差θ,这就是相位差的基本测量原理。

由相位差的基本测量原理可知,相位差的测量本质上是时间差Tθ及信号周期T的测量,也就是时间的测量,而时间的测量不可避免地要用到电子计数器。

时间的测量有多种方法,而设计题目关于相位测量仪的技术指标要求会影响到我们对方案的选择,由一般常识可知,单片机应用系统一般能较好地实现各种不同的测量及控制功能,因此,选择使用单片机实现系统功能,完成系统指标。

2.1 原理框图以单片机为核心的相位测量仪原理框图如图2-1所示。

两路待测信号经整形后变成了矩形波I、V,且可以认为I和V是同频率、不同相伴的矩形波。

图1-1 以单片机为核心的相位测量仪原理框图输入电路起到波形变换及整形的功能,由于被测信号是周期相同、幅度和相位不同的两路正弦信号,为了准确地测量出两路正弦信号的相位差及其频率,需要对输入波形进行整形,使输入信号变成矩形信号,并送给鉴相器进行处理。

电子设计竞赛要学一些什么

电子设计竞赛要学一些什么

电子设计竞赛要学一些什么
1,电源类:简易数控直流电源、直流稳压电源;
2,信号源类:实用信号源的设计和制作、波形发生器、电压控制LC振荡器等;3,高频无线电类:简易无线电遥控系统、调幅广播收音机、短波调频接收机、调频收音机等;
4,放大器类:实用低频功率放大器、高效率音频功率放大器、宽带放大器等;5,仪器仪表类:简易电阻、电容和电感测试仪、简易数字频率计、频率特性测试仪、数字式工频有效值多用表、简易数字存储示波器、低频数字式相位测量仪、简易逻辑分析仪;
6,数据采集与处理类:多路数据采集系统、数字化语音存储与回放系统、数据采集与传输系统;
7,控制类:水温控制系统、自动往返电动小汽车、简易智能电动车、液体点滴速度监控装置。

扩展资料:
参赛形式
1、全国大学生电子设计竞赛原则上安排在单数年的9月中旬举行,为期4天。

竞赛以赛区为单位统一组织报名、竞赛、评审和评奖工作。

2、鼓励设有信息与电子学科及相关专业或已开展电子设计科技活动的高等学校,积极组织学生参加全国大学生电子设计竞赛。

3、学生自愿组合,三人一队,由所在学校统一向赛区组委会报名。

参赛队数由学校自行确定。

4、竞赛所需场地、仪器设备、元器件或耗材原则上由参赛学校负责提供。

参考资料:。

电子竞赛之数字频率计的设计

电子竞赛之数字频率计的设计

NE555频率计方案
出处:/f/18344873.html?from=like
四、单片机频率计 方案
单片机数字频率计框图
单片机频率计电路原理图
出处:基于AT89C52单片机数字频率计的设计,杨辉媛等,测试测量技术,2008.07
五、FPGA/CPLD频率计方案
单片机和FPGA/CPLD频率计实物图
出处:基于CPLD与51单片机的数字频率计的设计与应用,何颖,工业仪表与自动化装置,06, 2010.
七、其它频率计方案


基于ARM与CPLD的等精度数字频率计设计, 吴怀明等,今日电子,12,2011 基于TMS320F2812的数字频率计设计,张巧 云,陶维青,单片机与嵌入式系统应用,2008
M fx ~
c
谐振法测频原理
这种方法可以作为频率粗测。
f x f0
1 2 LC
测频误差主要来源有:实际中电感、电容的损耗越大,品质因数越低。
二、数字计数器法
1,测频法
1、测频法
被测频率值:
fx
N Ts
注意:适用于测量较高的频率
测频误差的分析
2、测周法
Tx NTs
电子计数器测周原理方框图
FPGA/CPLD频率计系统结构图
FPGA/CPLD频率计状态转换图
出处:基于FPGA的数字频率计的设计与实现,张兆莉等,PROCESS,AUTOMATION INSTRUMENTATION Vol.27 No.11 November 2006
六、单片机和FPGA/CPLD频率计方案
单片机和FPGA/CPLD频率计框图
数字频率计
题目:数字频率计
大概要求: 测量:10Hz~99.99kHz 波形:正弦,三角,矩形 4位 LED显示输出

