2012“TI杯”北京工业大学电子设计竞赛练习题1(精)

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2012“TI杯”北京工业大学电子设计竞赛练习题
一、SPWM 波生成电路
6 t+ X+ i- q# a) e; T8 L! Q请使用一片LM324 四运放,实现下述功能(整体框图见下图:
1 Y8 p0 T- M4 |2 R0 Q# K! n1、使用运放,产生一个三角波信号U1,峰峰值为4V,频率为5KHz。
0 h0 A% L6 |. A" e2、使用低频信号源输出一个正弦波信号U2,频率为500Hz,峰峰值为200 mV。
3、设计一个比例加法器,输出信号为U3,U3 = U1 + 10U2
4、设计一个滤波电路,使其可以最大限度地滤除5KHz 的分量,保留500Hz 的分
量,输出
结果为U4,其峰峰值为4~5V 可调。
3 w0 Q  y& l  f5 |5 q5、设计一个比较器电路,对U1 和U4 信号进行比较,输出信号为U5,峰峰值为
3V。
- l. ^7 V4 K! }6 j要求运放使用+12V 单电源供电。
1 t( L8 U4 z0 c6 U$ M: n扩展功能:
1、运算放大器只能使用一片(即四个运放。
2、使用LaunchPad 430单片机,在检测正弦波和三角波的波形参数的基础上,输
出一个
SPWM 波。
' F. ^7 I: v) o8 {3、其他扩展功能。
考核内容:

