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武汉理工大学考试试题纸（A、B卷）备注：学生不得在试题纸上答题（含填空题、选择题等客观题）一、选择题：（每小题2分，共18分）1、丙类高频功率放大器，要实现集电极调制放大器应工作于（）状态，若要实现基极调制放大器应工作于（）状态。
A）欠压B）过压C）临界2、在电视信号发射中，为了压缩图象带宽采用（）制式平方律调幅器、基极调幅器、集电极调幅器输出均为（）调幅波，平衡调幅器、斩波调幅器、集成模拟相乘器输出均为（）．大信号包络检波可对（）和（）进行解调A）AM B）DSB C）SSB D）VSB3、调幅器、同步检波和变频器都是由非线性器件和滤波器组成，但所用的滤波器有所不同，调幅器所用的为（），同步载波所用的为（），变频器所用的为（）。
A）低通滤波器B）高通滤波器C）带通滤波器D）带阻滤波器4、直接调频的优点（），缺点（）。
间接调频的优点（），缺点（）。
A）频率稳定度高B）频率稳定度低C）频偏小D）频偏大5、要产生频率较高的正弦波信号应采用（）振荡器，要产生频率较低的正弦波信号应采用（）振荡器，要产生频率稳定度高的正弦波信号应采用（）振荡器。
A）LC振荡器 B）RC振荡器 C）晶体振荡器6、正弦波自激振荡器振荡建立过程，晶体管的工作状态是（）。
A）甲类 B）甲乙类 C）丙类 D）甲类－>甲乙类－>丙类7、单边带信号通信的优点是（）。
VSB通信的优点是（）。
A）节省频带，节省能源，抗干扰性强B）节省频带，节省能源，抗干扰性强，解调容易C）节省频带，节省能源，抗干扰性强，难调节8、在调幅接收机中常用（）减小因信号过强引起输出信号的限幅作用造成的失真，并改善接收信号的性能，而在调频接收机中常采用（）提高灵敏度。
两者可采用（）电路减小信号的频率不稳而引起的信号漂移。
A）AGC电路B）AFC电路C）限幅放大器D）自动控制电路9、采用电池供电的无线电发射机末级丙类功放电路工作于临界状态，当供电电池的电压下降时，电路讲向（）状态过渡，当前级推动功率减小时，电路向（）状态过渡，当天线短路时电路向（）状态过渡，当天线折断（开路）时，电路向（）状态过渡。
大学生电子设计竞赛题目方向1）仪器仪表方向：音频信号分析仪：2021年a题数字取样示波器：2021年c题简易频谱分析仪：2021年c题简易逻辑分析仪：2021年d题低频相位测量仪：2021年c题数字存储示波器：2001年b题频率特性测量仪：1999年c题数字工频多用表：1999年b题简易数字频率计：1997年b题轻便rlc测量仪：1995年d题仪器仪表方向训练重点：内容：包含信号产生、采集、存储、分析、处理、显示、控制等信号处理环节中的大部分或全部。
类型：分成时域分析处置和频域分析处置两大类。
难点：强调速度、处理能力、显示性能等。
需要通过构建新技术硬件平台及运用信号处理算法来实现。
系统中的部分任务需要在训练阶段完成。
训练：dds任一信号产生、高速/宽带演示电路、滤波器、高速adc/dac取样与录像、高速数据存储（fifo）、算法（fft、卷积、有关、数字滤波等）、表明技术（lcd、绘图、实时曲线等）、弱实时性mammalian多任务软件设计、fpga/cpld与单片机的USB、仪器仪表原理、各类电参数测量、等内容。
2）电路系统方向：宽带直流放大器：2021年c题轻便程控滤波器：2021年d题正弦信号发生器：2021年a题宽带放大器：2021年b题压往下压l/c振荡器：2021年a题任一波形发生器：2001年a题轻便测量放大器：1999年a题录音与录像系统：1999年e题新颖信号源制作：1995年b题电路系统方向训练重点：内容：偏重概念和指标。
涉及到各类经典单元模块电路，及其基本概念、基本原理和新实现方法、性能指标测试方法等。
类型：分成功能型（轻在新方法）和指标型（轻在崭新设计思路）两大类。
难点：特别强调指标，通常经典设计、通用型ic就是难以完成的。
训练：（程控）放大器、（程控）滤波器、振荡器、dds任一信号产生、基本演示调理电路、电性能指标测试（电阻、增益、频宽…）、拓展设计思路等。
3）功率电子方向：光伏发电演示装置：2021年a题电能搜集充电器：2021年e题开关型稳压电源：2021年e题数控恒流源：2021年f题三相正弦变频电源：2021年g题高效d类放大器：2001年d题直流稳定电源：1997年a题实用音频放大器：1995年a 题功率电子方向训练重点：内容：小电流、大功率、三相电、斩波、dc-ac低电压、dc-dc开关电源、变频驱动、class-d功放、光伏发电、并网、mppt算法,等电力电子领域的新技术。
2007年各项学科（专业）竞赛获奖情况一览
1.2007年全国大学生电子设计竞赛
