2009全国大学生电子设计大赛C题论文—直流放大器

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2009年电竞报告_C_宽带直流放大器_全国二等奖

2009年全国大学生电子设计竞赛设计报告参赛题目：宽带直流放大器题目编号：C参赛队员：许文燕张舒徐琴参赛单位：南京邮电大学日期：二〇〇九年九月五日摘要本设计使用两片集成运放THS3001级联组成前置放大电路，并由运算放大器加分立器件三极管构成复合放大器实现末级功率放大电路，通过增益控制电路实现0~65dB范围内的增益可调，放大器带宽可在10MHz或5MHz两档之间选择。

整个系统由单片机控制，通过键盘输入实现输出状态控制、带宽选择以及增益步进控制，TFT 液晶显示器显示所设置的状态及参数。

关键词：前置放大功率放大增益控制低通滤波器设计报告一、系统方案论证与比较1、宽带直流放大器设计方案方案一：采用集成运算放大器芯片级联构成。

集成运放芯片使用简单，精度高，但是采用这种方案，放大器可实现的输出功率不够，无法满足本课题指标（本课题要求最大输出电压正弦波有效值V o≥10V），通常此类集成电路都难以直接驱动50Ω的负载。

方案二：采用分立元件，利用高频三极管或场效应管差分对构成多级放大电路，末级采用大功率器件来保证输出功率，通过负反馈电路来确定增益。

该方案可实现的放大器工作频率高、功率大，但其电路比较复杂，且零点漂移严重，难以实现直流信号的放大。

此外，由于电路采用了多级放大，其稳定性差，容易产生自激现象。

方案三：集成运放和分立元件相结合。

宽带集成运放级联构成前置放大电路，实现小信号的前置放大及增益要求；运算放大器加分立器件三极管构成功率扩展型电路实现末级功率放大。

方案选定：经三种方案比较，决定采用方案三，该方案可以将集成运算放大器高增益、低直流漂移的优点与分立元件功放输出功率大的优点相结合，达到本课题的设计要求。

2、电压增益控制设计方案方案一：通过反馈网络控制放大器的电压增益。

这种方案电路简单，但是干扰信号会伴随输入的小信号经过前级和后级放大器放大，使输出信号的信噪比无法满足题目指标。

方案二：在末级放大电路后加精心设计的衰减网络，对输出电压进行增益控制。

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。

2009年全国大学生电子设计竞赛G题低频功率放大器题解分享

2009年全国大学生电子设计竞赛G题低频功率放大器题解分享2009年全国大学生电子设计竞赛G题是一个设计功率放大器的题，主要考核学生模拟电子技术的基础技能，要求是一定要用场效应晶体管做末级放大，且电路增益要求很大，如5mV的输入要达到5W（8欧负载）的输出，算下来要1265倍，这么大倍数的放大器还要求噪声非常小，小到5mV，失真度1%，这题相对来说是比较难的。

此外，还要检测放大器的输出功率、电源供给功率以及效率，这部分稍微容易些，但是也不是那么轻易就能解决的。

1、先说说实现方案吧。

功率放大器实现方法有几类，低频的有甲、乙、甲乙、丁等几种。

甲类效率很低，约20%左右，但是其失真度可以做的非常小，如0.1%，效率没做评分要点，只是适当考虑，所以可以采用；乙类的只能有半周输出，失真度太大所以不能采用。

甲乙类是解决甲类的效率和乙类的失真度的综合途径，推荐采用；丙类肯定不用了，那是高频功率放大器专用的类型，这里是低频的（10Hz~50KHz），所以不能采用；丁类的（就是所谓的D类）采用H桥的开关方式工作，输入的信号要进行PWM（PWM是脉冲宽度调制），H 桥输出后是一个开关量，要经过LC滤波转变为模拟量，再传送给扬声器。

这种方法效率极高，但是电路复杂，调试困难，且效率不做评分的主要依据，建议舍弃这种方案。

经过综合权衡考虑，宜采用甲乙类比较合适。

2、再说下电路组成结构该课题有三个主要部分构成：1、功率传输部分；2、电压放大部分（1265倍以上）；3、信号测量部分功率传输部分：没得选，课题已经规定了，一定得用场效应管，最好是P沟道和N沟道互补，这么大功率的场效应管要用V-MOS的，需要查场效应管资料来选型，尤其注意其源极电阻要小，这样才能发挥出优秀的转换效率，此外就是电压和电流的选型。