电子设计竞赛分类

电子设计竞赛分类

第一部分电源与信号源类
课题1 简易数控直流电源
课题2 直流稳定电源
课题3 数控直流电流源
课题4 实用信号源的设计和制作
课题5 三相正弦波变频电源
课题6 开关稳压电源
第二类仪器仪表及放大器类
课题1 实用低频功率放大器
课题2 简易电阻、电容和电感测试仪课题3 简易数字频率计
课题4 测量放大器
课题5 数字式工频有效值多用表
课题6 频率特性测试仪
课题7 波形发生器
课题8 高效率音频功率放大器
课题9 电压控制LC振荡器
课题10 宽带放大器
课题11 低频数字式相位测量仪
课题12 简易逻辑分析仪
课题13 正弦信号发生器
课题14 集成运放参数测试仪
课题15 简易频谱分析仪
课题16 音频信号分析仪
课题17 数字示波器
课题18 程控滤波器
第三类数据采集与处理类
课题1 多路数据采集系统
课题2 简易数字存储示波器
课题3 数据采集与传输系统
第四类高频电子线路(无线电)类课题1 简易无线电遥控系统
课题2 调幅广播收音机
课题3 短波调频接收机
课题4 调频收音机
课题5 单工无线呼叫系统
课题6 无线识别装置
第五类控制类
课题1 水温控制系统
课题2 自动往返电动小汽车
课题3 简易智能电动车
课题4 液体点滴速度监控装置
课题5 悬挂运动控制系统
课题6 电动车跷跷板。

2015全国大学生电子设计大赛F题一等奖--数字频率计

2015全国大学生电子设计大赛F题一等奖--数字频率计

2015 年全国大学生电子设计竞赛全国一等奖作品设计报告部分错误未修正,软件部分未添加竞赛选题:数字频率计(F 题)摘要本设计选用FPGA 作为数据处理与系统控制的核心,制作了一款超高精度的数字频率计,其优点在于采用了自动增益控制电路(AGC)和等精度测量法,全部电路使用P CB 制版,进一步减小误差。

AGC 电路可将不同频率、不同幅度的待测信号,放大至基本相同的幅度,且高于后级滞回比较器的窗口电压,有效解决了待测信号输入电压变化大、频率范围广的问题。

频率等参数的测量采用闸门时间为1s 的等精度测量法。

闸门时间与待测信号同步,避免了对被测信号计数所产生±1 个字的误差,有效提高了系统精度。

经过实测,本设计达到了赛题基本部分和发挥部分的全部指标,并在部分指标上远超赛题发挥部分要求。

关键词:FPGA 自动增益控制等精度测量法目录摘要 (1)目录 (2)1. 系统方案 (3)1.1. 方案比较与选择 (3)宽带通道放大器 (3)正弦波整形电路 (3)主控电路 (3)参数测量方案 (4)1.2. 方案描述 (4)2. 电路设计 (4)2.1. 宽带通道放大器分析 (4)2.2. 正弦波整形电路 (5)3. 软件设计 (6)4. 测试方案与测试结果 (6)4.1. 测试仪器 (6)4.2. 测试方案及数据 (7)频率测试 (7)时间间隔测量 (7)占空比测量 (8)4.3. 测试结论 (9)参考文献 (9)1. 系统方案1.1. 方案比较与选择宽带通道放大器方案一:OPA690 固定增益直接放大。

