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
1 h" d* \- i0 G& B$ e5 B9 r/ T一、SPWM 波生成电路
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。
2、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。
" O% k- y) z' e' Z, {3、设计一个比例加法器,输出信号为U3,U3 = U1 + 10U2
' \  G3 X) [# j' `1 @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。
5、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
3 S1 o7 w4 X4 V8 ?3V。
0 y. i1 N9 Q% G, Z- P9 l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。
- x5 p. \, w! i: ?7 Z6 \! a- N' L$ |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
! @$ X8 M% M" m# A出一个
7 D" ]( s( a5 vSPWM 波。
3、其他扩展功能。
考核内容:

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
/ X. s1 M, T6 [1 l6 S' pU1~U5 的测试端子。
1 K3 H+ r2 c+ X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
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
! k/ _; [. `3 ?" c如下功能:
, W' _9 f& O& V3 F; D7 N1、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
& ]( X/ ?+ m- c! ~. E片机采集的需要。
* b9 m; V/ p( z' q  |8 }& 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
. B' @: d  u" j- w/ i* U上进行显
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,
/ S; ~: D; ?( I$ B% G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
$ s3 f% Q* _: B" C5 G弦波信号,
0 u) |  A+ n( K' Z6 h+ m/ M在示波器显示出李萨茹图形。
要求运放使用+12V 单电源供电。
/ r9 @5 w5 i' m7 K& U扩展功能:
/ Q6 C5 _0 Z( l7 L) |7 `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
4 u1 L: I' P9 d) P6 b4 X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;
9 {4 r0 u" v7 U5 W0 f* _, }- H2 Q" q3、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
图形符号。
" O: g; B  L4 Z9 Z1 Z5、其他扩展功能。
三、可变增益放大器设计
$ x2 X, h. S9 ]请使用TI 的LaunchPad 430单片机竞赛板、网孔板、LM324 运算放大器和一
( z, H' |1 ?; [. [0 D) R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。
% t9 b* \- d& t8 c) Q9 {5 L$ f0 E3、通过按键和发光管的配合,可以步进增加或减小放大倍数。
: E8 Q' K4 p; L1 J  P8 \要求运放使用+12V 单电源供电。
4 Y+ U8 X/ ~' t3 s" e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
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。
四、其他需要注意的内容
1、各种波形发生电路
2、基于运放的恒流源电路
- G' ?" ]3 W& r$ Q9 d3、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。
; A- j! I- U- k" @) V4、积分器、微分器
5、峰值检波
6 }1 P1 e! L8 o4 G6、单片机内部的温度传感器
7、TI 单片机低功耗的利用
2012浙江工业大学电子设计竞赛题
1.设计题目
$ ~# v( L. G, c4 P  y4 l- {1 _# W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:
, N' R3 H' a% m1 F(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
) B' J: K& |) J) z7 b! n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。
$ G* [& v5 W2 G(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
: |+ C* |, t" P' F* a" N7 u致。
! ?+ A7 W4 e) [5 \) ~% X4 Y) i图1
% H6 C" R, y' E8 d# _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
7 Y, |' w; P' ~3 r+ _调电位器,电阻电容数量不限。要求预留V1、V2、V3 的测试端口。
" o% j( J% y$ m1 K) t2.评分标准
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
+ r6 l5 ~- w) H+ X6 }到。
2012校电子设计竞赛元件清单
# Z7 p2 N  ~6 ]1.实验仪器:示波器、数字万用表、直流稳压电源
6 I& J' Z( s* U5 ^2 L$ I2.软件:Multisum 、protel
3.0.5mm焊锡丝(每个实验室两卷
4.0.5mm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
, Y% I6 A. F! A% Z' ]0 t+ m$ O( r6.TL082 运放(DIP 封装300只
  c2 R* F1 S$ ^3 J+ d$ T7.555定时器(DIP 封装300只
1 ?- U- P$ z3 r4 e  [. |5 U8.独石电容
$ L& [+ g  s1 C0.1uF、0.01uF 各2000 只
) g% L- |. J0 F- ^9 y/ X+ U9 k- L1000 pF ,2200pF,3300 pF,4700pF,8200 pF,0.033uF各1000只9.1/4W 金属膜电阻
5 F5 h  G# e: T: V2 X: e100、200、510、820、1k、2k、2.2k、3.3k、4.7k、5.1k、6.8k、8.2k、10k、
$ g4 h. E3 `; d# q. i20k、33k、47k、56k、68k、100k、150k、200k、330k各1000只
0 ]1 r, F2 ^* U. A& \/ i9 q7 R10.3296电位器
10k 500 只
+ P- M% h2 k8 S& b) [8 }

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