电压为双12V，几乎所有的V-MOS管都能满足，电流要大于2A，内阻选8毫欧的便可。

电压放大器：选择很重要，频带要求是50KHz，放大倍数是1265倍，则增益带宽积要大于1265*50=63.25M，选100M以上的。

全国电子竞赛放大器类赛题

“放大器类”赛题2.1.1 “放大器类赛题” 历届都有在9届电子设计竞赛中，“放大器类赛题” 除了1994年外，其它每届都有，共有9题：①实用低频功率放大器（1995年A题）；②测量放大器（1999年A题）；③高效率音频功率放大器（2001年D题）；④宽带放大器（2003年B题）；⑤程控滤波器（2007年D 题本科组）；⑥可控放大器（2007年I题高职高专组）；⑦宽带直流放大器（2009年C题）；⑧数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）；⑨低频功率放大器（2009年G题）。

其中：与音频功率放大器有关的有4题。

与宽带放大器有关的有2题。

与直流、低频放大器有关的有3题。

比较历届赛题可以看到，“放大器类”赛题的要求是越来越高，如：在“程控滤波器（2007年D题本科组）”中要求放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV。

制作“简易幅频特性测试仪”，其扫频输出信号的频率变化范围是100Hz～200kHz，频率步进10kHz。

在“数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）” 中要求：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。

功率放大电路的-3dB通频带为20Hz～20kHz。

功率放大电路的效率≥60％。

宽带放大器（2003年B题）”中要求3dB通频带10kHz～6MHz，最大增益≥58dB(3dB 通频带10kHz～6MHz，最大输出电压有效值≥6V，数字显示输出正弦电压有效值。

“宽带直流放大器（2009年C题）”中要求最大电压增益A V≥60dB，输入电压有效值V i≤10 mV。

放大器的输入电阻≥50Ω，3dB通频带0～10MHz；负载电阻（50±2）Ω，最大输出电压正弦波有效值V o≥10V。

注意：放大器同时也是各赛题中一个必不可少的组成部分。

2.1.2 常用的一些放大器（包含OP）芯片历届的“放大器类赛题” （包括其他赛题）中使用到的一些放大器（包含OP）芯片有：AD526精确程控放大器ADI公司，AD603，低噪声、90 MHz可变增益放大器.，ADI公司，AD605双通道、低噪声、单电源可变增益放大器，ADI公司，AD620低漂移、低功耗仪表放大器，增益设置范围1～10000 ADI公司， AD783，采样保持电路，ADI公司，AD811高性能视频运算放大器（电流反馈型宽带运放），ADI公司，AD818高速低噪声电压反馈型运放，ADI公司，AD8011 300 MHz、1 mA 电流反馈放大器，ADI公司，AD8056双路、低成本、300 MHz电压反馈型放大器ADI公司，AD8564，四路7 ns单电源高速比较器，ADI公司，AC524/AC525 5~500 MHz级联放大器，teledyne 公司，BUF634，250mA高速缓冲器，TI公司，/cnCA3140单运算直流放大器，Intersil Corporation，HFA1100 850MHz、低失真电流反馈放大器，Intersil Corporation，INA118精密低功耗仪表放大器，TI公司，/cnLF356 JFET输入运算放大器，National Semiconductor Corpora，LM311具有选通信号的差动比较器，National Semiconductor Corpora，LF356，JFET输入运算放大器，National Semiconductor Corpora，LM393电压比较器，National Semiconductor Corpora，LM7171高速电压反馈运算放大器，National Semiconductor Corpora，LM358/LM158/LM258/LM2904双运算放大器，National Semiconductor Corpora，LM2902,LM324/LM324A,LM224/ LM224A四运算放大器，National Semiconductor Corpora，LT1210 1.1A，35MHz电流反馈放大器，linear公司，/product/LT1210 MAX4256，UCSP封装、单电源、低噪声、低失真、满摆幅运算放大器，Maxim公司，MAX912, MAX913单/双路、超高速、低功耗、精密的TTL比较器，Maxim公司，MAX477 ，300MHz、高速运算放大器，Maxim公司，MAX427/ MAX437低噪声、高精度运算放大器，Maxim公司MAX900高速、低功耗、电压比较器，Maxim公司NE5532双路低噪声高速音频运算放大器，TI公司，/cnNE5534低噪声高速音频运算放大器，TI公司，/cnOP27低噪声、精密运算放大器ADI公司，OP37低噪声、精密运算放大器ADI公司，OPA637，精密、高速、低漂移、高增益放大器，TI公司，/cnOPA637，精密、高速、低漂移高增益放大器，TI公司，/cnOPA642高速低噪声电压反馈型运放，TI公司，/cnOPA690，宽带50MHz、电压反馈运算放大器，TI公司，/cnOPA690 高速、电压反馈型运放（大于等于50MHz），TI公司，/cn PGA202KP，数字可编程仪表放大器，TI公司，/cnTHS3091单路高压低失真电流反馈运算放大器，TI公司，/cnTHS3092高压低失真电流反馈运算放大器，TI公司，/cnTL084，JFET 输入运算放大器，TI公司，/cnµA741标准线性放大器，TI公司，/cn以上各放大器IC和OP的更多资料，可以登录有关网站查询得到（以运算放大器的型号为关键词）。

