宽带放大器A题.docx
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宽带放大器A题
宽带放大器（A题）
一、任务
设计制作一个5V单电源供电的宽带低噪声放大器，输出为50Ω阻性负载。
二、要求
1．基本要求
（1）限定采用高速运算放大器作为第一级放大电路，利用DC-DC变换器为末级放大电路供电；
（2）放大器电压增益≥40dB（100倍），并尽量减小带内波动；
（3）在最大增益下，放大器下限截止频率不高于20Hz，上限截止频率不低于5MHz；
（4）在输出负载上，放大器最大不失真输出电压峰峰值≥10V。
2．发挥部分
（1）在达到40dB电压增益的基础上，提高放大器上限截止频率，使之不低于10MHz；
（2）尽可能降低放大器的输出噪声；
（3）放大器输入为正弦波时，可测量并数字显示放大器输出电压的峰峰值和有效值，输出电压（峰峰值）测量范围为0.5～10V，测量相对误差小于5%；
（4）其他。
三、评分标准
设计
报告
项目
分数
系统方案
2
理论分析与计算
9
电路与程序设计
8
测试方案与测试结果
8
设计报告结构及规范性
3
小计
30
基本
要求
完成第
（1）项
12
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
18
完成第（4）项
10
小计
50
发挥
部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
10
其他
10
小计
50
总分
130
点光源跟踪系统（B题）
一、任务
设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统，示意图如图B.1所示。
图B.1光源跟踪系统示意图
光源B使用单只1W白光LED，固定在一支架上。
LED的电流能够在150～350mA的范围内调节。
初始状态下光源中心线与支架间的夹角θ约为60º，光源距地面高约100cm，支架可以用手动方式沿着以A为圆心、半径r约173cm的圆周在不大于±45º的范围内移动，也可以沿直线LM移动。
在光源后3cm距离内、光源中心线垂直平面上设置一直径不小于60cm暗色纸板。
光源跟踪系统A放置在地面，通过使用光敏器件检测光照强度判断光源的位置，并以激光笔指示光源的位置。
二、要求
1、基本要求
（1）光源跟踪系统中的指向激光笔可以通过现场设置参数的方法尽快指向点光源；
（2）将激光笔光点调偏离点光源中心30cm时，激光笔能够尽快指向点光源；
（3）在激光笔基本对准光源时，以A为圆心，将光源支架沿着圆周缓慢（10~15秒内）平稳移动20º（约60cm），激光笔能够连续跟踪指向LED点光源；
2、发挥部分
（1）在激光笔基本对准光源时，将光源支架沿着直线LM平稳缓慢（15秒内）移动60cm，激光笔能够连续跟踪指向光源。
（2）将光源支架旋转一个角度β（≤20º），激光笔能够迅速指向光源。
（3）光源跟踪系统检测光源具有自适应性，改变点光源的亮度时（LED驱动电流变化±50mA），能够实现发挥部分
（1）的内容；
（4）其他。
三、说明
1．作为光源的LED的电流应该能够调整并可测量；
2．测试现场为正常室内光照，跟踪系统A不正对直射阳光和强光源；
3．系统测光部件应该包含在光源跟踪系统A中；
4．光源跟踪系统在寻找跟踪点光源的过程中，不得人为干预光源跟踪系统的工作；
5．除发挥部分（3）项目外，点光源的电流应为300±15mA；
6．在进行发挥部分（3）项测试时，不得改变光源跟踪系统的电路参数或工作模式；
四、评分标准
设计
报告
项目
分数
系统方案
2
理论分析与计算
8
电路与程序设计
9
测试方案与测试结果
8
设计报告结构及规范性
3
小计
30
基本
要求
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
小计
50
发挥
部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
15
其他
5
小计
50
总分
130
简易电能质量监测装置（C题）
一、任务
设计并制作一个能同时对一路工频交流电的频率、电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、谐波等进行测量的数字式电能质量监测装置（图1虚线框内电路）。
为便于本试题的设计与制作，设定待测的100～500V交流输入电压、10～50A交流输入电流均经由相应的变换器转换为对应的1～5V交流电压。
图C.1简易电能质量监测装置框图
二、要求
1、基本部分
（1）测量交流输入电压有效值。
频率：
50Hz；测量范围：
100～500V；准确度：
±1％。
（2）测量交流输入电流有效值。
频率：
50Hz；测量范围：
10～50A；准确度：
±1％。
（3）测量并显示有功功率P、无功功率Q、视在功率S及功率因数PF。
（4）在测试5组交流电压、交流电流有效值过程中，能显示它们的最大值和最小值。
（5）自制直流电源。
2、发挥部分
（1）测量交流输入电压频率，精度为±0.5%。
（2）采用LCD显示，能够同时显示一个周期的输入电压、输入电流曲线。
（3）测量电压和电流的各次谐波含量
以N次电压谐波含有率为例，N次谐波含有率为N次谐波电压的均方根值与基波电压有效值之比，电流谐波含有率计算方法同电压谐波含有率。
测量至5次谐波，采用列表和百分数形式显示，测量误差＜1%。
（4）各次电流谐波含有率在列表显示方式中除了能够以百分比显示外，还能够显示各次谐波的有效值。
三、说明
1．调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号；再经移相输出代表同一路的电流信号，移相网络自制。
2．检查交流电压、交流电流有效值、电压和电流谐波时，可采用函数发生器输出的对称方波信号。
电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号。
3．本题目不得采用电能计量专用芯片实现。
四．评分标准
设计
报告
项目
分数
系统方案
2
理论分析与计算
9
电路与程序设计
8
测试方案与测试结果
8
设计报告结构及规范性
3
小计
30
基本
要求
