电子设计大赛综合测评题课程设计解析
- 格式:doc
- 大小:1.71 MB
- 文档页数:19
2015年电子设计大赛综合测评试题电子技术课程设计题目: 2015年电赛测评试题姓名:王苗龙专业班级:电信13-01学号: 4院(系):电子信息工程学院指导教师:卫锋泽会完成时间: 2015年10月 29日轻工业学院课程设计任务书题目 2015年电子设计大赛综合测评试题专业电信工程13-1 学号 4 王苗龙主要容、基本要求、主要参考资料等:主要容1.阅读相关科技文献。
2.学习电子制图软件的使用。
3.学会整理和总结设计文档报告。
4.学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1、使用555时基电路产生频率20kHz-50kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅰ;2、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅱ;3、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的三角波;4、产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ;5、产生输出频率为250kHz,输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ;方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真(使用示波器测量时)。
频率误差不大于5%;通带输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
主要参考资料1.何小艇,电子系统设计,大学,2010年8月2.福安,电子电路设计与实践,科学技术,2001年10月3.王澄非,电路与数字逻辑设计实践,东南大学,1999年10月4.银华,电子线路设计指导,航空航天大学,2005年6月5.康华光,电子技术基础,高教,2006年1月完成期限: 2015年10月30日指导教师签章:专业负责人签章:2015 年 10月26日2015年电子设计大赛综合测评试题摘要模拟电路中,多种波形产生电路属于信号的运算与处理电路,它主要由信号产生电路、信号运算电路、信号处理电路构成。
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件,可通过一定数目的电容、电阻构成多谐振荡器。
放大器的应用[摘要]集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号,下限频率可到零;又能放大交流信号,上限频率与普通放大器一样,受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。
集成运放和外部反馈网络相配置后,能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系,故而称它为“运算”放大器。
本课程设计的基本目标:使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路,电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块,每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建,通过理论计算分析,最终实现规定的电路要求。
[关键词]运算放大器LM324、加法器、滤波器、比较器目录一、设计任务 (3)二、设计方案及比较 (4)1. 三角波产生器 (4)2. 加法器 (5)3. 滤波器 (5)4. 比较器 (7)三、电路设计及理论分析 (7)四、电路仿真结果及分析 (12)1.U端口 (12)1o2.U端口 (13)1i3.U端口 (13)2i4.U端口 (14)2o5.U端口 (14)3o五、总结 (15)一、设计任务使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1(a ),实现下述功能: 使用低频信号源产生Hz f V t f u i 500)(2sin 1.0001==π的正弦波信号, 加至加法器的输入端,加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ,1o u 如图1(b )所示,1T =0.5ms ,允许1T 有±5%的误差。
图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。
2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量,选出0f 信号为2o u ,2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号,用示波器观察无明显失真。
2o u 信号再经比较器后在1k Ω 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。
电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源,由稳压电源供给。
不得使用额外电源和其它型号运算放大器。
郑州轻工业学院电子技术课程设计题目: 2015年电赛测评试题*名:***专业班级:电信13-01 学号: ************ 院(系):电子信息工程学院指导教师:曹卫锋谢泽会完成时间: 2015年10月 29日郑州轻工业学院课程设计任务书题目 2015年电子设计大赛综合测评试题专业电信工程13-1 学号 541301030134 姓名王苗龙主要内容、基本要求、主要参考资料等:主要内容1.阅读相关科技文献。
2.学习电子制图软件的使用。
3.学会整理和总结设计文档报告。