2009年全国电子设计大赛F题--数字幅频均衡的功率放大器

2009全国大学生电子设计竞赛题目F：《数字幅频均衡功率放大器》薄利多销（看一下，绝对不会错）参赛学生：梁杰徐宋静刘玉河指导教师：赵正敏杨定礼学校：淮阴工学院院系：电子与电气工程学院2009年9月5日摘要：本系统采用DSP作为主控制器，通过前置放大、滤波，经AD转换，对信号进行采样，把连续信号离散化，然后通过离散傅氏变换（DFT）运算，在时域和频域对音频信号各个频率分量以及功率等指标进行分析和处理，最后通过低频功放将信号放大，并通过计算机辅助设计软件MATLAB将处理后的参数送入DSP,同时将信息在液晶屏上显示出来。

关键词：DSP、FFT、数字均衡、低频功放、MATLAB1 引言随着数字信号处理(DSP)技术的发展，DSP技术已广泛应用于各个领域。

借助于现代数字电子及数字信号处理技术，古老的音响技术也焕发出新的活力。

本次大赛中我们选择了F题，围绕这一课题我们进行方案选择与论证、系统的软硬件设计与调试，基本实现了课目的各项指标也要求。

并在此基础上，撰写了本报告的。

整个系统分为前置放大、信号滤波、数字均衡及功率放大几个部分，以下分别介绍。

2 前置放大器的设计2.1 前置放大的硬件设计和带阻网络2.1.1 前置放大的硬件设计可控增益宽带放大器由芯片AD603构成。

AD603为单通道、低噪声、增益变化范围线性连续可调的可控增益放大器，AD603的带宽为90MHz时，其增益高达30dB.本课题中，我们选择两片AD603，构成如图.1所示的自动增益控制放大器。

可编程放大器电路P1*******678U5C1112J 4R710VC12+C01310V C13C14R912345678U6R1110VC16+C1510VC17C18AD603输入电阻100欧Q1Q2R15R14R10R16R1710V C19C20CavAGC 时间常数电容10V 12J 512J 29R8R18R12R13R011R010R1912J 35图.1可编程放大电路2.1.2 带阻网络设计本题中要求，所制作的带阻网络对前置放大电路所输出的信号1v 进行滤波，根据题目要求，本次制作的带阻网络电路图如图.2所示。

全国大学生电子设计竞赛综合测评题论文报告

放大器的应用[摘要]集成运放裨上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。

本课程设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、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LM324、加法器、滤波器、比较器目录一、设计任务 (1)二、设计方案及比较 (2)1. 三角波产生器 (2)2. 加法器 (2)3. 滤波器 (2)4. 比较器 (3)三、电路设计及理论分析 (3)四、电路仿真结果及分析 (4)1.U端口 (4)1o2.U端口 (4)1i3.U端口 (4)2i4.U端口 (4)2o5.U端口 (4)3o五、总结 (4)一、设计任务使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1（a），实现下述功能：使用低频信号源产生Hz f V t f u i 500)(2sin 1.0001==π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1o u ，1o u 如图1（b ）所示,1T =0.5ms ，允许1T 有±5%的误差。

图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。

2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ,2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。

