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
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。
3 Z8 R& a7 r  H9 O/ Q8 ~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
! f) p) B& w5 ?4 h结果为U4,其峰峰值为4~5V 可调。
1 J* w+ W, J2 L+ v2 O0 I* F5、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。
! f& K8 n( X1 H7 f0 ?$ J9 k要求运放使用+12V 单电源供电。
5 D- |( a- k) R" h. d扩展功能:
% K1 b) G/ i1 ?1 S& q1 h1、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
  P- W$ o& O/ |/ S出一个
SPWM 波。
3、其他扩展功能。
考核内容:
% d/ U- u! T8 a8 m) O; y2 X
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。
0 E3 o  T' h) z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
如下功能:
( V6 j. W/ |: R- t; E9 C! 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
" G7 y' x) v; C5 a1 ]! W1 C' Q7 O: n9 D号的幅度为
( y0 {# ~! ]8 e8 D3 ?0 j$ e* M3 R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
& s6 h/ r9 U! e$ `. k  R片机采集的需要。
6 }( I" l3 i6 b9 x2、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
/ ]. q% D( w# O: M8 }9 l. X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,
8 V2 K! t$ g. |) y' Y幅度成正比(具体量纲自己定义,并作出书面说明。
. Q6 Y- ^4 l' J! K& |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
- R# v& g8 [% @; H/ n, B7 N弦波信号,
在示波器显示出李萨茹图形。
要求运放使用+12V 单电源供电。
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
2 v3 B# D& H0 K+ ~2 ?, s8 `/ [但波形类型
- Y! w! Y" L7 z相异的波形,如信号源输出三角波,单片机输出正弦波。
+ T7 d4 {/ K6 K2、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;
7 ?$ W4 Y: t& g. z4 \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、
( J/ |4 O4 k8 U- `3 w0 u可调更好
; |0 V2 H; r/ E- X# D2 b' ~: m% `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
, T, ]' |# T1 w1 N" y5 r! B自己定义的
7 z8 o4 k4 }( K( ^5 B  I) b图形符号。
5、其他扩展功能。
三、可变增益放大器设计
请使用TI 的LaunchPad 430单片机竞赛板、网孔板、LM324 运算放大器和一
" `/ m0 V8 G6 X% [) }5 H  R支双极型或MOS 型三极管。实现下述功能:
- C# `0 @( Y! |# L* L* _' P1、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。
7 x' }7 S5 Z! N2、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
" `+ a" N6 \# f倍。
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。
# b1 Q" F6 y, M! s要求运放使用+12V 单电源供电。
7 c) E" i0 q$ }$ ?8 z  n0 z) {1 {7 p: a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、
! x3 G. G# k; V) O: V8 l放大5 倍
9 E2 Z' M0 k6 z) a8 _9 q1 e和放大10 倍。
& O. k5 g3 g( q* \6 f0 N2、扩大增益可调的范围,实现衰减功能。
! W5 u3 O  @( ]( F3、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
& m. z$ e/ r% G( a" c- F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 y$ t3 P; m5 P/ X7 G7 L1、各种波形发生电路
9 x- M2 i, C+ _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。
7 \: Q" E) ]' f4、积分器、微分器
$ I; o# m" ?7 U7 R. K( g5、峰值检波
6、单片机内部的温度传感器
3 s& b: u7 X  E& @) Z7、TI 单片机低功耗的利用
2012浙江工业大学电子设计竞赛题
7 y* G6 ?& X+ m0 s1.设计题目
, n/ `. L  C4 x* O3 @: [( k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。
+ e( ?: p* h3 S2 h) h2 X(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
) J4 E7 B" h+ c5 }. I示波器观测V2 无明显失真,V PP=4V,直流偏移量为0。
, L; J% K5 c+ U& y% ^8 M) A(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
致。
1 G, ?* p4 g; v7 W3 u, F' z图1
6 U: w' ]4 U3 A# t6 J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
调电位器,电阻电容数量不限。要求预留V1、V2、V3 的测试端口。
. j) M( v: J; M7 v/ {% s2.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
到。
9 Y9 z& E; v$ T! I' D7 t2012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
; c2 G; o0 |  g( N2.软件:Multisum 、protel
3.0.5mm焊锡丝(每个实验室两卷
* V# Q' c- U0 l4.0.5mm硬芯线(每个实验室红色、黑色各一卷
1 w. |) _- @1 c5.DIP8 集成电路插座500 只
6.TL082 运放(DIP 封装300只
5 h6 D- g4 N# }6 Z+ ]7.555定时器(DIP 封装300只
6 W+ }  B* W  s0 C' g3 S, u$ E  E8.独石电容
0.1uF、0.01uF 各2000 只
1000 pF ,2200pF,3300 pF,4700pF,8200 pF,0.033uF各1000只9.1/4W 金属膜电阻
& y8 _) v1 L: P' {7 l% Y. d100、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
10.3296电位器
10k 500 只


5 ?6 f; z( F8 C2 z) q$ q

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学习一下。