* Z0 _2 M/ Y; Y& w9 y检查U1~U5 各点的电压输出波形,记录信号的测量参数和波形质量。请预留
" `- p, s% y8 i1 x# gU1~U5 的测试端子。
检查LaunchPad 430单片机输出的SPWM 波。
二、信号检测、波形发生及变换电路
2 N! ?) c, R" I3 M请使用TI 的LaunchPad 430单片机竞赛板、网孔板和LM324 运算放大器,实现
如下功能:
8 @! V& a! t' C1、实现对低频信号源输出的正弦波、三角波和方波信号的检测,信号源输出信
号的幅度为
峰峰值10mV~100 mV,频率从50Hz-1KHz。采用运放进行前期调理,以满足单
片机采集的需要。
2、用单片机和模拟电路结合,产生一个与信号源输出信号同步的信号,在示波器
9 L9 Q" _; k, a0 |# x+ H7 ^上进行显
: u+ c4 y% G0 }示。要求单片机产生的信号与信号源输出信号频率、相位相等,波形类型一致,
! }; O! b) F% r: ^  T幅度成正比(具体量纲自己定义,并作出书面说明。
3、利用示波器的X-Y 方式,分别接信号源输出的正弦波信号和单片机产生的正
弦波信号,
) c) F+ H7 B4 W4 Q0 b6 G* c在示波器显示出李萨茹图形。
1 C6 E% r6 x4 l9 V! Z, L要求运放使用+12V 单电源供电。
; z% m& `1 Q, @2 d! [扩展功能:
1、波形变换:单片机和模拟电路结合,可以输出与信号源输出信号同频、同相
但波形类型
相异的波形,如信号源输出三角波,单片机输出正弦波。
2、扩大可检测信号的频率和幅度范围(在可能的情况下,尽量提高;
5 Z  J0 r4 \2 l$ \3、使用移相电路,实现对信号源输出信号的90°移相。(移相范围可正、可负、
可调更好
4、利用示波器的X-Y 方式,通过单片机输出的两路模拟信号,在示波器上产生
9 d* Z' W! c5 B" K" @自己定义的
2 T4 T0 v" C2 R5 a% ]1 }) p  B+ r图形符号。
4 S; u* L& a, D) i5、其他扩展功能。
2 y5 H1 P- B# Z' h8 T& a/ F三、可变增益放大器设计
8 O( G+ g  p% k3 _5 g1 J请使用TI 的LaunchPad 430单片机竞赛板、网孔板、LM324 运算放大器和一
! C2 f9 U, s0 p" d6 w9 z1 y支双极型或MOS 型三极管。实现下述功能:
1、设计一个正弦波发生器,输出信号的频率为5KHz,幅度为峰峰值1V。
2、设计一个由MSP430 单片机控制的可变增益放大器,可变放大范围1 至20
倍。
3 P3 n8 W) t, K) q' g8 k$ M8 {3、通过按键和发光管的配合,可以步进增加或减小放大倍数。
7 N. P. J& O$ N7 b$ _要求运放使用+12V 单电源供电。
6 i2 m) L2 R) }# s& M6 k扩展功能:
1、通过按键和发光管的配合,可以设定几个固定的放大倍数,分别为衰减2 倍、
放大5 倍
: e2 _$ C; O) W和放大10 倍。
2、扩大增益可调的范围,实现衰减功能。
3、利用LaunchPad 430单片机的USI 资源,实现基于串行通讯的人机接口设计,
完成放大
倍数的设定,输入输出信号参数(如频率、幅度的显示。
4、其他扩展功能。
( L) l( c& s9 z9 g7 ?/ [% Y$ N, [4 d9 s1 H四、其他需要注意的内容
' h: e  W$ `  L. B) M6 W, q1、各种波形发生电路
; p( b: a  c" s& K  f1 U2 g2、基于运放的恒流源电路
) B& A' T1 U) r$ Q, P% ^0 R% v1 z3、各种有源滤波器电路,如低通、高通、带通和带阻及其产生的移相。
4、积分器、微分器
$ y& R" W3 }8 E5、峰值检波
6 b% l. N0 e; V8 O3 [6 T; u6、单片机内部的温度传感器
( O$ [$ ~4 \+ K2 W% t3 E7、TI 单片机低功耗的利用
6 l  i8 W5 }. M. c) H2 N8 C# U; l4 l2012浙江工业大学电子设计竞赛题
1.设计题目
4 Q6 L+ R0 o3 F# @( Q设计一正弦信号产生电路,电路框图如图1 所示。实现以下功能:
6 `6 C. i/ A6 G# O% V" o(1 采用555定时器设计多谐振荡器,产生频率为1kHz、占空比为50%的方波信
5 A6 ~1 |$ d. T- x) s/ q号V1。频率和占空比允许有±5%误差。
( `4 o0 u9 O! b* ]% c. T(2 采用运算放大器设计有源滤波器将V1 转化为同频率的正弦信号V2,要求用
示波器观测V2 无明显失真,V PP=4V,直流偏移量为0。
(3 设计一移相电路,V3 和V2 之间移相900(超前、滞后均可,V3 与V2 幅值一
# X; J7 v5 g9 F致。
图1
实验室只提供的±5V 直流电源、一片555定时器、一片TL082 运放、两只可
( T& f, X8 X! U- K3 w调电位器,电阻电容数量不限。要求预留V1、V2、V3 的测试端口。
2.评分标准
# N9 D* o1 X0 s: I+ J1 B注意:实验室无法提供全系列的电阻电容,可通过对现有电阻、电容串并联得
到。
. b2 S5 }+ I, Q1 R; y  w2012校电子设计竞赛元件清单
& K5 V: C( h" c% @9 u1.实验仪器:示波器、数字万用表、直流稳压电源
4 ]  Y% u7 \1 [0 B8 H2.软件:Multisum 、protel
3.0.5mm焊锡丝(每个实验室两卷
) @, n! R8 A$ w$ }; J4.0.5mm硬芯线(每个实验室红色、黑色各一卷
5.DIP8 集成电路插座500 只
$ A) J; q" _! x, \6.TL082 运放(DIP 封装300只
7.555定时器(DIP 封装300只
8.独石电容
+ M, J1 t3 ]9 r4 c$ c4 X0.1uF、0.01uF 各2000 只
- R  n( f; |" {1000 pF ,2200pF,3300 pF,4700pF,8200 pF,0.033uF各1000只9.1/4W 金属膜电阻
3 e3 W5 Q. Q% X7 A7 }: j0 W4 T, {100、200、510、820、1k、2k、2.2k、3.3k、4.7k、5.1k、6.8k、8.2k、10k、
20k、33k、47k、56k、68k、100k、150k、200k、330k各1000只
" m# G# a( ]$ |: A! l' U8 V10.3296电位器
10k 500 只

7 F1 ?% j0 I3 \3 o
, m; [' i# v) @; b8 i! t% k

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学习一下。