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东南大学05校内竞赛题



东南大学 05 年校内竞赛题 A 题
一, 任务 利用集成运算放大器设计制作一个音频均衡放大器, 音频均衡特 性按 NAB (美国民间广播协会确定的音响特性标准)设计。 二,要求 1. 基本要求 (1)NAB 频响特性如图所示,其中: ① ② τ1 =3180 μS(50Hz) τ2 =120 μS(1.325 kHz)

实用音频均衡放大器的设计与

制作

(2)在 0dB 参考频率(301Hz)处,输入信号幅度 VP = 2mV 时, 要求在 600Ω 负载上输出信号幅度为 VO = 1V。 (3)最低工作频率 ?L =20 Hz,最高工作频率 ?H =10 kHz。 (4)输出正弦信号失真系数≤3%。 (在参考频率时测量) 2。发挥部分 (1)最低工作频率 ?L =10 Hz,最高工作频率 ?H =20 kHz。

(2)在参考频率处, 幅度 Vp = 1mV 时,要求在 600Ω 负载上输 出信号幅度为 Vo = 1V。 (3)失真系数≤1%(在 ? =1 kHz 时测量) 。 (4)其他特色与创新 三,评分意见 项目与指标 基 本 要 求 发 挥 部 分 满分

设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分 50 析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪 器,测试数据及测试结果分析 实际制作完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 50 20 10 10 10

.

B题
一, 任务

简易晶体管特性图试仪

晶体管特性图试仪的测试原理如下:

阶梯电压

用合适的阶梯电压加至晶体管的基极,在晶体管的基极产生若干 级大小不等的基流,晶体管在每级基流作用下,其 uce 自小到大扫描 一次,并将此电压加到示波的 X 轴,同时,将晶体管的输出电流信 号 ic 加到示波管的 Y 端,从而得到该晶体管的 ic-uce 特性。 利用普通示波器作为显示器件设计一个简易晶体管特性图试仪 二, 要求 1. 基本要求 该晶体管图示仪能稳定地显示晶体管的如下特性: (1) 小功率 NPN 晶体管的 ic-uce 特性(共发射极组态) X 轴——uce ,1V/格 Y 轴——ic ,1mA/格 显示特性簇共 8 条曲线,每条曲线对应的基极电流 ib 步进 10μA。 功耗电阻 250Ω (2) 小功率 NPN 晶体管的 hfe ,即 ic-ib 特性(共发射极组态) X 轴——ib,10μA/格 Y 轴——ic ,1mA /格 显示特性簇共 8 点

功耗电阻 250Ω (3) 小功率硅稳压二极管 ( 稳压值小于 8 伏 ) 的反向伏安特 性(即稳压特性) X 轴——ud ,1V/格 Y 轴——id,1mA/格 功耗电阻 250Ω (4)小功率硅二极管的正向伏安特性 X 轴——ud ,0.1V/格 Y 轴——id,1mA/格 功耗电阻 250Ω 2. 发挥部分 能稳定地显示晶体管的如下特性: (1) 小功率 N 沟道耗尽型场效应晶体管的 id-uds 特性 (共源组 态) X 轴——uds ,1V/格 Y 轴——id ,0.5mA/格 显示特性簇共 8 条曲线,栅极电压 ugs,增量 0.2V / 级 功耗电阻 1kΩ。 (2) 小功率 PNP 晶体管的 ic-uce 特性(共发射极组态) X 轴——uce ,1V/格 Y 轴——ic ,1mA/格 显示特性簇共 8 条曲线,基极电流 ib,10μA/级 功耗电阻 250Ω (3) 小功率 NPN 对管 ( 如 2SC1815 ) 的共发组态 ic-uce 特性 (即双簇特性,如图所示) X 轴——uce ,2V/格 Y 轴——ic ,1mA/格 显示特性簇共 8 条曲线,基极电流 ib 步进 10μA 功耗电阻 250Ω。

iC 7 6 5 4 3 2 1 uCE 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(4)其他特色与创新 三, 评分意见 满分

项目与指标 基 本 要 求 发 挥 部 分

设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分 50 析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪 器,测试数据及测试结果分析 实际制作完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 四, 其他 50 10 10 10 20

示波器的 X、 幅度旋扭应按要求 Y (如 X 轴 1V/格, 轴 1mA/ Y 格)调整。

C 题 实用直流放大器的设计
在许多工业农业现场测量过程中,常需要对一些高内阻、弱信号 传感器的输出信号进行放大处理。 信息包括在从直流成份到几十赫兹 带宽内,但不可避免地混有工频和工频谐波干扰。据此提出直流放大 器的设计制作任务,自行提供检测用等效信号源。 一, 任务 设计并制作一个直流放大器。其原理如下图所示。
被 测 直 流 信 号 直流放大器 RL 50Ω

稳 电

压 源

二, 1.