4.学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1、使用555时基电路产生频率20kHz-50kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅰ;2、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅱ;3、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的三角波;4、产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ;5、产生输出频率为250kHz,输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ;方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真(使用示波器测量时)。
频率误差不大于5%;通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
主要参考资料1.何小艇,电子系统设计,浙江大学出版社,2010年8月2.姚福安,电子电路设计与实践,山东科学技术出版社,2001年10月3.王澄非,电路与数字逻辑设计实践,东南大学出版社,1999年10月4.李银华,电子线路设计指导,北京航空航天大学出版社,2005年6月5.康华光,电子技术基础,高教出版社,2006年1月完成期限: 2015年10月30日指导教师签章:专业负责人签章:2015 年 10月26日2015年电子设计大赛综合测评试题摘要模拟电路中,多种波形产生电路属于信号的运算与处理电路,它主要由信号产生电路、信号运算电路、信号处理电路构成。
2019年全国大学生电子设计竞赛综合测评题综合测评注意事项(1)综合测评于2019 年8 月19 日8:00 正式开始,8 月19 日15:00 结束。
(2)本科组和高职高专组优秀参赛队共用此题。
(3)综合测评以队为单位采用全封闭方式进行,现场不能上网、不能使用手机。
(4)综合测评结束时,制作的实物及《综合测评测试记录与评分表》由全国专家组委派的专家封存,交赛区保管。
多信号发生器使用题目制定综合测评板上的一片LM324AD(四运放)和一片SN74LS00D(四与非门)芯片设计制作一个多路信号发生器,如下图所示。
设计报告应给出方案设计、详细电路图、参数计算和现场自测数据波形(一律手写),综合测评板编号及3个参赛同学签字需在密封线内,限2页,与综合测评板一同上交。
u o1U o1————方波U o2————占空比连续可调窄脉冲U o3————正弦波U o4————余弦波一.约束条件1.一片SN74L.S0OD四与非门芯片(综合测评板上自带);2. 一片LM324AD四运算放大器芯片(综合测评板上自带);3.赛区提供固定电阻、固定电容、可变电阻元件(数量不限、参数不限);4.赛区提供直流电源。
二.设计任务及指标要求利用综合测评板和若干电阻、电容元件,设计制作电路产生下列四路信号:1.频率为19kHz~2IkHz连续可调的方波脉冲信号,幅度不小于3.2V;2.与方波同频率的正弦波信号,输出电压失真度不大于5%,峰-峰值(Vpp)不小于1V;3.与方波同频率占空比5%~15%连续可调的窄脉冲信号,幅度不小于3.2V;4.与正弦波正交的余弦波信号,相位误差不大于5°,输出电压峰-峰值(Vpp)不小于1V。
各路信号输出必须引至测评板的标注位置并均需接1kΩ负载电阻(R L),要求在引线贴上所属输出信号的标签,便于测试。
三.说明1.综合测评应在模电或数电实验室进行,实验室提供常规仪器仪表和工具;2. SN74LS00D和LM324AD芯片使用说明书随综合测评板并提供;3.参赛队应在理论设计基础上进行实验调试,理论设计占一定分值,各部分分数(包括理论设计)分配为:方波占10分、正弦波占8分、窄脉冲占6分、正交的余弦波占6分;4.不允许在测评板上增加使用IC芯片,如果增加芯片则按0分记;5.原则上不允许在测评板上增加使用BJT、FET和二极管,如果增加则按3分/只扣分;6.原则上不允许参赛队更换测评板,如果损坏测评板只可更换一次并扣10分;7.各路信号测试应在电路互联且加负载情况下进行,单独模块测试相应得分减半;8.本科组只允许使用单一+5V电源,增加使用直流电源的扣除10分。
郑州轻工业学院电子技术课程设计题目: 2015年电赛测评试题*名:***专业班级:电信13-01 学号: ************ 院(系):电子信息工程学院指导教师:曹卫锋谢泽会完成时间: 2015年10月 29日郑州轻工业学院课程设计任务书题目 2015年电子设计大赛综合测评试题专业电信工程13-1 学号 541301030134 姓名王苗龙主要内容、基本要求、主要参考资料等:主要内容1.阅读相关科技文献。
2.学习电子制图软件的使用。
3.学会整理和总结设计文档报告。
4.学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1、使用555时基电路产生频率20kHz-50kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅰ;2、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅱ;3、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的三角波;4、产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ;5、产生输出频率为250kHz,输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ;方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真(使用示波器测量时)。
频率误差不大于5%;通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
主要参考资料1.何小艇,电子系统设计,浙江大学出版社,2010年8月2.姚福安,电子电路设计与实践,山东科学技术出版社,2001年10月3.王澄非,电路与数字逻辑设计实践,东南大学出版社,1999年10月4.李银华,电子线路设计指导,北京航空航天大学出版社,2005年6月5.康华光,电子技术基础,高教出版社,2006年1月完成期限: 2015年10月30日指导教师签章:专业负责人签章:2015 年 10月26日2015年电子设计大赛综合测评试题摘要模拟电路中,多种波形产生电路属于信号的运算与处理电路,它主要由信号产生电路、信号运算电路、信号处理电路构成。
