《2023年全国大学生电子设计大赛本科类及高职类信号处理部分试题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年全国大学生电子设计大赛本科类及高职类信号处理部分试题.docx（10页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、音频信号分析仪(A题)【本科组】、任务设计、制作一个可分析音频信号频率成分,并可测量正弦信号失真度的仪器。:、要求1.基本要求(1)输入阻抗：50Q(2)输入信号电压范围(峰-峰值)：lOOmV5V(3)输入信号包含的频率成分范围：200Hz10kHz(4)频率辨别力：100Hz (可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的 频率重量的功率值。)(5)检测输入信号的总功率和各频率重量的频率和功率，检测出的各频率 重量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率重量功率测量的相对误 差的肯定值小于10%,总功率测量的相对误差的肯定值小于5%。(6)分析时间：5秒。应以5秒周期刷新分析数据，信号各频
2、率重量应按 功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两 个频率重量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。2.发挥部分(1)扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。(2)输入信号包含的频率成分范围：20Hz10kHz。(3)增加频率辨别力20Hz档。(4)推断输入信号的周期性，并测量其周期。(5)测量被测正弦信号的失真度。(6)其他。三、说明1 .电源可用成品，必需自备，亦可自制。2 .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 用附件给出。(1)放大器电压增益为60dB,输入正弦信号电压振
3、幅为10mV,增益10dB 步进可调，通频带为100Hz100kHz。(2)制作一个带通滤波器，中心频率50kHz,通频带10kHz,在40kHz和 60kHz频率处，要求放大器与带通滤波器的总电压增益不大于45dBo(3)上述带通滤波器中心频率可设置，设置范围40kHz60kHz,步进为 2kHz o(4)电压增益、截止频率误差均不大于5%。(5)其他。三、说明1 .正弦输入信号由信号源供应。2 .放大器输出端应留测试端子。3 .设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图和主要的测试结果。 完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。无线识别装置（B题）【本科组】一、任务
4、设计制作一套无线识别装置。该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成, 其方框图参见图1。阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。耦合线圈耦合线圈图1无线识别装置方框图装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。不 得运用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。装置中的耦合线圈为圆形空芯线 圈，用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。线圈直径 为6.60. 5 cm （可用直径6. 6 cm左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘 胶带固定即可）。线圈间的介质为空气。两个耦合线圈最接近部分的间距定义为 D。阅读器、应答器不得运用其他耦合方式。二、要求1 .基本要求
5、（1）应答器采纳两节1.5V干电池供电，阅读器用外接单电源供电。阅读 器采纳发光二极管显示识别结果，能在尽可能大的状况下，识别应 答器的有无。识别正确率N80%,识别时间W5秒，耦合线圈间距2 5cm。（2）应答器增加编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。阅读器 能正确识别并显示应答器的预置编码。显示正确率280%,响应时间W 5秒，耦合线圈间距25cm。2 .发挥部分（1）应答器所需电源能量全部从耦合线圈获得（通过对耦合到的信号进行 整流滤波得到能量），不允许运用电池及内部含有电池的集成电路。 阅读器能正确读出并显示应答器上预置的四位二进制编码。显示正确 率80%,响应时间W5秒，耦合
6、线圈间距5cm。(2)阅读器米纳单电源供电，在识别状态时，电源供应功率W2W。在显示 编码正确率280%、响应时间W5秒的条件下，尽可能增加耦合线圈间 距Do(3)应答器增加信息存储功能，其存储容量大于等于两个四位二进制数。 装置断电后，应答器存储的信息不丢失。无线识别装置具有在阅读器 端写入、读出应答器存储信息的功能。(4)其他。三、说明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、重要的源程序用附件给出。数字示波器(C题)【本科组】一、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，示意图如 图1所不。显示部分图1数字示波器
7、示意图二、要求1.基本要求(1)被测周期信号的频率范围为10Hz10MHz,仪器输入阻抗为1M。， 显示屏的刻度为8 divXIOdiv,垂直辨别率为8bits,水平显示辨别率 20 点/ divo(2)垂直灵敏度要求含IV/div、0.1V/div两档。电压测量误差W5%。(3)实时采样速率WlMSa/s,等效采样速率2200MSa/s；扫描速度要求含 20ms/div 2|is/div、100ns/div 三档，波形周期测量误差W5%。(4)仪器的触发电路采纳内触发方式，要求上升沿触发，触发电平可调。(5)被测信号的显示波形应无明显失真。2.发挥部分（1）提高仪器垂直灵敏度，要求增加2mV
8、/div档，其电压测量误差W5%, 输入短路时的输出噪声峰-峰值小于2mVo（2）增加存储/调出功能，即按动一次“存储”键，仪器即可存储当前波形, 并能在须要时调出存储的波形予以显示。（3）增加单次触发功能，即按动一次“单次触发”键，仪器能对满意触发 条件的信号进行一次采集与存储（被测信号的频率范围限定为10Hz50kHz ）o（4）能供应频率为100kHz的方波校准信号，要求幅度值为0.3V5% （负 载电阻21 MO时），频率误差W5%。（5）其他。三、说明1.2.3.4.A/D转换器最高采样速率限定为IMSa/s,并要求设计独立的取样保持电 路。为了便利检测，要求在A/D转换器和取样保持
9、电路之间设置测试端 子TP。显示部分可采纳通用示波器，也可采纳液晶显示器。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。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可用 附件给出。程控滤波器（D题）【本科组】、任务设计并制作程控滤波器，其组成如图1所示。放大器增益可设置；低通或高 通滤波器通带、截止频率等参数可设置。信号输入图1程控滤波器组成框图二、要求1 .基本要求(1)放大器输入正弦信号电压振幅为10mV,电压增益为40dB,增益10dB 步进可