由于待测信号频率范围广,电压范围大,所以选用宽带运算放大器 OPA690,5V 双电源供电,对所有待测信号进行较大倍数的固定增益。

对于输入的正弦波信号,经过 OPA690 的固定增益,小信号得到放大,大信号削顶失真,所以均可达到后级滞回比较器电路的窗口电压。

方案二:基于 VCA810 的自动增益控制(AGC)。

电子竞赛仪器仪表专题XX

电子竞赛仪器仪表专题XX
•6、输入阻抗如何测试?
电子竞赛仪器仪表专题XX
发挥部分
电子竞赛仪器仪表专题XX
数字示波器
(2007年C题)
• 设计任务:
– 设计并制作一台具有实时采样方式和等效采 样方式的数字示波器。
电子竞赛仪器仪表专题XX
基本要求
(1)被测周期信号的频率范围为10Hz~10MHz,仪器 输入阻抗为1M,显示屏的刻度为8 div×10div,垂 直分辨率为8bits,水平显示分辨率≥20点/ div。
简易数字存储示波器
(2001年B题)
• 系统框图:
•数字系统构建的仪器组成是什么? •示波器的基本原理又是什么?
电子竞赛仪器仪表专题XX
基本要求
•根据指标思考: •1、最低的采样频率要求是多少? •2、采样的最小分辨力要多少?
•3、最少的存储深度是多少?
•4、触发电路用什么电路元件实现? •5、垂直灵敏度的指标意味着什么?
• 1.A/D转换器最高采样速率限定为1MSa/s,并要求 设计独立的取样保持电路。为了方便检测,要求在 A/D转换器和取样保持电路之间设置测试端子TP。
• 2.显示部分可采用通用示波器,也可采用液晶显示 器。
• 3.等效采样的概念可参考蒋焕文等编著的《电子测 量》一书中取样示波器的内容,或陈尚松等编著的 《电子测量与仪器》等相关资料。
– 知识准备:仪器原理、电子测量基础、误差分析、 时频域基础概念…
– 技能准备:仪器的使用、测量技能、算法的实现、 印制电路板制作、一些先进的开发手段…
– 模块准备:前向通道、后向通道、辅助接口…
电子竞赛仪器仪表专题XX
3rew
演讲完毕,谢谢听讲!
再见,see you again
  1. 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. 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. 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)。

集成电路应用技术设计——数字频率计08004102 鲍婧项目综述:要求设计一个频率计,达到以下要求:功能:测量信号的频率测量信号间的相位差具有灵敏度调节指标:频率测量范围0.1~1MHz频率测量精度0.01%信号幅度0.1~10V系统总体技术方案:系统采用测频与测周方式相结合的办法,在对输入信号进行放大整形后,根据被测信号频率选择合适的测量频率的方法,并把测量结果交单片机处理,通过数码管显示出来。

按照自顶向下的设计方法,分别画出频率计的系统级框图如下:项目分析:1、输入级放大整形从输入端进来的可能是0.1V~10V的正弦波或者方波。

不能直接测量计数,须经过放大整形后变成标准的TTL方波。

该部分电路全部采用模拟集成电路来实现。

然后再用数字微分电路把方波信号变成正的窄脉冲,方便测量相位差。

考虑到1MHz的频率信号所用的运放、比较器带宽需足够大,采用了高速模拟器件MAX4016、MAX902,把幅度0.1V~10V信号分成三档,小于2.5V、2.5~5V、大于5V,分别称为低中高档。

放大增益分别为10、1、1/2。

在低档时,电压幅度乘以增益后会大于供电电压因而使波形发生形变。

但此形变不会影响到频率测量。

电压比较器设计时,可以把触发电平调节电路直接设置在电压比较器的输入端,这样实现方便设计简单。

一组三个拨动开关作为脉冲幅值档的选择,从上到下依次是2.5~5V、小于2.5V、大于5V档。

右下角的可变电阻作为比较器的触发电平,可调节。

此外,因为模拟通道部分所用器件都是宽带高速器件,为防止寄生振荡,在每个器件的电源引脚附近到地之间均需加上去耦电容,每组去耦电容由小容量(0.1uF)的陶瓷电容和容量大(6.8uF)的钽电容并联而成。