放大器的应用[摘要]集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号,下限频率可到零;又能放大交流信号,上限频率与普通放大器一样,受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。
集成运放和外部反馈网络相配置后,能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系,故而称它为“运算”放大器。
本课程设计的基本目标:使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路,电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块,每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建,通过理论计算分析,最终实现规定的电路要求。
[关键词]运算放大器LM324、加法器、滤波器、比较器目录一、设计任务 (1)二、设计方案及比较 (2)1. 三角波产生器 (2)2. 加法器 (2)3. 滤波器 (2)4. 比较器 (3)三、电路设计及理论分析 (3)四、电路仿真结果及分析 (4)1.U端口 (4)1o2.U端口 (4)1i3.U端口 (4)2i4.U端口 (4)2o5.U端口 (4)3o五、总结 (4)一、设计任务使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1(a),实现下述功能:使用低频信号源产生Hz f V t f u i 500)(2sin 1.0001==π的正弦波信号, 加至加法器的输入端,加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ,1o u 如图1(b )所示,1T =0.5ms ,允许1T 有±5%的误差。
图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。
2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量,选出0f 信号为2o u ,2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号,用示波器观察无明显失真。
2o u 信号再经比较器后在1k Ω 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。
电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源,由稳压电源供给。
不得使用额外电源和其它型号运算放大器。
郑州轻工业学院课程设计任务书题目 2015年电子设计大赛综合测评试题专业电信工程13-1 学号 541301030134 姓名王苗龙主要内容、基本要求、主要参考资料等:主要内容1.阅读相关科技文献。
2.学习电子制图软件的使用。
3.学会整理和总结设计文档报告。
4.学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1、使用555时基电路产生频率20kHz-50kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅰ;2、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅱ;3、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的三角波;4、产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ;5、产生输出频率为250kHz,输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ;方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真(使用示波器测量时)。
频率误差不大于5%;通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
目录1 设计方案 (1)1 设计方案 (1)2 多波形产生电路设计 (2)2.1 设计原理 (2)2.2 整体流程框图 (2)3 单元电路设计 (3)3.1 555多谐振荡器 (3)3.2 74ls74分频电路 (3)3.3 积分电路 (4)3.4 低通滤波器 (5)3.5 带通滤波器 (6)4 元件参数选择 (8)4.1 555多谐振荡器 (8)4.2 74ls74分频电路 (8)4.3积分电路 (8)4.4低通滤波器 (9)4.5带通滤波器 (9)5 结论 (10)6 个人总结 (11)参考文献 (12)附录1 电路原理图及元件清单 (13)附录2 PCB及实物照片 (14)1 设计方案1 设计方案使用555和外围电路构成多谐振荡器,产生20kHz-50kHz的方波作为信号源,利用此方波作为基本信号。
将基本信号通过电阻分压可得到电压幅度1V、20kHz-50kHz连续可调的方波I;将基本信号通过74ls74双D触发器进行四分频,然后电阻分压得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度为1V的方波II;将方波II通过由LM324四通道运放构成的积分电路,得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的三角波;将方波I通过由LM324四通道运放构成的低通滤波器,得到20kHz-50kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的正弦波I;将基本信号固定频率,然后通过由LM324四通道运放构成的带通滤波器,得到250 kHz左右的正弦波,再通过由LM324四通道运放构成的低通滤波器,得到250k峰峰值8V的正弦波II。