2.第十一届“外研社杯”全国英语辩论赛
3.浙江省第二届大学生英语演讲赛暨2007年“CCTV”杯全国英语演讲大赛复赛
（浙江赛区）
4.北京第二届国际大学生英语辩论赛
5.浙江省第四届财会信息化大赛
6.浙江省第二届电子商务大赛
7.第三届全国大学生ERP沙盘对抗赛
8.第二届全国大学生广告艺术大赛
9.2007年全国大学生英语竞赛
10.第八届全国大学生英语演讲赛
11.第十届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛
12.宁波市高校大学生软件设计大赛
13.浙江省第六届大学生多媒体作品设计大赛
14.首届“坤和杯”浙江省大学生建筑设计竞赛
15.浙江省大学生高等数学（微积分）竞赛
16.“得力杯”首届潘天寿设计艺术奖
17. 浙江省电子商务大赛（电视精英赛）。
电压跟随器的作用电压跟随器是用一个三极管构成的共集电路，它的电压增益是一，所以叫做电压跟随器。
那么电压跟随有什么作用呢？共集电路是输入高阻抗，输出低阻抗，这就使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。
你可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路，当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。
一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。
所以，电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时也称之为缓冲级。
基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点，在电路中起阻抗匹配的作用。
举一个应用的例子：电吉他的信号输出属于高阻，接入录音设备或者音箱时，在音色处理电路之前加入这个电压跟随器，会使得阻抗配匹，音色更加完美。
很多电吉他效果器的输入部分设计都用到了这个电路。
电压跟随器电压跟随器，顾名思义，就是输出电压与输入电压是相同的，就是说，电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。
电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，一般来说，输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。
输出阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。
在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。
因为，电压放大器的输出阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输入阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。
在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。
起到承上启下的作用。
应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证。
电压跟随器的另外一个作用就是隔离，在HI-FI-（高保真），电路中，关于负反馈的争议已经很久了，其实，如果真的没有负反馈的作用，相信绝大多数的放大电路是不能很好的工作的。
但是由于引入了大环路负反馈电路，扬声器的反电动势就会通过反馈电路，与输入信号叠加。
一、填空题（30分）：1. （6分）由晶闸管构成的三相半波可控整流电路，当输入交流电压为t u ωsin 3112=，纯阻性负载且其值为10R =Ω，当控制角45α=时，输出平均电压为 ，输出的功率因数是 。
2．（6分）由晶闸管构成的单相桥式全控整流电路，当输入交流电压为t u ωsin 1412=，负载为反电动势且直流侧串联平波电抗器，已知60V, L=2E R =∞=Ω，，当控制角30α=时，输出平均电压为 ，输出平均电流为 。
3．（3分）缓冲电路( Snubber Circuit ) 的作用是 。
4．（3分）在交流供电系统中，当基波电流为140A I =，各次谐波电流分别为35792A, 1A, 0.5A, 0.2A I I I I ====, 则电流谐波总畸变THD 为 。
5．（3分）在逆变电路中，对于同一桥臂的开关管要采取“先断后通”的方法，也就是死区时间的设定，其目的是 。