2o u 信号再经比较器后在1k Ω 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。

电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。

不得使用额外电源和其它型号运算放大器。

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。

历年年全国大学生电子设计竞赛题目

2015年全国大学生电子设计竞赛题目【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）第一届（1994年）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛A.简易数控直流电源B.多路数据采集系统第二届（1995年）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛A.实用低频功率放大器B.实用信号源的设计和制作C.简易无线电遥控系统D.简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛直流稳定电源A.B.简易数字频率计C.水温控制系统D.调幅广播收音机第四届（1999年）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛A.测量放大器B.数字式工频有效值多用表C.频率特性测试仪D.短波调频接收机E.数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛A.波形发生器B.简易数字存储示波器C.自动往返电动小汽车D.高效率音频功率放大器E.数据采集与传输系统F.调频收音机第六届（2003年）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛A.电压控制LC振荡器宽带放大器B.C.低频数字式相位测量仪D.简易逻辑分析仪E.简易智能电动车F.液体点滴速度监控装置第七届（2005年）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛A.正弦信号发生器B.集成运放测试仪C.简易频谱分析仪D.单工无线呼叫系统E.悬挂运动控制系统F.数控恒流源G.三相正弦波变频电源第八届（2007年）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛A.音频信号分析仪B.无线识别C.数字示波器D.程控滤波器E.开关稳压电源F.电动车跷跷板积分式直流数字电压表G.H.信号发生器I.可控放大器J.电动车跷跷板第九届（2009年）第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛A.光伏并网发电模拟装置B.声音导引系统C.宽带直流放大器D.无线环境监测模拟装置E.电能收集充电器F.数字幅频均衡功率放大器G.低频功率放大器H.LED点阵书写显示屏I.模拟路灯控制系统第十届（2011年）A.开关电源模块并联供电系统B.基于自由摆的平板控制系统C.智能小车D. LC 谐振放大器E.简易数字信号传输性能分析仪F.帆板控制系统简易自动电阻测试仪G.H.波形采集、存储与回放系统第十一届（2013年）A.单相AC-DC变换电路B.四旋翼自主飞行器C.简易旋转倒立摆及控制装置D.射频宽带放大器E.简易频率特性测试仪F.红外光通信装置G.手写绘图板J.电磁控制运动装置K.简易照明线路探测仪L.直流稳压电源及漏电保护装置第十二届（2015年）【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）【高职高专组】LED闪光灯电源（H题）风板控制装置（I题）小球滚动控制系统（J题）获奖状况．。

2009全国大学生电子设计大赛C题论文—直流放大器

摘要本文设计了一种前置放大电路，在较宽的频率范围内具有良好的直流和交流特性。

该电路具有输出频率高(DC~15MHz),电压增益连续可调等优点。

该设计前级放大电路由高增益带宽积、低功耗、低失调、低温漂的AD8056两级串联组成，通过继电器控制实现0dB、20dB、40dB放大。

利用乘法型D/A转换芯片TLC7628组成增益有256*256等级的乘法器，该功能由单片机控制实现至少60dB的衰减。

高带宽的电流反馈型运放AD811组成的后级放大电路是本系统的驱动级，可实现20dB放大。

整个系统由单片机控制继电器与D/A转换器，当输入小信号时，具有较高的带宽并且可以实现至少0~60dB连续可调与带宽预置显示的功能。

该系统简单、设计新颖，性价比高。

关键词：宽带增益连续可调预置增益一、方案论证与比较1.1宽带直流放大电路选择方案一：用单片机控制D/A转换器来产生连续可调的电压；用D/A产生的电压来控制压控增益放大器实现对信号的0～20dB增益连续可调；再选择通过两级20dB增益的放大器，最终实现放大器增益在0～60dB范围内连续可调。

基本框图如图1-1所示。

图1-1 方案一基本框图方案二：输入信号先通过两级20dB增益的放大器，实现信号的40dB放大；在通过模拟乘法器实现0～60dB的衰减；信号再通过一级20dB增益的放大器，实现增益在0～60dB范围内连续可调。

基本框图如图1-2所示。

图1-2 方案二基本框图方案三：输入信号通过两级0dB和20dB增益可设置的放大器，可对信号实现0dB、20dB、40dB放大；再通过D/A转换器对信号实现0～20dB的连续衰减；最后使信号再通过一级20dB 增益的放大器，对信号实现0～60dB放大连续可调。

基本框图如图1-3所示。

图1-3 方案三基本框图方案比较：以上各方案均可对信号实现0～60dB放大连续可调。

通过分析可知，方案一中用到的器件较多并且一些器件的价格比较贵，经济性、可操作性没有其它方案高；方案二要求模拟乘法器最大实现1000倍的衰减，这在实际中较难实现；方案三用到的器件比较少，器件的价格也不贵，同时对器件性能的要求也不是很苛刻。