一、历届竞赛赛题解析第一届1994年全国大学生电子设计竞赛题目一、简易数控直流电源二、多路数据采集系统第二届1995年全国大学生电子设计竞赛题目一、实用低频功率放大器二、实用信号源的设计和制作三、简易无线电遥控系统四、简易电阻、电容和电感测试仪第三届1997年全国大学生电子设计竞赛题目A题直流稳定电源B题简易数字频率计C 题水温控制系统D题调幅广播收音机*第四届1999年全国大学生电子设计竞赛题目A题测量放大器B题数字式工频有效值多用表C题频率特性测试仪D题短波调频接收机E题数字化语音存储与回放系统第五届2001年全国大学生电子设计竞赛题目A题波形发生器B题简易数字存储示波器C题自动往返电动小汽车D题高效率音频功率放大器E题数据采集与传输系统F题调频收音机第六届2003年全国大学生电子设计竞赛题目A题电压控制LC振荡器B题宽带放大器C题低频数字式相位测量仪D题简易逻辑分析仪E题简易智能电动车F题液体点滴速度监控装置第七届2005年全国大学生电子设计竞赛题目A题正弦信号发生器B题集成运放参数测试仪C题简易频谱分析仪D题单工无线呼叫系统E题悬挂运动控制系统F题数控直流电流源G题三相正弦波变频电源- - 总结资料纵观历届赛题设计方向大致可以分为四类一功能电路兼控制类系统设计(11项)第一届1994年全国大学生电子设计竞赛题目一、简易数控直流电源第二届1995年全国大学生电子设计竞赛题目一、实用低频功率放大器二、实用信号源的设计和制作第三届1997年全国大学生电子设计竞赛题目A题直流稳定电源第四届1999年全国大学生电子设计竞赛题目A题测量放大器第五届2001年全国大学生电子设计竞赛题目D题高效率音频功率放大器第六届2003年全国大学生电子设计竞赛题目A题电压控制LC振荡器B题宽带放大器第七届2005年全国大学生电子设计竞赛题目A题正弦信号发生器F题数控直流电流源G题三相正弦波变频电源.docin.合指标的要求。
2023全国大学生电子设计竞赛题解析电子设计竞赛一直是大学生们展示创新能力和技术水平的重要平台。
2023全国大学生电子设计竞赛将围绕创新技术和实用性展开,为参赛选手提供一个良好的学习和交流平台。
在本文中,我们将对2023全国大学生电子设计竞赛的题目进行解析,并分享一些解题思路和创新点。
竞赛题目:智能家居控制系统设计题目要求:设计一个智能家居控制系统,实现对家庭电器的远程控制和智能化管理。
系统需要具备以下功能:1. 手机APP远程控制:用户可以通过手机APP远程控制家中的电器,如开关灯、调节温度等。
2. 人体检测传感器:系统能够通过人体感应传感器检测到家人是否在家,并相应地控制电器的开关。
3. 温湿度感应器:利用温湿度传感器实时监测室内温湿度情况,并自动调节空调、加湿器等电器工作模式。
4. 安全报警功能:系统能够通过门窗传感器和烟雾传感器实时监测家庭安全状况,一旦发现异常情况,及时报警。
5. 能源管理功能:系统能够统计家中各个电器的能耗情况,并生成能耗报表,帮助用户合理使用电器,实现节能减排。
解析和思路:一、系统架构设计在设计智能家居控制系统之前,首先需要进行系统架构设计。
可以采用分布式架构,将传感器、控制器和手机APP进行分离,分别负责数据采集、数据处理和用户界面。
二、传感器选择和布局根据题目要求,我们需要选择合适的传感器进行室内环境和人体检测。
例如,可以选择红外传感器、温湿度传感器、门窗传感器和烟雾传感器等。
在布局时,需要考虑合理的位置,以保证传感器能够准确、及时地感知到环境变化和人体活动。
三、数据采集和处理传感器采集到的数据需要进行处理和分析,以提供给用户相应的控制选项和状态反馈。
可以利用微控制器或嵌入式系统来实现数据采集和处理功能,根据传感器的输出数据进行相应的逻辑判断和控制指令生成。
四、远程控制和智能化管理通过手机APP,用户可以远程控制家中的电器。
可以利用无线通信技术,如Wi-Fi或蓝牙,将手机APP与控制器进行连接,实现指令的传输和响应。
大学生电子设计竞赛赛题分析1赛项简介大学生电子设计竞赛(以下简称大赛)是由教育主管部门主办的电子相关专业的传统赛项,每年8~9月份举办一次,由教育部主办的国赛和由各省教育厅主办的省赛轮流交替进行。
因比赛规格高,参赛院校覆盖面很广,几乎所有开设电子类专业的学校都参加,参赛队伍近年来都达1万支以上。
与职业技能大赛不同的是,赛前没有规定比赛内容和范围,直到比赛开始才公布赛题。
比赛共持续4天3夜,不间断进行。
参赛学生每3人为一组,需在规定的时间内制定方案、设计电路、制作电路板、撰写设计报告等。
竞赛采用“半封闭、相对集中”的组织方式进行,比赛期间学生可以查阅有关纸介或网络技术资料,队内学生可以集体商讨设计思想,确定设计方案,分工负责、团结协作,以队为基本单位独立完成竞赛任务;竞赛期间不允许任何教师或其他人员进行任何形式的指导或引导①。
比赛结束后,各个赛点经初步测试优秀的队伍可选送到各赛区指定院校进行正式测试。
如果是国赛年份,还需进行半天左右封闭比赛,成绩好的再选送至全国竞赛组委会制定院校进行复测,并根据复测情况确定获奖名次。
从比赛的赛事规程来看,比赛虽然是公开的,但难度大,技术指标要求高,持续时间相对技能大赛要长。
从最初确定方案到产品制作完成,各项指标都能满足要求的确实不多。
从历年的比赛成绩来看,获奖的比例并不高。
以2015年为例,全国共有1097所高校、13063支代表队,共计39189名同学报名参赛。
其中获得全国一等奖有287支队伍②,占总数的2.2%,可见难度较大。
福建省自参加该项赛事以来,本科组近年来获得全国一等奖的次数逐渐增多,但高职院校参赛获奖很少。
说明高职学生参加该项赛事存在较大困难,主要原因是学生在设计、编程、调试等方面能力训练不足,离赛项要求存在一定差距,需要在平时训练中加以提高。
然而学生的训练只有暑期1个多月的时间,涉及的课程多,知识面广,知识点非常多,要想取得好成绩,必须要有针对性的训练方法,有的放矢才能达到目的。
电子设计大赛综合测评Comprehensive Evaluation of Electronic Design Competition。
