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
$ ], s/ V* o; G/ f+ D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。
& n% [/ n3 |, S2、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。
* k( k! k  o$ N, {4 }6 t3、设计一个比例加法器,输出信号为U3,U3 = U1 + 10U2
; d8 O! {9 C3 l8 o+ @# |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
6 a2 X# T" {8 ~2 t$ m# Q( X1 N+ q量,输出
结果为U4,其峰峰值为4~5V 可调。
" Z' K  L* D  @/ d) _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
( P3 I3 {( e/ t' ?; c! u  @3V。
1 i1 `9 Y4 A/ l: \. g! @& n要求运放使用+12V 单电源供电。
扩展功能:
4 Q5 T8 [, V! Z. X3 q, R/ U1、运算放大器只能使用一片(即四个运放。
; A: n% [/ U* X" r4 p' K2、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
' a/ N4 C' u7 K+ q  Y出一个
; m. P/ J8 t9 w; ~* l5 L0 ]: E8 PSPWM 波。
  @! D. D0 x7 g, S3、其他扩展功能。
- x! y6 K4 Q' q* s. B% K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
U1~U5 的测试端子。
% Y% p, h4 a- o+ S$ h, e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
1 J1 X& d3 q  b6 Y- U+ J2 _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:
# W. u1 g  K0 m1、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
: P% p5 i1 }! f2 b0 t" e$ R; M上进行显
0 k1 c. {3 b' w% S+ [/ B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,
$ K- X% _+ k2 }: b- U) n+ y幅度成正比(具体量纲自己定义,并作出书面说明。
0 h* D! x7 R  R1 U- A3、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,
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:
  v+ a3 _2 y/ _" A% K" K1、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
5 e6 S. G# J* p( q& o' Z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;
" W9 i! ?4 j, B8 Z4 |6 C3、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
5 z) x, h& J* ~6 n4、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: t  x) F, s9 d/ C0 Z自己定义的
8 M2 d9 |/ S" W8 N1 q图形符号。
5、其他扩展功能。
- N3 q9 R; f5 s% a三、可变增益放大器设计
/ |( I# q9 g  ^5 \9 d. s2 q' o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:
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。
4 |: s$ F+ S. p' O% E$ s- ^$ j3、通过按键和发光管的配合,可以步进增加或减小放大倍数。
要求运放使用+12V 单电源供电。
) O5 M+ i5 f" ?' z2 ^( @" T9 Y/ F1 W扩展功能:
. Y( @4 o4 P4 o1、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。
7 p/ J( w( B) ]4 ]6 L2、扩大增益可调的范围,实现衰减功能。
" t0 {: }; ?; ~" P3、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。
+ D+ K/ S2 O4 V8 Z! @) O# M4、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
3 N+ Y& c6 R7 k* C- {3 ]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
' I; \% {! a. l3 [! k; b5、峰值检波
( n2 h  l& N( c& X6、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
4 Y" r5 J9 S4 X7 {  L+ r9 Q: @1.设计题目
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
8 a: V2 F% F6 H" A( e8 l: F6 m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。
: b9 ?7 K" u9 h+ s6 v4 p" i  |  x$ H9 [(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
( d  x3 h) g; E- c/ V致。
  Y. d4 }2 x" Q) w' v" |& G图1
9 c& e' m% `. B0 Y' q7 B1 F. A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
; h3 \8 `2 q+ I( T8 T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
  y7 ~, _/ |0 E1 r! n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。
. w) [; O! o3 ]; c0 ~& j2012校电子设计竞赛元件清单
8 F3 ^9 r! m( i' W1.实验仪器:示波器、数字万用表、直流稳压电源
$ U1 ^; ]( _, o2.软件:Multisum 、protel
' p9 m7 `* ]5 G3 F$ S% _, G5 Q3.0.5mm焊锡丝(每个实验室两卷
! b/ T8 t  T: O5 x  L2 B. i) k. i4 P# N4.0.5mm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
$ {* h( {6 J. w; p; p6.TL082 运放(DIP 封装300只
7.555定时器(DIP 封装300只
/ ^, w0 M) X7 D$ f8 s8.独石电容
, K8 W4 o$ k; M3 e0.1uF、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
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
' u* C0 e+ \; \' B! B10.3296电位器
6 r) {. ^, P( d; e& R. _9 L  s10k 500 只


. T3 H% h" I! p% w/ u6 g* a

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