2010电子设计竞赛C题宽带直流放大器武汉大学

7. 8.
基本要求分析
采用一片可变增益放大器AD603和一片功率运算放大器THS3091即可实现基本要求： AD603具有42dB的可调增益范围，通过电位器改变 VPOS和VNEG的电压差，即可手动连续调节增益。
It provides accurate, pin selectable gains of –11 dB to +31 dB with a bandwidth of 90 MHz or +9 dB to +51 dB with a bandwidth of 9 MHz. Any intermediate gain range may be arranged using one external resistor.
电源
题目发挥部分
1. 2. 3. 4. 5. 6. 最大电压增益AV≥60dB，输入电压有效值Vi≤10 mV 在AV＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值VONPP≤0.3V 3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带内增益起伏 ≤1dB 最大输出电压正弦波有效值Vo≥10V，输出信号波形无明显失真进一步降低输入电压提高放大器的电压增益电压增益AV可预置并显示，预置范围为0～60dB，步距为 5dB（也可以连续调节）；放大器的带宽可预置并显示（至少5MHz、 10MHz 两点）降低放大器的制作成本，提高电源效率其他（例如改善放大器性能的其它措施等）
6
7
8
9
1
6
7
8
9
1
0
0
Vout
THS3091 功率输出 14dB
0～40dB 34～74dB 54～94dB
Vout
20～60dB
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历届全国大学生电子设计竞赛试题

历届全国大学生电子设计竞赛试题第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）简易数控直流电源（A题）（2）多路数据采集系统（B题）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）实用低频功率放大器（A题）（2）实用信号源的设计和制作（B题）（3）简易无线电遥控系统（C题）（4）简易电阻、电容和电感测试仪（D题）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）直流稳压电源（A题）（2）简易数字频率计（B题）（3）水温控制系统（C题）（4）调幅扩播收音机（D题）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）测量放大器设计（A题）（2）数字式工频有效值多用表（B题）（3）频率特性测量仪设计（C题）（4）短波调频接收机设计（D题）（5）数字化语音存储与回放系统（E题）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）波形发生器（A题）（2）简易数字存储示波器（B题）（3）自动往返电动小汽车（C题）（4）高效率音频功率放大器（D题）（5）数据采集与传输系统（E题）（6）调频收音机（F题）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）电压控制LC振荡器（A题）（2）宽带放大器（B题）（3）低频数字式相位测量仪（C题）（4）简易逻辑分析仪（D题）（5）简易智能电动车（E题）（6）液体点滴速度监控装置（F题）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）正弦信号发生器（A题）（2）集成运放测试仪（B题）（3）简易频谱分析仪（C题）（4）单工无线呼叫系统（D题）（5）悬挂运动控制系统（E题）（6）数控恒流源（F题）（7）三相正弦波变频电源（G题）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）音频信号分析仪（八）【本科组】（2）无线识别（B）【本科组】（3）数字示波器（C）【本科组】（4）程控滤波器（D）【本科组】（5）开关稳压电源（E）【本科组】（6）电动车跷跷板（F）【本科组】（7）积分式直流数字电压表（G）【高职高专组】（8）信号发生器（三）【高职高专组】（9）可控放大器（D【高职高专组】（10）电动车跷跷板（J）【高职高专组】第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛题目（1）光伏并网发电模拟装置（A题）【本科组】（2）声音导引系统（B题）【本科组】（3）宽带直流放大器（C题）【本科组】（4）无线环境监测模拟装置（D题）【本科组】（5）电能收集充电㈱（E题）【本科组】（6）数字幅频均衡的功率放大器（F题）【本科组】（7）低频功率放大器（G题【高职高专组D（8）LED点阵书写显示屏（H题【高职高专组D （9）模拟路灯控制系统Q题【高职高专组】）。

2009年全国宽带直流放大器设计方案解析

目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................ I I 第一章前言. (1)1.1概述 (1)1.2宽带直流放大器的应用前景 (1)1.3 课题研究的主要工作 (2)1.3.1 课题研究内容 (2)1.3.2 预期目标 (2)1.3.3本课题研究的难点 (3)第二章系统整体设计方案 (4)2.1 宽带直流放大器的基本原理 (4)2.2 主要模块比较与选择 (4)2.2.1 主放大器方案比较与选择 (4)2.2.2 增益控制电路方案的比较与选择 (5)2.2.3 功率放大电路方案的比较与选择 (6)2.2.4 后级放大电路的比较与选择 (6)2.2.5 有效值测量电路的比较与选择 (6)2.2.6 稳压电源部分的比较与选择 (7)2.2.7 数据处理和控制核心选择 (7)2.3 系统框图设计 (7)第三章理论分析与计算 (9)3.1 宽带增益积 (9)3.2 通频带内增益起伏控制 (10)3.3 线性相位 (11)3.4 抑制直流零点漂移 (11)3.5 放大器稳定性 (12)第四章系统硬件电路设计 (13)4.1 跟随、反相电路的设计 (13)4.2 差分放大电路的设计 (14)4.3 增益控制电路的设计 (15)4.4 补偿电路的设计 (15)4.5 后级功率放大电路的设计 (16)4.6 各级增益控制的设计 (16)4.7通频带选择网络的设计 (17)4.8 程控放大电路的设计 (18)4.9 电源模块的设计 (18)第五章系统软件设计 (20)5.1 STC89C51RC/RD+系列单片机简介 (20)5.2 stc89c52的定时/计数器编程的相关寄存器介绍 (21)5.2.1定时器/计数器方式控制寄存器TMOD (21)5.2.2 定时器控制寄存器TCON (21)5.2.3 中断允许控制寄存器IE (22)5.3 软件流程图 (22)第六章系统测试 (24)6.1 测试使用仪器与设备 (24)6.2测试方案与测试结果 (24)6.2.1 测试方法 (24)6.2.2 测试结果与分析 (24)6.2.3 误差产生原因 (26)6.3 设计和调试中遇到的问题 (26)6.3.1 带宽增益积 (27)6.3.2 通频带内增益起伏控制 (27)6.3.3 抑制直流零点漂移 (28)6.3.4 放大器稳定性 (29)第七章结束语 (30)参考文献 (31)致谢 (32)宽带直流放大器的设计摘要本作品基于压控放大器设计，由前级放大模块、增益控制模块、后级功率放大模块、A/D(D/A)模块、显示模块和电源模块组成。