6．（6分）单相桥式电压型逆变电路，180导通角，d 560V U =，则输出电压的基波有效值是 ，当只考虑10次以内的谐波电压时，输出电压的有效值是 。
7．（3分）在SPWM （Sinusoidal Pulse Width Modulation ）控制的三相逆变电路中，设定的开关管的开关频率是20KHz ，逆变电路输出交流电压的频率为400Hz ，那么SPWM 控制电路中载波频率和调制波频率应分别设置为 和 。
二、简答题（60分）：1． （7分）IGBT 在过流及短路过程中，系统如何检测并实施保护的？2． （7分）为什么晶闸管的触发信号通常不使用直流信号？ 3． （7分）试说明有关晶闸管和电力晶体管的关断过程？4． （7分）请叙述电力二极管的反向恢复过程，在高频开关电路中，应选择什么型号的二极管？5． （8分）利用晶闸管SCR 构成的简易照明延时开关电路如图1所示，HL 是灯泡，SB 是开关，试分析此电路的工作原理。
大学生电子设计竞赛题目方向1）仪器仪表方向：音频信号分析仪：2007年A题数字取样示波器：2007年C题简易频谱分析仪：2005年C题简易逻辑分析仪：2003年D题低频相位测量仪：2003年C题数字存储示波器：2001年B题频率特性测量仪：1999年C题数字工频多用表：1999年B题简易数字频率计：1997年B题简易RLC测量仪：1995年D 题仪器仪表方向训练重点：内容：包含信号产生、采集、存储、分析、处理、显示、控制等信号处理环节中的大部分或全部。
类型：分为时域分析处理和频域分析处理两大类。
难点：强调速度、处理能力、显示性能等。
需要通过构建新技术硬件平台及运用信号处理算法来实现。
系统中的部分任务需要在训练阶段完成。
训练：DDS 任意信号产生、高速/宽带模拟电路、滤波器、高速ADC/DAC采样与回放、高速数据存储、算法、显示技术、强实时性并发多任务软件设计、FPGA/ CPLD 与单片机的接口、仪器仪表原理、各类电参数测量、等内容。
2）电路系统方向：宽带直流放大器：2009年C题简易程控滤波器：2007年D题正弦信号发生器：2005年A题宽带放大器：2003年B题压控L/C振荡器：2003年A题任意波形发生器：2001年A题简易测量放大器：1999年A题录音与回放系统：1999年E题实用信号源制作：1995年B题电路系统方向训练重点：内容：偏重概念和指标。
涉及到各类经典单元模块电路，及其基本概念、基本原理和新实现方法、性能指标测试方法等。
类型：分为功能型和指标型两大类。
难点：特别强调指标，通常经典设计、通用IC是难以完成的。
训练：放大器、滤波器、振荡器、DDS任意信号产生、基本模拟调理电路、电性能指标测试、开拓设计思路等。
3）功率电子方向：光伏发电模拟装置：2009年A题电能收集充电器：2009年E题开关型稳压电源：2007年E题数控恒流源：2005年F题三相正弦变频电源：2005年G题高效 D 类放大器：2001年D题直流稳定电源：1997年A题实用音频放大器：1995年A题功率电子方向训练重点：内容：大电流、大功率、三相电、斩波、DC-AC逆变、DC-DC开关电源、变频驱动、Class-D功放、光伏发电、并网、MPPT算法,等电力电子领域的新技术。
在电子设计竞赛中，单片机、FPGA、嵌入式处理器、DSP都可以使用，但对于每个参赛队，如果要求单片机、FPGA、嵌入式处理器、DSP全部都掌握，而且能够在竞赛中熟练的使用是存在一定困难的。
分析历届获奖作品，大多数的作品采用“单片机+FPGA”都可以完成。
嵌入式处理器（俗称的ARM）多是作为一款性能更好的单片机使用，没有使用操作系统。
DSP在获奖作品中也有使用。
1. 单片机的最小系统选型单片机是大学生电子设计竞赛中应用最多的微控制器，从往届获奖作品中来看，有各种不同型号的单片机在作品中被使用，如：AT89C52、AT89S51、AT89S52、MSP430F1611、MSP430F2274、Atmega128、PIC16F628A、ADuC841、C8051F022、W78E51B等等。
根据竞赛要求，单片机（包括FPGA、ARM、DSP）最小系统是可以采用成品板的，通常在赛题要求中会对其提出一些限制性的要求，如“最小系统”主要包含单片机、ADC、DAC、存储器等。
随着新技术新器件的出现，2009年全国大学生电子设计竞赛全国专家组讨论认为竞赛涉及的“最小系统”内涵应随着技术发展而变化，对于这个问题要本着与时俱进的原则，可以通过竞赛命题具体的约束条件予以调控。
责任专家们建议不宜统一给出明确的“最小系统”定义，这样可能会限制学生、束缚命题，但也必须以合适的方式及早向社会表明专家组的基本态度，如竞赛命题对今年的竞赛作品将增加“性价比”与“系统功耗”指标要求，以此方式间接调控参赛学校对准备“万能化”竞赛装置的攀比追逐。