Electronic Design Competition is an important platform for promoting innovation and creativity in the field of electronics. It provides an opportunity for students and professionals to showcase their skills and ideas in designing electronic systems. The competition not only encourages participants to apply their theoretical knowledge in practical projects but also enhances their problem-solving abilities and teamwork skills. However, to ensure the quality and fairness of the competition, a comprehensive evaluation system is necessary.The evaluation system for electronic design competition should cover various aspects, including project design, functionality, innovation, presentation, and teamwork. The following are the key components of a comprehensive evaluation system:1. Project Design: The design of the project should be evaluated based on its technical feasibility, practicality, and creativity. The design should demonstrate the participants' understanding of the problem statement and their ability to apply their knowledge to develop a solution. The evaluation should also consider the complexity of the project and the level of sophisticationin the design.2. Functionality: The functionality of the project is a critical aspect of the evaluation. The project should be able to perform the intended function and meet the performance requirements. The evaluation should include testing the project's performance under different conditions and scenarios.3. Innovation: The evaluation should consider the level of innovation demonstrated in the project. The project should demonstrate a unique and creative approach to solving the problem statement. The evaluation should also consider the potential impact of the project on the fieldof electronics.4. Presentation: The participants' ability to present their project is an essential aspect of the evaluation. The presentation should be clear, concise, and engaging. The evaluation should consider the quality of the presentation, including the use of visual aids, the clarity of the message, and the ability to answer questions.5. Teamwork: The evaluation should consider the participants' ability to work as a team. The team should demonstrate effective communication, collaboration, and division of tasks. The evaluation should also consider the level of participation of each team member and their contribution to the project.The evaluation system should be transparent and objective. The judges should be experts in the field of electronics and have no bias towards any participant. The evaluation should be based on a set of predefined criteria and scoring system. The scores should be calculated based on the performance of the project and the participants'ability to meet the evaluation criteria.In conclusion, a comprehensive evaluation system is necessary for the electronic design competition to ensure the quality and fairness of the competition. The evaluation system should cover various aspects, including project design, functionality, innovation, presentation, and teamwork. The evaluation should be transparent and objective, and the judges should be experts in the field of electronics. The electronic design competition provides an excellent opportunity for participants to showcase their skills and ideas and contribute to the advancement of the field of electronics.。