10、调，通频带为100Hz40kHz,放大器输出电压无明显失真。(2)滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率外在1kHz20kHz范 围内可调，调整的频率步进为1kHz,4处放大器与滤波器的总电压 增益不大于30dB, RL=lk。(3)滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率龙在1kHz20kHz范 围内可调，调整的频率步进为1kHz, 0.5%处放大器与滤波器的总电压 增益不大于30dB, &=lk。(4)电压增益与截止频率的误差均不大于10%o(5)有设置参数显示功能。2 .发挥部分(1)放大器电压增益为60dB,输入信号电压振幅为10mV；增益10dB步 进可调，电压增益误差不大
11、于5%。(2)制作一个四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏WldB, -3dB通带为50kHz, 要求放大器与低通滤波器在200kHz处的总电压增益小于5dB, -3dB 通带误差不大于5%。(3)制作一个简易幅频特性测试仪，其扫频输出信号的频率变更范围是 100Hz200kHz,频率步进 lOkHzo(4)其他。三、说明设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的 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可用附件给出。开关稳压电源(E题)【本科组】一、任务设计并制作如图1所示的开关稳压电源。开关稳压电源隔离。尸220VAe变压器o2=18VACo整流 滤波DC
12、-DC变换器图1电源框图二、要求在电阻负载条件下，使电源满意下述要求：1 .基本要求(1)输出电压Uo可调范围：30V36V；(2)最大输出电流/omax: 2A；(3)从15V变到21V时，电压调整率SuW2% (7o=2A)；(4) /o从。变到2A时，负载调整率S/W5% (S=18V)；(5)输出噪声纹波电压峰-峰值UoppWIV(S=18V,Uo=36V,/o=2A)；(6) DC-DC 变换器的效率7； 270% (U2=18V,Uo=36V,/o=2A)；(7)具有过流爱护功能，动作电流/o“h)=2.50.2A；2 .发挥部分(1)进一步提高电压调整率，使SuW0.2% (/o
13、=2A)；(2)进一步提高负载调整率，使S/W0.5% (S=18V)；(3)进一步提高效率，使7； 285% (U2=18V,Uo=36V,/o=2A)；(4)解除过流故障后，电源能自动复原为正常状态；(5)能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值IV,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变换器不允许运用成品模块，但可运用开关电源限制芯片。(2) S可通过沟通调压器变更Ui来调整。DC-DC变换器(含限制电路) 只能由Uin端口供电，不得另加协助电源。(3)本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的全部非直流成分，要 求用带宽不小于20MHz模
14、拟示波器(AC耦合、扫描速度20ms/div) 测量l/OPPo(4)本题中电压调整率Su指。2在指定范围内变更时，输出电压Uo的变 更率；负载调整率S/指/o在指定范围内变更时，输出电压Uo的变 更率；DC-DC 变换器效率7=Po/Pin,其中 Po=Uo/o, Pin=UinIin。(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)制作时应考虑便利测试，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 测试结果用附件给出。积分式直流数字电压
15、表(G题)【高职高专组】一、任务在不采纳专用A/D转换器芯片的前提下，设计并制作积分型直流数字电压 表。二、要求1 .基本要求(1)测量范围：10mV2V(2)量程：200mV, 2V(3)显示范围：十进制数01999(4)测量辨别率：ImV (2V档)(5)测量误差：W0.5%5个字(6)采样速率：2 2次/秒(7)输入电阻：21MQ(8)具有抑制工频干扰功能2 .发挥部分(1)测量范围：ImV2V(2)量程：200mV, 2V(3)显示范围：十进制数019999(4)测量辨别率：O.lmV (2V档)(5)测量误差：W0.05%5个字(6)具有自动校零功能（7）具有自动量程转换功能（8）其
16、他三、说明在电路中应有可测得积分波形的测试点。信号发生器（H题）【高职高专组】一、任务设计并制作一台信号发生器，使之能产生正弦波、方波和三角波信号，其系 统框图如图1所示。图1信号发生器系统框图:、要求1.基本要求（1）信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形；（2）输出信号频率在100Hz100kHz范围内可调，输出信号频率稳定度优于 10 3；（3）在1k。负载条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值Kpp在。5V范 围内可调；（4）输出信号波形无明显失真；（5）自制稳压电源。2.发挥部分（1）将输出信号频率范围扩展为输出信号频率可分段调整： 在10Hz1kHz范围内步进间隔为10H
17、z；在1kHz1MHz范围内步进间 隔为lkHz0输出信号频率值可通过键盘进行设置；（2）在50Q负载条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值在05V范围 内可调，调整步进间隔为0. IV,输出信号的电压值可通过键盘进行设置；(3)可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值；(4)其他。三、说明设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的 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可用附件给出。可控放大器(I题)【高职高专组】一、任务设计并制作一个可控放大器，其组成框图如图1所示。放大器的增益可设置; 低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器的通带、截止频率等参
18、数可设置。图1可控放大器组成框图二、要求1.基本要求(1)放大器输入正弦信号电压振幅为10mV,电压增益为40dB,通频带为 100Hz40kHz,放大器输出电压无明显失真。(2)滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率在1kHz20kHz范围 内可调，调整的频率步进为1kHz, 2/处放大器与滤波器的总电压增益 不大于 30dB, R=lkQ。(3)滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率在1kHz20kHz范围 内可调，调整的频率步进为1kHz, 0.5力处放大器与滤波器的总电压增 益不大于30dB, R=lk。(4)截止频率的误差不大于10%。(5)有设置参数显示功能。2、发挥部分