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
0 a6 A) w) c6 T* E% r一、SPWM 波生成电路
; h$ R  p+ k1 {2 n% H请使用一片LM324 四运放,实现下述功能(整体框图见下图:
1、使用运放,产生一个三角波信号U1,峰峰值为4V,频率为5KHz。
0 Z2 i2 n- V2 `4 F; R2、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。
: ?- ~# d( ]( J7 E% ~* C  G8 q% p2 f3、设计一个比例加法器,输出信号为U3,U3 = U1 + 10U2
" @! G+ W" m$ M2 p, L. G4、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
2 H) Q  ]+ b3 J( }& `& H量,输出
7 R9 ?' M7 o9 Y+ p6 n$ [; ?2 \1 c结果为U4,其峰峰值为4~5V 可调。
; o0 N: k7 w1 L8 w+ b5、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。
0 b: T5 r& K) K, @) T6 W要求运放使用+12V 单电源供电。
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。
3、其他扩展功能。
9 f- q. w! n) s2 B3 B# g考核内容:
$ ?, V. D/ P* S' ?; p( f
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
U1~U5 的测试端子。
检查LaunchPad 430单片机输出的SPWM 波。
/ T  K$ L6 [9 l二、信号检测、波形发生及变换电路
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:
1、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
) ]1 K; X1 ^8 Y( ]. H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
9 c( C: e0 B/ X0 J片机采集的需要。
7 _- J. X& M( m. R2、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
上进行显
, ?- J& q: _8 r% ]" d  C# r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,
幅度成正比(具体量纲自己定义,并作出书面说明。
1 y4 P5 o$ w, x8 p/ {% I3、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,
1 @3 a0 Y' M2 J4 T& J在示波器显示出李萨茹图形。
! z6 k% T/ }( T. P要求运放使用+12V 单电源供电。
- c- f* x# _, e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
% }1 e; |/ L9 A. x/ `6 z! O% ]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。
; o5 W! u+ M1 h2 ~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;
" P9 h9 \) H+ m- S: v" j" S3、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
自己定义的
6 p. J" Z- e3 [( I0 C7 P" q图形符号。
" D7 g2 P+ w" ^+ v" r5、其他扩展功能。
! z1 N6 U8 l5 a# m/ @, m/ U' F三、可变增益放大器设计
; q! Z  m! v8 p  I/ f9 W. X请使用TI 的LaunchPad 430单片机竞赛板、网孔板、LM324 运算放大器和一
支双极型或MOS 型三极管。实现下述功能:
! ^* j* L9 ?) U: H  D; e1、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。
7 {$ j! M3 K" c# a0 y6 O  b! T3、通过按键和发光管的配合,可以步进增加或减小放大倍数。
' _1 O$ n2 |. A7 e( H要求运放使用+12V 单电源供电。
扩展功能:
8 t3 T1 ^( B- T1、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、
6 h( D6 H: W* v* r, C" C4 ?! y放大5 倍
; K& M  X& B* s) [7 }- g和放大10 倍。
" {1 h! {$ k% O  r* j6 m" [* S2、扩大增益可调的范围,实现衰减功能。
$ D* t& [6 d. B  [8 j3、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,
9 k* o+ w3 \% Z! p" F/ a$ ]+ l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。
四、其他需要注意的内容
( \. {) G" h( q1、各种波形发生电路
6 j1 [$ h7 ]/ b$ z1 l$ }5 I6 {2、基于运放的恒流源电路
3、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
2 q4 M( _! q6 c3 P8 e5、峰值检波
. D# V3 w' Z) S! S9 ~6、单片机内部的温度传感器
: O6 J9 y/ J( `, L( ^9 ?/ n7、TI 单片机低功耗的利用
2012浙江工业大学电子设计竞赛题
, v1 s9 W& e4 u4 x3 @1.设计题目
5 h1 r4 v2 t; J0 ^2 C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:
(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
号V1。频率和占空比允许有±5%误差。
(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
- {9 ]0 y( [5 |. s: V) ~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
; N3 x' T7 x- i/ z" H0 T/ r; F" p调电位器,电阻电容数量不限。要求预留V1、V2、V3 的测试端口。
, R, C# k4 t+ x6 K4 F1 H# M2.评分标准
/ O" S5 f6 i& s8 m+ v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。
; n8 Z7 x: j2 c; k! G- i- N2012校电子设计竞赛元件清单
1.实验仪器:示波器、数字万用表、直流稳压电源
+ {( V( `, r6 C9 k2.软件:Multisum 、protel
3.0.5mm焊锡丝(每个实验室两卷
, A/ l0 z, O& o4.0.5mm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
6.TL082 运放(DIP 封装300只
7.555定时器(DIP 封装300只
, {9 N$ i& v, M8.独石电容
0 C6 u" ]0 c' B! M0.1uF、0.01uF 各2000 只
5 a; R1 |6 M4 D1000 pF ,2200pF,3300 pF,4700pF,8200 pF,0.033uF各1000只9.1/4W 金属膜电阻
7 _3 ~9 Z% U- u5 k3 _100、200、510、820、1k、2k、2.2k、3.3k、4.7k、5.1k、6.8k、8.2k、10k、
% L; }' B1 S1 P- N+ e4 U8 z# L' T3 G20k、33k、47k、56k、68k、100k、150k、200k、330k各1000只
1 s  \5 J, b5 |( S+ ?10.3296电位器
) X2 m* k  r! k7 ?6 V10k 500 只
$ a: O) k9 v, n# P7 P

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学习一下。