在命题要求中引入“性价比”指标要求，这项建议对于调控“最小系统”使用具有积极作用。
本着节能原则，专家提出设计作品应有“系统功耗”的指标要求。
“系统功耗”是“性价比”的某一量化评测指标，增加这两项指标要求，得到了专家们的普遍首肯。
（/news.asp）根据增加的“性价比”与“系统功耗”这两个指标的要求，设计时应根据赛题需要选择合适的单片机（包括FPGA、ARM、DSP）最小系统，采用不同的最小系统满足设计要求。
中国民航大学2007年硕士研究生入学考试试卷答案科目名称：信号与系统 (A 卷)一、某LTI 因果系统，已知当激励为e 1(t )＝u (t )时， 其零状态响应为r 1(t )＝(3e -t ＋4 e -2t ) u (t )。
求当激 励为e 2(t )时（如图1所示），该系统的零状态响应 r 2(t )。
（10分）解: e 2(t )=3[u (t )- u (t -4)]∴ r 2(t )＝3(3e -t ＋4 e -2t ) u (t ) -3[3e -(t -4)＋4 e -2(t -4)] u (t -4) ＝(9e -t ＋12 e -2t ) u (t ) -[9e -(t -4)＋12 e -2(t -4)] u (t -4)二、某LTI 因果系统的单位样值响应是h (n )=a n u (n )，其中0<a <1。
若激励信号为x (n ) =u (n )- u (n -3)，求系统的零状态响应y (n )。
（11分） 解: x (n )= u (n )- u (n -3) =δ(n )+ δ(n -1)+ δ(n -2)∴ y (n )= x (n )* h (n )=[δ(n )+ δ(n -1)+ δ(n -2)] * h (n ) = h (n ) + h (n -1)+ h (n -2) =a n u (n )+ a n -1u (n -1)+ a n -2u (n -2)三、已知某LTI 因果系统的激励e (t )=sin t ●u (t )，其零状态响应r zs (t )=t [u (t )-u (t -4)]/4，求该系统的单位冲激响应h (t )。
（14分） 解: r zs (t )= e (t )* h (t )= sin t ●u (t ) * h (t )r ’zs (t )= e ’(t )* h (t )= cos t ●u (t ) * h (t ) r ’ ’zs (t )= e ’ ’(t )* h (t )= [δ(t )-sin t ●u (t )] * h (t )= h (t )- e (t )* h (t )= h (t ) - r zs (t ) ∴ h (t )= r ’ ’zs (t )+ r zs (t )=)]4()([4)4()4(41)(41'--+----t u t u tt t t δδδ图1四、已知周期信号f (t )的傅里叶级数表示式为f (t )=1+sin (ω1t )+2cos (ω1t )+cos (2ω1t +π/4)，其中ω1为基波的角频率。
音频信号分析仪（A题）【本科组】一、任务设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。
二、要求1．基本要求（1）输入阻抗：50Ω（2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V（3）输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz（4）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的频率分量的功率值。
）（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。
（6）分析时间：5秒。
应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。
2．发挥部分（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。
（2）输入信号包含的频率成分范围：20Hz～10kHz。
（3）增加频率分辨力20Hz档。
（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。
（5）测量被测正弦信号的失真度。
（6）其他。
三、说明1．电源可用成品，必须自备，亦可自制。
2．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。