小容量陶瓷电容对高频分量有良好的去耦作用,大容量的钽电容对低频分量有良好的去耦作用。

(这里只画出一个作为示例)数字微分器的工作原理是:输入脉冲及其两级反相门延时后的信号同时加到异或门的输入端,由于时延,在其输出端就得到了与输入信号的前后沿对应的窄脉冲,即达到了微分效果。

其中的拨动开关可以选择上升沿或者下降沿计数。

开关打在上方是下降沿计数,打在下方是上升沿计数。

2、频率测量频率测量一般采用计数法,测量精度高、操作简便、可直接显示数字,便于与微机结合实现测量过程自动化。

计数法是在一定的时间间隔T 内,对周期性脉冲的重复次数进行计数。

若周期性脉冲的周期为Ta ,则计数结果为N=T/Ta 。

通用计数器的基本组成框图如下:若将被测信号fx 接到A 输入端(即fa=fx ),晶振标准频率fc 信号接到B 输入端(即fb=fc ),则称计数器工作在测频方式,此时有x c mf N f = c x Nf f m= 若将被测信号fx 接到B 输入端(即fb=fx ),晶振标准频率fc 信号接到A 输入端(即fa=fc ),则称计数器工作在测周方式,此时有c c x x mf N mf T f == cN Tx mf = 但是直接测频和测周法测频的相对误差是不一样的。

若被测频率fx 较高,则直接测频的相对误差较小;若被测频率fx 较低,则用测周法测频的相对误差较小。

项目指标闸门 整形器A 十进制计数显示门控M 分频整形器B faAfb B中要求频率测量范围0.1~1MHz ,频率覆盖了从低频到高频的所有频段。

故采用分段的方法,低频用测周法,高频用测频法,具体用哪个频率点作为两种测频方法的分界线与标准晶振频率以及误差要求有关。

测频方式的最大相对误差为:(||)x c c x x cf f f f mf f =±+。

若取fx>=1kHz ,为满足误差不大于0.01%的要求,则c f m =10Hz ;若取fx>=100Hz ,则c f m=1Hz 。

测周方式的最大相对误差为:(||)x c x c cf f fx f mf f =±+。

若取fx<=1kHz ,为满足误差不大于0.01%的要求,则c mf =10MHz ;若取fx>=100Hz ,则c mf =1MHz 。

同时考虑频率测量及显示的刷新率,测频方式的测量周期为c m f ,测周方式的测量周期为xm f 。

而被测频率范围从0.1Hz 到1MHz ,m 不宜取大,所以取m=1,100Hz 为分界点,小于100Hz 时用测周方式,大于100Hz 时用测频方式。

可以看到fc 要达到1MHz (测周方式),而常用的51系列单片机最高晶振频率只有12MHz ,而T0、T1的计数识别最大只能有500kHz ,所以无法把测频率信号直接拿到单片机的计数器来测量。

这就需要在信号进单片机前先加一级低位计数器。

fa 与fb 的门控,测频测周方式选择以及低位计数器的实现用fpga 来实现。

相位差的测量与频率测量原理类似。

在测出信号频率的基础上测量两信号相邻上升沿间的时间间隔。

原理如下:记录fx 高电平时fc 的脉冲数,除以fa 的周期脉冲数,乘以360度,就是相位差: fafbfxx频率测量模块由于使用fpga ,是用硬件描述性语言写成的,所以无法展现出来,只能用框图表示。

3、显示刷新时间调节单稳电路实现灵敏度调节是通过改变数码管显示的刷新率来调节的。

这里选择利用单片机RXD 和TXD ,实现数码管的串出,静态显示结果。

而刷新速度则靠555单稳态电路来实现。

刷新速度越快,显示结果越准确,灵敏度越高。

调节1M 的电位器即可得到不同频率的波形也就能得到不同的刷新速度。

if 是相位差 thenfx<=fa; elsefx<=fxx;end if;测相位差/测频率P1.1 fa fbXTAL 12M测频/测周选择P3.6 分频测频 方式测周方式1Hz 1MHzfx fx fx 八位 计数器 reset 脉冲 P0 进位位 T1 同步触发信号INT1 同步启动定时器gatefc闸门 门控fx计数,显示4、单片机模块单片机采用常用的at89s51,晶振采用12MHz(原因已在前面阐明,主要考虑到at89s51最高频率只有12MHz,单片机的T0T1的计数识别只有晶振的1/12,频率计最高频率有1MHz)。