宽带直流放大器—— 年全国大学生电子设计大赛(C题)

宽带直流放大器——年全国大学生电子设计大赛(C题)宽带直流放大器宽带直流放大器是一种常见的电子器件，广泛应用于通信系统、射频领域和电源管理等领域。

年全国大学生电子设计大赛的C题正是关于宽带直流放大器设计。

本文将围绕这个题目展开论述。

一、概述宽带直流放大器是一种具有高增益和宽频带的放大器。

它能够在直流到高频范围内提供稳定的放大功能。

在通信系统中，宽带直流放大器常用于信号放大、频率转换和滤波等应用。

而在射频领域，它主要用于功率放大和射频信号传输。

此外，在电源管理中，宽带直流放大器则用于实现高效的电能转换。

二、电路设计1. 选择合适的放大器类型：宽带直流放大器可以采用多种放大器结构，如共射极、共基极和共集极三种基本的放大器结构，或者采用复合放大器结构。

根据具体要求和应用场景，选择适合的放大器类型。

2. 设计合适的输入输出匹配电路：输入输出匹配电路的设计对于宽带直流放大器的性能至关重要。

通过合理选择电阻、电容和电感等元件，并根据实际情况调整其数值，可以实现输入输出电路的匹配。

3. 优化放大器的增益与带宽：宽带直流放大器需要在保证足够增益的同时，实现尽可能宽的频带。

通过合理选择放大器的参数，如电阻、电容和电感等，以及调整器件的尺寸和工作电压等，可以优化放大器的增益与带宽。

4. 提高直流工作点的稳定性：宽带直流放大器在工作时需要保持稳定的直流工作点，以确保放大器正常工作。

可以采用负反馈、电压稳定源等方法，提高直流工作点的稳定性。

三、性能指标1. 增益：宽带直流放大器的增益是衡量其放大能力的重要指标。

增益的大小决定了信号的放大程度，一般以分贝(dB)为单位表示。

2. 带宽：宽带直流放大器的带宽是指在其输出信号的幅度衰减到原始信号的70.7%时对应的频带范围。

带宽的大小决定了放大器能够传输的频率范围。

3. 输出功率：宽带直流放大器的输出功率是指在给定负载下，放大器能够输出的最大功率。

输出功率的大小决定了放大器的输出能力。

09年C题实验报告(宽带直流放大器)

2009年全国大学生电子设计竞赛【本科组】宽带直流放大器（C题）摘要：本宽带直放大器使用一片ad8039两级前置放大然后经过由VCA810组成的程控放大电路经过5M和10M的三阶无源滤波器再通过AD811精密运放和BUF634缓冲电路接负载输出，整个系统由单片机通过键盘控制，可以在手动与步进放大倍数之间调节，也可以通过按键调节5M和10M通道的滤波器，该系统性能指标良好，增益可以在0~66.8dB之间调节，在规定的带宽范围内幅度波动没有超过1dB,完成了题目的要求。