完整的电路原理图、重要的源程序、和完整的测试结果用附件给出。
无线识别装置（B 题）【本科组】一、任务设计制作一套无线识别装置。
该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。
阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。
图1 无线识别装置方框图装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。
不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。
装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm 的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。
线圈直径为6.6±0.5 cm （可用直径6.6 cm 左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。
几点要求：1.完美的焊接工艺；2.各种仪器的熟练使用；3.各种常用元器件的识别(种类、材质、参数等等)；4.产用芯片的使用方法和引脚定义(常用运放、比较器、数字电路、AD\DA、电源芯片等等)；5.单片机的使用，说起单片机。
你说你现在在学习郭天祥的教程，那个教程是很实用的。
他那个是做好的成品板子，电路已经固定了，也很适合教学。
但对于你来说，你的思路一定要广，不要受他的思维限制。
现在阶段你先跟着教程学学，作为教学内容已经很好了。
教程嘛，都是单元电路的介绍和使用。
到了后期，要根据学习和掌握情况，你要自己设计出一个系统，把键盘、显示、AD\DA这些常用的东西在一个系统里都用上。
后期，根据老师的建议看需要选择什么单片机。
6.我觉得应该是细节了，焊接工艺可靠程度、电路的布局、PCB的走线、测试点的安置、电路的安装等等，这些都有可能直接给你判死刑。
在学校测得好好的，拿去测试点的路上由于颠簸，电路那里出了问题，到时候你要是做不到如火纯情，直接就手忙脚乱，一个头两个大，直接就挂了。
大概是我第一次参加全国竞赛的时候吧，有个兄弟的电路刚一通电，之间芯片冒了一股青烟随后，随后一直硕大无比的电解电容直接爆炸，直接被测试老师撵出去了。
大概是加电源的时候极性搞反了。
Dare to creat & enjoy！祝你在2011年的第十届全国大学生电子设计竞赛中展示你的风采、获得好成绩。
课程有：《电工电路基础》《低频电子线路》《数字电路》《高频电子线路》《电子测量》《智能仪器原理及应用》《传感器技术》《电机与电气控制》《信号与系统》《单片机接口原理及应用》等等。
所要学习的科目当然不能定局，知识面越广越好，它是对各个科目综合运用的产物，而且要具有非常强的动手和创新能力，对一个人的动手能力有很大的促进作用.学起来不要急于求成，掌握一些基本电路及调试，焊接技术，Protel软件的使用，能制作机器人最好对机械结构方面也要懂些。
很多东西只要学习了不一定什么时候就能用到，不要在学时表面感觉没用就不注重它，那样就犯了很大的错误了。
2007年A题音频信号分析仪本系统基于Altera Cyclone II 系列FPGA嵌入高性能的嵌入式IP核(Nios)处理器软核，代替传统DSP芯片或高性能单片机，实现了基于FFT的音频信号分析。
音频信号分析仪摘要：本系统基于Altera Cyclone II 系列FPGA嵌入高性能的嵌入式IP核(Nios)处理器软核，代替传统DSP芯片或高性能单片机，实现了基于FFT的音频信号分析。
并在频域对信号的总功率，各频率分量功率，信号周期性以及失真度进行了计算。
并在FPGA中嵌入了8阶IIR切比雪夫（Chebyshev）II型数字低通滤波器，代替传统有源模拟滤波器实现了性能优异的音频滤波。
配合12位A/D转换芯片AD1674，和前端自动增益放大电路，使在50mV到5V的测量范围下，单一频率功率及总功率测量误差均控制在1%以内。