由于系统的控制按键较多,为节约I/O引脚,采用串行的静态数码管显示。

单片机外围电路如下:单片机的主程序流程图如下:系统上电复位人工复位RESET系统初始化:将gate设置成由外部引脚int1高电平启动的方式2定时器T1,并置其中断请求为最高优先级初始化P0口和P1口0ffh查询按键,保存相应控制状态信号。

发测量控制信号给T1装初值,开T1中断。

待INT1变高后启动测量。

等INT1变低后(测量结束),将fpga计数器值和T1计数值存储下来。

调用数据处理程序调用测量结果刷新显示子程序测试方案:把系统分成输入级模块、频率测量模块和单片机及显示输出模块这三个子系统,因此应当先对三个子系统分别进行测试,考查这三个子系统的功能及指标是否分别满足设计要求。

对子系统测试中暴露出来的问题逐一加以解决,最后再将三个子系统连起来,进行系统的总体测试。

1、输入级测试用函数发生器产生50Hz,幅值分别为2V、5V、8V的正弦波,首先测试MAX4016的放大功能,如若放大比例有问题需要更改,可采用串小电阻的方式解决。

增大频率,在高频(1MHz)下,看放大电路的功能是否正常。

加上MAX902一起测试,电位器调节端接地,看比较器是否在过0处发生翻转。

功能实现成功后,调节电位器旋扭,改变比较器的触发电平。

看整形后的波形是否满足TTL方波的要求,且频率、相移均不能发生变化。

再用函数发生器产生标准TTL方波信号,测试数字微分电路。

调节方波的占空比,观察上升沿和下降沿的窄脉冲是否正确。

2、频率测量模块该部分由于是用fpga实现的,所以可以用EDA软件完成设计,功能仿真和时序仿真的工作。

并且可以使用RTL Viewer模拟将要生成的硬件单元。

设计合理的输入波形文件,通过功能仿真和时序仿真后都能得到想要波形。

此时下载到fpga板上去硬件上一般不会有大问题。

为判断下载后的芯片是否具有了功能,可以进行一些粗略的检查性测试。

3、单片机模块单片机测试应该是先测试硬件再测试软件。

首先写一个最简单的c51程序,给P0-P3口赋值,仿真器下载后确定最小系统的好坏。

其次判断数码管好坏。

所有外围期间测试均通过,没有问题后,最后进行软件测试。

所用的软件为keil C。

也是从小的子程序测试起。

先测试数据处理子程序,再测试显示刷新程序,然后加上INT1、T1的设置,最后测试中断。

所有子系统均测试通过后,就可以将它们完全互联起来进行总体测试了。

这时所用的仪器为:函数发生器,示波器,数字万用表,标准频率计。

工作频率应覆盖0.1Hz~1MHz。

标准频率计应比所制作的数字频率计在设计指标上高一个数量级。

电源接通后,按reset键复位,选择合适的幅值档和频率档,检查各控制信号是否工作。

用函数发生器的输出作为测试信号,同时接到所制作的频率计和标准频率计的输入端,按测量要求逐个测试指标,并按设计任务书的要求改变测试信号的幅度和频率,将制作的频率计和标准频率计的读数分别记录下来。

由记录的测量数据计算各个测量项目的测量误差,并与任务书要求进行比较。

器件清单:74LS04 *3 非门74LS64 *1 异或74LS00 *1 与非门(和74ls04组成或门)MAX4016 *2 宽带运放MAX902 *1 宽带比较器AT89S51 *1 单片机74LS164 *4 移位寄存器Cyclone EP1C4F324C8 *1 FPGANE555 *1 单稳态触发器电阻、电容、按钮及电位器若干。

相关文档
最新文档