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
完成第（5）项
10
小计
50
发挥
部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
小计
50
总分
130
高效数控恒流电源（D题）
一、任务
设计并制作以DC-DC变换器为核心的数控恒流电源，电路框图如图D.1所示。
图D.1高效数控恒流电源电路框图
二、要求
在输入电压Ui为12V/DC（波动范围9V~15V）及电阻负载条件下，使电源满足：
1、基本要求
（1）输出电流Io可调范围：
100mA～500mA；最大输出电压Uomax：
6V；
（2）Ui从9V变到15V时，电流调整率SI≤5%（Io＝300mA，负载为10Ω的条件下测试）；
（3）改变负载电阻，输出电压在5V以内变化时，负载调整率SR≤5%（Ui=12V，Io＝500mA，负载在1Ω～10Ω条件下测试）；
（4）输出噪声纹波电流≤20mA（Ui=12V，Uo=5V，Io=500mA）；
（5）整机效率
≥70%（Ui=12V，Uo=5V，Io=500mA）；
（6）具有过压保护功能，动作电压Uoth=7±0.5V（Ui=12V，Io=500mA）；
2、发挥部分
（1）能数字设定并控制输出电流，步进≤10mA，要求输出电流与给定值的相对误差≤±2%；
（2）输出噪声纹波电流≤15mA（Ui=12V，Uo=5V，Io=500mA）；
（3）整机效率
≥80%（Ui=12V，Uo=5V，Io=500mA）；
（4）排除过压故障后，电源能自动恢复为正常状态；
（5）具有输出电流的测量和数字显示功能；
（6）其它（如：
扩大输入电压波动范围为8V~20V；具有上电前输出开路检测并报警显示功能等）。
三、评分标准
设计
报告
项目
分数
系统方案
2
理论分析与计算
9
电路与程序设计
8
测试方案与测试结果
8
设计报告结构及规范性
3
小计
30
基本
要求
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
5
完成第（3）项
5
完成第（4）项
5
完成第（5）项
15
完成第（6）项
5
小计
50
发挥
部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
5
完成第（3）项
10
完成第（4）项
5
完成第（5）项
5
完成第（6）项
10
小计
50
总分
130
四、说明
1.图1中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.DC-DC变换器、控制、显示电路只能由Ui供电，不得另加辅助电源，但控制器电源允许使用DC-DC成品模块。
3.本题中的输出噪声纹波电流是指输出电流中的所有非直流成分，要求用毫伏表测量输出纹波电压，再换算成输出纹波电流值。
4.本题中电流调整率SI指Ui在指定范围内变化时，输出电流Io的相对变化率，即
；负载调整率SR指输出电压Uo在指定范围内变化（改变负载）时，输出电流Io的相对变化率，即
。
5.整机效率η=Po/PI，其中Po＝UoIo，PI＝UiIi。
小功率调频发射机（E题）
一、任务
设计并制作小功率调频发射机，系统框图如图E.1所示。
图E.1小功率调频发射机系统框图
二、要求
1、基本要求
（1）主振频率f0=30MHz，发射频率fs=90MHz，不能使用晶振；
（2）在50Ω的天线负载上，输出射频功率不小于50mW；
（3）由话筒给出的音频信号用通用广播收音机能清晰接听；
2、发挥部分
（1）主振器用锁相环频合控制，可给出稳定度不大于1×10-6，以30MHz为中心，间隔25KHz，上下各5个信道的频率信号；
（2）在二进制码得控制下，能给出FSK射频信号，字符格式内容自定。
三、说明
电路板的制作、焊接与安装应可靠、工整，整机各功能模块间连接要整齐、稳定，应尽量使得整机在一块电路板上。
四、评分标准
设计
报告
项目
分数
系统方案
2
理论分析与计算
9
电路与程序设计
8
测试方案与测试结果
8
设计报告结构及规范性
3
小计
30
基本
要求
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
25
工艺要求
10
小计
50
发挥
部分
完成第
（1）项
30
完成第
（2）项
20
小计
50
总分
130
自动水平指向仪（F题）
一、任务
设计并制作一个自动水平指向仪。
该指向平台由三个直流电机控制绳索托引，顶端有一个直流电机控制指向标与地磁的夹角，通过调节绳索调整指向平台的倾斜角度，同时平台能载重一定质量的物体。
平台呈圆盘状，直径不小于20cm，平台重量不小于500g。
平台的设计参考图E.1.
图E.1自动水平指向仪示意图
二、要求
1、基本要求
（1）能检测出平台倾角，并显示；
（2）平台倾角在30°内且无重物时，能在60S内把平台调成水平。
调平精度<10°；
（3）平台水平放置时，能在30s内把指向标指向任意指定地磁角度，指向精度<5°。
2、发挥部分
（1）平台倾角在30°内，能在30S内把平台调成水平且指向标指向任意指定地磁角度，调平精度<10°，指向精度<5°；
（2）平台承重500g的重物，平台倾角在30°内，能在30S内把平台调成水平且指向标指向任意指定地磁角度，调平精度<10°，指向精度<5°；
（3）其他
三、说明
1.自动水平指向仪是一套机电系统，系统可以自动调整平台呈水平状态，并可以驱动平台水平转动，使得平台上的指向标与地磁夹角呈指定角度；
2.可以在平台上布置磁场计、加速度计等传感器，检测平台的倾角与指向角度；
3.除传感器模块、舵机之外，不准采用任何成品模块或控制系统。
四、评分标准
设计
报告
项目
分数
系统方案
2
理论分析与计算
9
电路与程序设计
8
测试方案与测试结果
8
设计报告结构及规范性
3
小计
30
基本
要求
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
小计
50
发挥
部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
其他
10
小计
50
总分
130
升级会员 