要求 基本要求

在输入幅度为 10~100mv 的直流信号(带有工频干扰) ,等效负 载 RL=50Ω的条件下,直流放大器应满足: (1) 输出电压幅度为 1~10V; (2) 输入阻抗大于 10MΩ; (3) 共模信号抑制比优于 100dB; (4) 输入端短路接地时,输出电压为零; (5) 输入信号频率 0~30Hz, 在此频带范围内电压增益不均 匀性小于 0.5% (6) 在混有 200mV 串模工频干扰时,输出电压纹波系数小 于 1%。 被测直流信号由带有工频干扰的直流信号源提供。 2. 发挥部分: (1) 直流电压增益的测试: (a) (b) 确定测试方案,设计测试电路; 列出直流放大器的测试步骤;

(c) (a) (b) (a) (b) (c) 三, 评分意见

测试结果。 确定测试方案,说明测试原理; 设计测试电路;并列出测试步骤和结果。 确定测试方案,说明测试原理; 设计测试电路;并列出测试步骤; 列表计算测试结果。

(2) 输入阻抗的测试:

(3) 共模抑制比的测试:

(4) 其他特色与创新

项目与指标 基 本 要 求 发 挥 部 分

满分

设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分 50 析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪 器,测试数据及测试结果分析 实际制作完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 完成第(4)项 50 20 10 10 10

D 题 电网干扰发生器
一, 二, 任务 要求 设计制作一个信号发生器,模拟电网中的干扰。

1. 基本要求 (1) 产生频率可设定 (可用数字显示方式) 的单相正弦波信号, 频率范围 45~55Hz,分辨率 1Hz,精度 0.1Hz, 峰-峰 4V, 负载 100Ω~∞ (2) 在正弦波上叠加峰值大于 30 伏的脉冲干扰, 脉宽小于 1ms (越窄越好) ,每周波中不多于一个干扰脉冲,相位可调。 (3) 在正弦波上叠加脉冲群,峰-峰值大于 2V,每组个数在(2~8) 范围内可调,干扰脉冲宽度小于 0.1ms(越窄越好),组间 隔时间在 10ms 内可调。 2. 发挥部分 (1) 用滤波器滤除上述 2,3 干扰, 基波相位延时 < 4ms(越小 越好), 滤波后有效值-原基波有效值 < 2% 原基波有效值 (2) 设计能在干扰条件下工作的的测频装置 分 辨 率 0.01Hz , 频 率 跳 动 ≤ 0.1Hz, 测 量 间 隔 周 期 ≤ 100ms。 (3) 其他特色与创新

三,

评分意见 满分

项目与指标 基 本 要 求 发 挥 部 分

设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分 50 析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪 器,测试数据及测试结果分析 实际制作完成情况 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 50 25 15 10

E 题 悬挂运动控制系统
一、任务
在一图板上,固定两个滑轮,两只电机通过吊绳和滑轮可以吊起并控制一物 体运动。物体的形状不限,质量大于 100 克。物体在图板上的运动范围为大于 60cm×80cm。物体上固定有画笔,当物体在电机控制下运动时,可以在图板上 画出运动轨迹。图板上标有间距为 2cm 的座标线,座标线宽约为 2mm。

二、要求
1、基本要求: (1)控制物体在 60cm×80cm 的范围内作非单纯直线或折线自由运动; (2)控制物体作圆周运动; (3)现场设置目的地座标,控制物体到达所设置的目的地。

2、发挥部分 (1)现场设置 5~8 个座标,物体根据设定座标的先后次序,依次到达这些座 标点,构成一个运动轨迹; (2)运动过程中,随时显示物体的座标位置; (3)其它。

三、评分标准
项目与指标 满分 设计与总结报告:方案比较、设计与论证,理论分析与 50 基 本 要 求 计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试 数据及测试结果分析 完成第(1)项 完成第(2)项 完成第(3)项 发 挥 部 分 完成第(1)项 完成第(2)项 其他创新 10 20 20 20 20 10

四、说明
1、物体的运动轨迹以画笔画出的痕迹为准。 2、根据物体运动轨迹与预期轨迹吻合程度、圆滑程度和完成运动的迅速程度 判分。 3、测试时,物体第一次开始运动前允许手动协助将物体定位;物体开始运动 后,不得再次手动干预物体的运动或触及运动物体。 4、可以通过键盘或其它输入设备设定运动轨迹座标,或启动某种运动;运动 过程中不得以任何方式人为控制物体运动。



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