关键词：FPGA；IP核；FFT；IIR；可控增益放大Abstract: This system is based on IP core(Nios)soft-core processors embedded in the FPGA of Altera Cyclone II family. Instead of using DSP or microcontroller, we use Nios II to perform a low-cost FFT-based analysis of the audio signal.And we caculated the power of the whole signal,the power of each frequence point that componented the signal.By the way,we anlysised its periodicity and distortion.We also embedded an 8-order Chebyshev II IIR digital low-pass filter to replace the traditional analog Active Filter to perform an excellent audio filter. With 12bit A / D converter chip AD1674, and the front-end automatic gain amplifier, this system’s single-frequency power and total power measurement error is below 1% in 50mV to 5V measurement range.Keyword: FPGA；IP core; FFT;IIR; a utomatic gain amplifier一、方案选择与论证1、整体方案选择音频分析仪可分为模拟式与数字式两大类。
方案一：以模拟滤波器为基础的模拟式频谱分析仪。
有并行滤波法、扫描滤波法、小外差法等。
因为受到模拟滤波器滤性能的限制，此种方法对我们来说实现起来非常困难。
方案二：以FFT为基础的的数字式频谱分析仪。
通过信号的频谱图可以很方便的得到输入信号的各种信息，如功率谱、频率分量以及周期性等。
外围电路少，实现方便，精度高。
所以我们选用方案二作为本音频分析仪的实现方式。
2、FFT计算方式选择方案一：使用VHDL 硬件实现。
FFT的VHDL程序编写难度大，短时内不易实现。
方案二：在FPGA中嵌入Nios II处理器，通过软件实现。
Nios II 支持C语言编程方式，普通的C语言版的FFT稍加改正即可应用到本方案中。
四天之内我们不可能实现一个用硬件实现的FFT算法，因此我们选用方案二。
3、采样电路与A/D芯片选择本设计中要求分析的信号峰峰值范围为100mVp-p～5Vp-p，用8位A/D进行采样，不能满足题目的精度要求，采用12位的A/D芯片AD1674，其分辨率可达到1.2mV（相对于5Vp-p信号），满足了题目要求的5%误差范围。
同时其100K的采样频率也满足本设计中的频率要求。
4、信号调理方案AD1674信号输入满偏电压在双极性时为±5V，即峰峰值10V。
方案一：将输入信号放大2倍，以达到AD1674的满偏输入，以提高A/D 的精度。
但若输入信号都比较小时，采样精度就会下降。
方案二：将前端信号放大调理电路分为几个档，针对不同幅度的信号选择合适的通道进行放大，放大倍数以当前信号中的最大峰值为选择基准。
这样在输入信号比较小时可以选择比较大的放大倍数，以提高A/D采样的精度。
明显方案2优于方案1。
5、采样及滤波方案选择方案一：按照奈奎斯特定律采样，以传统模拟方式滤波。
传统模拟方式或有源滤波芯片难以实现很好的频带外衰减。
从而使运算结果误差增大。
方案二：在A/D前进行简单的抗混叠滤波，以比较高的速率采样，然后在FPGA中用数字滤波器进行精确滤波。
滤波后进行二次采样以减少运算量。
切比雪夫(Chebyshev) II型低通IIR滤波器有平坦的通带，等波纹的抑制频带、适中的过度频带，非常适合于音频滤波。
可以使分析达到很好的精度。
方案二外围电路要求少，实现方便，我们采用方案二。
6、信号功率的计算。
方案一：通过测真有效值的方式实现，应用普通的真有效值检测芯片可以方便的测出信号在一定时间段内的总功率。
但对单个频点处的功率测量无能为力。
方案二：在用FFT得到信号的频谱后根据帕斯瓦尔定律可以很方便的得到信号各频率分量的功率及信号的总功率。
因为本设计中我们可以通过FFT得到信号的频谱，因此方案二最适合本设计。
总体方案确定：经过以上论证我们确定总体设计方案框图如下：图1-1、系统整体方案框图二、系统具体设计与实现1、前端可控增益放大电路及增益控制电路针对音频信号的特点以及题目中对精度的要求，我们选用了特别适合音频信号处理的经典运放NE5532。
峰值保持部分使用普通运放TL084。
信号进入后首先经过一与50欧姆精密电阻并联的跟随器，以满足题目中的50欧姆输入阻抗的要求，同时增强带后级带负载的能力。
然后经过隔直电容进入后级放大电路。
放大电路同时设置了×1，×2,×20，×200，4个放大通道，分别对10Vp-p、5Vp-p、500mVp-p、50mVp-p信号进行不同放大，这样将可测量信号的动态范围扩展到了10mV；电路图见图2-1。