关键词：前置放大无源滤波步进放大Abstract:The broadband amplifier using a straight ad8039 two levels of preamplifier and then through a programmable amplifier circuit composed of VCA810 through a 5 m and 10 m of third-order passive filter through AD811 precision op-amp and BUF634 load output buffer circuit, the whole system is controlled by a single-chip microcomputer by keyboard, can step between magnification and manual adjustment, can also use buttons adjust the filter of 5 m and 10 m channel, the system performance is good, can be between 0 ~ 66.8 dB gain adjustment, amplitude fluctuations within the bandwidth of the provisions of no more than 1 dB, completed the topic request.Key Word：pre-amplification Passive filter Step amplification目录1. 系统设计 (1)1.1设计要求 (1)1.1.1设计任务 (1)1.1.2技术指标 (1)1.2方案比较与选择 (2)1.2.1可控增益放大方法比较与选择 (2)1.2.2功率输出部分方法比较与选择 (2)1.2.3直流稳压电源方案比较 (3)2. 单元电路设计及参数计算 (4)2.1前置放大模块 (4)2.2可控增益放大模块 (4)2.3 3dB截止频率为5MHz和10MHz滤波器模块 (5)3. 软件设计 (7)3.1程序总体流程图 (7)3.2程序清单（见附录2） (7)4.系统测试 (7)4.1测试仪器 (7)4.2测试结果 (8)5. 结束语 (10)参考文献 (10)附录 (10)附录1 主要元器件清单 (10)附录2 程序清单 (11)1.系统设计1.1设计要求1.1.1设计任务设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。

宽带直流放大器——2009年全国大学生电子设计大赛(C题)

增益控制模块
在两级6.3倍（16dB）单闭环放大器级联后，再级联一级可变增益放大器（AD603），以实现对电压增益预置和步进电压增益预置和步进的控制，如图5所示。AD603增益与电压增益预置和步进控制电压的关系为AG（dB）=40Ug+10，输入控制电压Ug由AD603的1脚输入，控制电压范围为-0.5~+0.5。单片机可以通过D/A（将数字量转换为对应的模拟电压量Ug）来控制AD603的放大倍数，中放的最大增益=AGdB+16dB×2。设计时Ug取值范围为-0.5~0，从而实现增益从22dB到42dB可控，并能实现增益为5dB步进。
2009年全国大学生电子设计大赛
图5 增益控制模块
补充：补充：AD603
当脚5和脚7短接时，AD603的增益为40Vg+10，这时的增益范围在-10～ 30dB。当脚5和脚7断开时，其增益为40Vg+30，这时的增益范围为10～50dB。如果在5脚和7脚接上电阻，其增益范围将处于上述两者之间。 AD603的增益控制接口的输入阻抗很高，在多通道或级联应用中，一个控制电压可以驱动多个运放；同时，其增益控制接口还具有差分输入能力，设计时可根据信号电平和极性选择合适的控制方案。
U2 P= Ro
2 max
AV =
(1 + β ) R2 1 [rbe + （ + β） R6 // R7 ] // R1 1 × 2
≈ 18
在实际制作过程中通过调节可变电阻R10调整反馈深度获得20dB增益，使整个放大器的总增益为62dB，在10MHz以下的通频带内增益非常稳定，可有效抑制通频带内增益起伏的变化。
2009年全国大学生电子设计大赛

全国大学生电子设计竞赛09年

• 河南赛区组委会成立于1999年第四届，当时参加10多所高校，50多个参赛队，到2009年第九届时，共有343个参赛队， 43所高校。 • 省内评出62个一等奖，57名二等奖,70 名三等奖，占总参赛队的55%，一等奖中又有23名报送全国获奖，全国一等奖 7人，二等奖16人。
• 河南省成绩较为突出的是解放军信息工程大学和中原工学院和铁路职业技术学院。中原工学院具有得天独厚的条件，信大确实实力非凡，铁路职业技术学院异军突起。
• 10．上报全国评审的比例 • 赛区和全国对参赛规模进行统计时，一律以实际参赛队数量为准。实际参赛队是指已经正式报名并按时向赛区组委会上交参赛作品（含制作实物和设计报告）的参赛队。在赛区评审、评奖的基础上，赛区组委会应按时向全国组委会推荐本赛区的优秀代表队参加全国评审，推荐的队数分别不得超过当年本赛区本科生组和高职高专学生组实际参赛队数量的10%，逾期未上报的不予受理。
• 7．竞赛时间和竞赛周期 • 全国大学生电子设计竞赛每逢单数年的9月份举办，赛期四天（具体日期届时通知）。在双数的非竞赛年份，根据实际需要由全国竞赛组委会和有关赛区组织开展全国的专题性竞赛，同时积极鼓励各赛区和学校根据自身条件适时组织开展赛区和学校一级的大学生电子设计竞赛。
• 8．竞赛题目 • 竞赛题目是保证竞赛工作顺利开展的关键，应由全国专家组制定命题原则，赛前发至各赛区。全国竞赛命题应在广泛开展赛区征题的基础上由全国竞赛命题专家统一进行命题。全国竞赛命题专家组以责任专家为主体，并与部分全国专家组专家和高职高专学校专家组合而成。 • 全国竞赛采用两套题目，即本科生组题目和高职高专学生组题目，参赛的本科生只能选本科生组题目；高职高专学生原则上选择高职高专学生组题目，但也可选择本科生组题目，并按本科生组题目的标准进行评审。只要参赛队中有本科生，该队只能选择本科生组题目，并按本科生组题目的标准进行评审。凡不符合上述选题规定的作品均视为无效，赛区不予以评审。

