大学物理电路题

开关稳压电源〔A题〕

一、任务

设计并制作如图1所示的开关稳压电源。

图1电源框图

二、要求

在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：

1．根本要求

（1）输出电压U O可调围：30V～36V；

（2）最大输出电流I Oma*=2A；

（3）U2从15V变到21V时，电压调整率S U≤2%〔I O=2A〕；

（4）I O从0变到2A时，负载调整率S I≤5%〔U2=18V〕；

（5）输出噪声纹波电压峰-峰值U OPP≤1V〔U2=18V,U O=36V,I O=2A〕；

（6）D C-DC变换器的效率η≥70%〔U2=18V,U O=36V,I O=2A〕；

（7）具有过流保护功能，动作电流I O〔th〕=2.5±0.2A；

2．发挥局部

（1）进一步提高电压调整率，使S U≤0.2%〔I O=2A〕；

（2）进一步提高负载调整率，使S I≤0.5%〔U2=18V〕；

（3）进一步提高效率，使η≥85%〔U2=18V,U O=36V,I O=2A〕；

（4）排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；

（5）能对输出电压进展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）D C-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〕只能由U IN 端口供电，不得另加辅助电源。

（3）此题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于20MHz模拟示波器〔AC耦合、扫描速度20ms/div〕测量U OPP。

（4）此题中电压调整率S U指U2在指定围变化时，输出电压U O的变化率；负载调整率S I指I O在指定围变化时，输出电压U O的变化率；DC-DC变换器效率 =P O/

P

，其中P O＝U O I O，P IN＝U IN I IN。

IN

（5）电源在最大输出功率下应能连续平安工作足够长的时间〔测试期间，不能出现过热等故障〕。

（6）制作时应考虑方便测试，合理设置测试点〔参考图1〕。

（7）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用给出。

四、评分标准

一、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。

二、要求

1．根本要求

〔1〕电压增益A V≥40dB，输入电压有效值V i≤20mV。A V可在0～40dB围手动连续调节。

〔2〕最大输出电压正弦波有效值V o≥2V，输出信号波形无明显失真。

〔3〕3dB通频带0～5MHz；在0～4MHz通频带增益起伏≤1dB。

〔4〕放大器的输入电阻≥50Ω，负载电阻〔50±2〕Ω。

〔5〕设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。

2．发挥局部

〔1〕最大电压增益A V≥60dB，输入电压有效值V i≤10 mV。

〔2〕在A V＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值V ONPP≤0.3V。

〔3〕3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带增益起伏≤1dB。

〔4〕最大输出电压正弦波有效值V o≥10V，输出信号波形无明显失真。

〔5〕进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。

〔6〕电压增益A V可预置并显示，预置围为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〕。

〔7〕降低放大器的制作本钱，提高电源效率。

〔8〕其他〔例如改善放大器性能的其它措施等〕。

三、说明

1．宽带直流放大器幅频特性示意图如图1所示。

图1 幅频特性示意图

2．负载电阻应预留测试用检测口和明显标志，如不符合〔50±2〕Ω的电阻值要求，则酌情扣除最大输出电压有效值项的所得分数。

3．放大器要留有必要的测试点。建议的测试框图如图2所示，可采用信号发生器与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪进展幅频特性测量。

图2 幅频特性测试框图

四、评分标准

红外光通信装置〔C题〕

一、任务

设计并制作一个红外光通信装置。

二、要求

1．根本要求

〔1〕红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为2m，如图1 所示。

图1 红外光通信装置方框图

〔2〕传输的语音信号可采用话筒或Φ3.5mm 的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率围为300~3400Hz。

〔3〕接收的声音应无明显失真。当发射端输入语音信号改为800Hz 单音信号时，在8Ω电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于0.4V。不改变电路状态，减小发射端输入信号的幅度至0V，采用低频毫伏表〔低频毫伏表为有效值显示，频率响应围低端不大于10Hz、高端不小于1MHz〕测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于0.1V。如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进展上述测试。

〔4〕当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。

2．发挥局部

〔1〕增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。数字信号传输时延不超过10s。温度测量误差不超过2℃。语音信号和数字信号能同时传输。

〔2〕设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向90°，延长通信距离2 m，如图2 所示。语音通信质量要求同根本要求〔3〕。

图2 红外光通信中继转发装置方框图

中继转发节点采用5V 直流单电源供电，电路见图3。串接的毫安表用来测量其供电直流电流。

图3 中继转发节点供电电路

三、说明

1．本装置的通信信道必须采用红外光信道，不得使用其他通信装置。发射端及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件，安装时需外露发光管，以便检查。不得采用部含有现成通信协议的红外光发射芯片或模块。

2．中继转发节点除外接的单5V 供电电源外，不得使用其他供电装置〔如电池、超级电容等〕。

3．测试时，自备MP3 或录音机及音频连接线。

四、评分标准