同时通过峰值保持电路记录一个FFT运算周期内的信号峰值，通过与设定的参考电压进行比较以确定信号的峰峰值范围，以作为下一次采样时放大通道的选择参考；控制器通过模拟开关来选择不同的放大通道。
峰值保持电路部分采用精密二极管与充电电容进行信号峰值保持。
为减小电容漏电流对峰值保持的影响，选择了47uF的电容。
每次采样前对读入峰峰值范围并对电容放电以记录下一次的峰峰值。
图2-1、输入信号放大通路图2-2、峰值保持电路2、抗混叠滤波我们选择简单易用的管脚可编程滤波芯片MAX263来实现，该滤波芯片无需外加外围电路，减少了外界环境对其性能的影响。
电路图见附图1-23、A/D转换部分电路见附图1-3。
4、数字滤波及Nios核实现方式见附图2-1。
5、本设计中增加了一分贝测量的附加功能。
三、理论分析与参数设计1、采样频率计算：根据奈奎斯特定律采样率应满足，本题目中信号输入频率最大为10KHz，因此，为进行二次采样，我们的采样率应大于40KHz。
进行FFT的点数按计算。
又因为FFT运算量为2的n次方点时比较容易实现。
在满足频率分辨力并尽量减小运算量的条件下我们可得出某一频率分辨率与采样率的关系。
例如我们设计的频率分辨力为100Hz，则为分辨出10KHz的信号，则，求得N=200,我们取N=256。
其他分辨力类推。
本设计中我们设计了以下四个频率分辨力档：**二次采样速度：原始采样数据经数字滤波后，经二次采样（降低采样率）后的实际采样速度。
2、IIR数字低通滤波器设计在进行FFT运算之前应当尽量避免频谱的混叠，即对带外信号要进行尽可能大的衰减，挈比雪夫(Chebyshev) II型滤波器具有通带内平坦并且衰减速度快的特点。
其相频响应及群延迟特性都比较好。
其转移函数具体系数计算可通过Matlab的Filter Design & Analysis Tool来实现。
得到系数后打开Altera DSP buider，在它的可视化界面中搭建出自己所需的滤波器。
3、信号功率及各频率分量功率计算：连续傅立叶变换下的帕斯瓦尔能量定率为：，离散傅立叶变换下的帕斯瓦尔能量定律为，由此可推出；同时可推出，即可得出个频率分量的功率。
在计算时应当注意补偿因经过滤波器时信号的衰减，以及根据放大倍数还原信号到其实际值。
从而使计算结果更加精确。
4、信号周期性判断及周期测量周期信号的频谱都是谐波离散的，它仅含有的各频率分量，即含有基频（T 为周期信号的周期）和基频的整数倍（n=1，2，3，…）这些频率成份，频谱图中相邻普贤的间隔是基频，周期信号越长，谱线间隔愈小，频谱愈稠密，反之则愈稀疏。
这是周期信号频谱的最基本特点。
因此信号的周期性判断可用以下方式判断：从最小频率点开始观察，若最小频率分辨率点处的频率分量为0（实际不为0，而是一个很小的数值），则这个信号就是周期的。
然后继续向上观察，出现第一个峰值的频率点处既是这个信号的基频。
这种分析方法虽然可以很方便的测出基频大于最小分辨率信号的周期，但是对于基频等于或小于最小频率分辨率的信号的周期性就无能为力了。
要测出基频更小的信号的周期性就要增加FFT的点数。
5、正弦信号的失真度测量方法一般地，正弦波的失真是用失真度，即所有谐波能量之和与基波能量之比的平方根来表示的。
在频域中即可通过一下方式计算：，其中为基波分量的傅立叶系数，、、…为谐波的傅立叶系数。
四、软件设计在本设计中，控制及计算部分都由FPGA来实现。
其中Nios核完成键盘控制，液晶显示、FFT算法实现、功率计算、周期性判断及失真度测量的功能；而自动增益控制、A/D转换控制以及数字滤波器则由VHDL语言实现，以减轻CPU 的负担，同时两部分并行处理提高了系统的速度。
系统框图及流程图如下：图4-1 软件流程图五、指标测试1．调试方法和过程采用模拟电路由前端到后段，数字电路先仿真再试测，先逐个模块测试再连调的办法。
2．测试仪器（见附录三）3．输入阻抗测量使用分压法测量：在系统输入上串联一个的精度0.1%的电阻，用34401A 61/2数字万用表测量精密电阻和系统输入端的电压比值。
用TFG2040 DDS函数信号发生器输出：F=5KHz V p-p=1V 的正弦波用34401A 61/2数字万用表测得精密电阻两端V p-p=0000.501V测得系统输入端电压Vp-p=0000.499V 因此算得输入阻抗为：4．信号总功率及各频率分量功率测量使用两台TFG2040 DDS函数信号发生器产生两路信号叠加后进行测试，现列出一组典型信号测试结果：两路输入电压分别为V p-p1=1.0000V(0.01W),=1KHz,Vp-p2=2.0000V(0.04W),=3KHz。
