陕西理工学院2014年大学生电子设计竞赛决赛题目教案

陕西理工学院2014年电子设计竞赛题目

微弱信号检测装置（A题）

一、任务

设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。为便于测评比较，统一规定显示峰值。整个系统的示意图如图1所示。正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。噪声源采用给定的标准噪声（wav文件）来产生，通过PC机的音频播放器或MP3播放噪声文件，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。

图1 微弱信号检测装置示意图

二、要求

1. 基本要求

（1）噪声源输出V N的均方根电压值固定为1V±0.1V；加法器的输出V C =V S+V N，带宽大于1MHz；纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。

（2）微弱信号检测电路的输入阻抗R i≥1 MΩ。

（3）当输入正弦波信号V S 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。

2. 发挥部分

（1）当输入正弦波信号V S 的幅度峰峰值在20mV ~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。

（2）扩展被测信号V S的频率范围，当信号的频率在500Hz ~ 2kHz范围内，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。

（3）进一步提高检测精度，使检测误差不超过2%。

（4）其它（例如，进一步降低V S 的幅度等）。

三、说明

1.微弱信号检测电路要求采用模拟方法来实现。常用的微弱信号检测方法有：滤波，锁相放大，取样积分等（仅供参考）。

2.为便于各个模块的测试，所有测试端点（A~E）应做成跳线连接方式。

3.检测并显示正弦波信号的幅度值是指输入正弦波信号V S 的幅度（即峰值）。

4.测评时，应固定使用某一装置（PC机或MP3）来产生噪声源，所有作品均应采用该噪声源进行测试。

四、评分标准

简易直流电子负载（B题）

一、任务

设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。其原理示意图如图1所示。

图1 直流电子负载原理示意图

二、要求

1.基本要求

（1）恒流（CC）工作模式的电流设置范围为100m A～1000m A，设置分辨率为10m A，设置精度为±1%。还要求CC工作模式具有开路设置，相当于设置的电流值为零。

（2）在恒流（CC）工作模式下，当电子负载两端电压变化10V时，要求输出电流变化的绝对值小于变化前电流值的1％。

（3）具有过压保护功能，过压阈值电压为18V±0.2V。

2.发挥部分

（1）能实时测量并数字显示电子负载两端的电压，电压测量精度为±（0.02%+0.02%FS ），分辨力为1m V。

（2）能实时测量并数字显示流过电子负载的电流，电流测量精度为±（0.1%+0.1%FS），分辨力为1m A。

（3）具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。为方便，本题要求被测直流稳压电源的输出电压在10V以内。

（4）其他。

三、说明：

1.在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值，该模式适合用于测试直流稳压电源的调整率，电池放电特性等场合。

2.直流稳压电源负载调整率是指电源输出电流从零至额定值变化时引起的输出电压变化率。为方便，本题额定输出电流值设定为1A。

3.负载调整率的测量过程要求自动完成，即在输入有关参数后，能直接给出电源的负载调整率。

4.为了方便负载调整率的测量，可以在被测直流稳压电源的输出端串接一个电阻

R W ，更换不同阻值的R

W

，可以改变被测电源的负载调整率。测试示意图如图2所示。

图2 负载调整率测试示意图

四、评分标准

简易混合信号示波器（C题）

一、任务

设计并制作一台简易混合信号示波器（MSO），其组成框图如图1所示：

二、要求

1．基本要求

（1）被测信号要求：

类型：正弦波；

频率：100Hz≤f≤500KHz；

幅度（峰峰值）：0.1V≤Vp-p≤10V。

（2）仪器能对被测信号进行采集、存储与显示，显示波形无明显失真，显示信号幅度无明显变化。

（3）垂直灵敏度分为0.05V/div、0.5V/div、1V/div和2V/div共四档（手动调整）；触发方式为自动；电压误差≤5%。

（4）水平显示分辨率≥20点/ div，设置1ms/div、0.1ms /div、10μs /div、1μs /div 共四档扫描速度（手动调整）。

（5）输字信号发生器循环输出4路数字信号，其波特率为10Mb/s，码长为16位，码型有加计数、减计数两种固定码型。

（6）在示波器同一液晶屏上显示输出信号的码型示意波形。

2．发挥部分

（1）增加垂直灵敏度档位，使被测信号幅度达到：0.05V≤Vp-p≤20V。

（2）增加扫描速度挡位，使被测信号频率达到：10Hz≤f≤5MHz。

（3）信号发生器的码率可变(10Mb/s，20Mb/s，30Mb/s)，通过键盘能任意设置码型，并输出相应波特率和码型的4路数字信号。

三、说明

1. 示波器所测试的模拟信号和数字信号应同时显示在同一液晶屏上。

2. 不限制数字信号发生器输出信号的逻辑电平。

四、评分标准

无线路灯控制系统（D 题）

一、任务

设计并制作一个模拟无线控制路灯系统，如图1示。可控制路灯256个，实际制作三个。

图1.

无线路灯控制系统示意图