2009年全国电子设计大赛NEC杯及12篇国一

TI 杯（四川赛区四川赛区，，陕西赛区陕西赛区，，湖北赛区湖北赛区，，江苏赛区） 2009年全国大学生电子设计竞赛优秀作品选集年全国大学生电子设计竞赛优秀作品选集德州仪器半导体技术德州仪器半导体技术（（上海上海））有限公司大学计划部有限公司大学计划部20092009--1212--8光伏并网发电模拟装置光伏并网发电模拟装置全国一等奖西安电子科技大学刘东林何昊郭世忠摘要摘要本设计利用锁相环倍频、比较器过零触发和单片机DA 产生与输入信号同频同相且幅值可控的正弦波，作为DC-AC 电路的输入参考信号，其中DC-AC 电路采用D 类功放中自激反馈模型，利用负反馈的自激振荡产生SPWM 波，实现了输出波形的内环控制。

单片机实时采集入口电压电流并计算，实现最大功率点的跟踪，完成了题目的要求。

在30欧额定负载下，实测效率高达89%，失真度极低。

频率相位均能实现小于1秒的快速跟踪，跟踪后相差小于0.9度，且具有欠压、过流保护及自恢复功能。

关键词：锁相环；DC-AC；MPPT 一、方案论证与比较DC DC--AC 逆变方案比较逆变方案比较：：方案一：用DSP 或FPGA 产生SPWM 信号驱动半桥或全桥式DC-AC 变换器，经输出LC 滤波后得到逆变信号。

此方案的缺点在于SPWM 控制为开环，在功率电源和负载变化时难以保证波形的失真度满足题目要求。

方案二：采用D 类功放中自振荡式模型的逆变拓扑，利用负反馈的高频自激产生所需的PWM 开关信号。

此方案为闭环系统，在功率电源和负载变化时波形基本无失真，且硬件电路简单。

因此本设计采用了方案二。

锁相锁频方案比较锁相锁频方案比较：：方案一：用高速A/D 实时采集正弦参考信号Uref 和输出电压的反馈信号，两者进行比较，利用滞环比较控制算法控制主电路产生PWM 驱动信号，从而实现波形跟踪。

此方案对单片机和A/D 的速度要求均比较高，系统软件开销很大。

方案二：利用锁相环的锁相锁频功能，将参考信号倍频，产生与其同步的时钟，以此时钟调整输入与输出的频相关系。

全国大学生电子设计大赛分类-电源类

（4）排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；（5）能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值 1V，同时具有输出
电压、电流的测量和数字显示功能。（6）其他。
三、说明
（1）DC-DC 变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。（2）U2 可通过交流调压器改变 U1 来调整。DC-DC 变换器（含控制电路）只
数字幅频均衡功率放大器（F 题）
【本科组大器。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
（1）在 Rs=1Ω，Es=1.2V～3.6V 时，以尽可能大的电流向电池充电。（2）能向电池充电的 Es 尽可能低。当 Es≥1.1V 时，取 Rs =1Ω；
当 Es＜1.1V 时，取 Rs =0.1Ω。（3）电池完全放电，Es 从 0 逐渐升高时，能自动启动充电功能（充电输出端开路电压

#竞赛历年赛题(1994-2009)

第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目题目一简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。

其原理示意图如下：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）输出电压值由数码管显示；（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，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）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。

三、评分意见第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目题目一实用低频功率放大器一、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R L为8Ω下，放大通道应满足：① 额定输出功率P OR≥10W；② 带宽BW≥（50～10000）Hz；③ 在P OR下和BW内的非线性失真系数≤3%；④ 在P OR下的效率≥55%；⑤ 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。

（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200mV pp。

用上述方波激励放大通道时，在R L=8Ω下，放大通道应满足：② 额定输出功率P OR≥10W；带宽BW≥（50～10000）Hz；③ 在P OR下输出波形上升时间和下降时间≤12μs；④ 在P OR下输出波形顶部斜降≤2%；⑤ 在P OR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）。