2019年电⼦设计竞赛综合测评解析及仿真(原创)2019年电⼦设计竞赛综合测评解析及仿真(原创)本⼈⾃⼰根据电赛题做的仿真,完全原创,转载请注明出处。
另外本⼈近期有时间,可接受有偿硬件电路、课设、毕设等指导。
本⼈为某985⼤学控制学科与⼯程硕⼠,有较强设计能⼒。
欢迎有需要的朋友私聊详谈。
或者简单(主要看耗费时间多少)的问题也可免费帮助解决。
(已上传multisim仿真源⽂件)需要详细理论推导的朋友参考这篇⽂章:1. 设计要求使⽤题⽬指定综合测评板上的⼀⽚LM324AD(四运放)和⼀⽚SN74LS00D(四与⾮门)芯⽚设计制作⼀个多路信号发⽣器,如下图所⽰。
设计报告应给出⽅案设计、详细电路图、参数计算和现场⾃测数据波形(⼀律⼿写),综合测评板编号及3个参赛同学签字须在密封线内,限2页,与综合测评板⼀同上交。
约束条件:1. ⼀⽚SN74LS00D四与⾮门芯⽚(综合测评板上⾃带);2. ⼀⽚LM324AD四运算放⼤器芯⽚(综合测评板上⾃带);3. 赛区提供固定电阻、固定电容、可变电阻元件(数量不限、参数不限);4. 赛区提供直流电源。
设计任务及指标要求:利⽤综合测评板和若⼲电阻、电容元件,设计制作电路产⽣下列四路信号:5. 频率为19kHz ~ 21kHz连续可调的⽅波脉冲信号,幅度不⼩于3.2V;6. 与⽅波同频率的正弦波信号,输出电压失真度不⼤于5%,峰峰值(VPP)不⼩于1V;7. 与⽅波同频率占空⽐5% ~ 15%连续可调的窄脉冲信号,幅度不⼩于3.2V;8. 与正弦波相交的余弦波信号,相位误差不⼤于5°,输出电压峰峰值(VPP)不⼩于1V。
各路信号输出必须引⾄测评板的标注位置并均需接1kΩ负载电阻(RL),要求在引线贴上所属输出信号的标签,便于测试。
说明:9. 综合测评应在模电或数电实验室进⾏,实验室提供常规仪器仪表和⼯具;10. SN74LS00D和LM324AD芯⽚使⽤说明书随综合测评板⼀并提供;11. 参赛队应在理论设计基础上进⾏实验调试,理论设计占⼀定分值,各部分分数(包括理论设计)分配为:⽅波占10分、正弦波占8分、窄脉冲占6分、正交的余弦波占6分;12. 不允许在测评板上增加使⽤IC芯⽚,如果增加芯⽚则按0分记;13. 原则上不允许在测评板上增加使⽤BJT、FET和⼆极管,如果增加则按3分/只扣分;14. 原则上不允许参赛队更换测评板,如果损坏测评板只可更换⼀次并扣10分;15. 各路信号测试应在电路互联且加负载情况下进⾏,单独模块测试相应得分减半;16. 本科组只允许使⽤单⼀+5V电源,增加使⽤直流电源的扣除10分。
郑州轻工业学院电子技术课程设计>@题目: 2015年电赛测评试题姓名:王苗龙专业班级:电信13-01学号: 0134~院(系):电子信息工程学院指导教师:曹卫锋谢泽会完成时间: 2015年10月 29日郑州轻工业学院课程设计任务书题目 2015年电子设计大赛综合测评试题~专业电信工程13-1 学号 0134 姓名王苗龙主要内容、基本要求、主要参考资料等:主要内容1.阅读相关科技文献。
2.学习电子制图软件的使用。
3.学会整理和总结设计文档报告。
4.学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求~1、使用555时基电路产生频率20kHz-50kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅰ;2、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度为1V的方波Ⅱ;3、使用数字电路74LS74,产生频率5kHz-10kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的三角波;4、产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调,输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ;5、产生输出频率为250kHz,输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ;方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真(使用示波器测量时)。
频率误差不大于5%;通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。
主要参考资料1.何小艇,电子系统设计,浙江大学出版社,2010年8月.2.姚福安,电子电路设计与实践,山东科学技术出版社,2001年10月3.王澄非,电路与数字逻辑设计实践,东南大学出版社,1999年10月4.李银华,电子线路设计指导,北京航空航天大学出版社,2005年6月5.康华光,电子技术基础,高教出版社,2006年1月完成期限: 2015年10月30日指导教师签章:专业负责人签章:`2015 年 10月26日2015年电子设计大赛综合测评试题摘要模拟电路中,多种波形产生电路属于信号的运算与处理电路,它主要由信号产生电路、信号运算电路、信号处理电路构成。
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件,可通过一定数目的电容、电阻构成多谐振荡器。
74ls74是一种上升沿双D触发器芯片,可以对信号分频处理。
LM324为四通道运放集成芯片,可以构成信号基本运算电路。
本课程设计的基本目标:使用555多谐振荡器产生方波作为信号源,由74ls74对信号进行四分频处理,由LM324四运放芯片对信号分别独立进行积分运算、低通滤波运算,带通滤波运算从而得到所需波形。
通过理论计算分析,最终实现规定的电路要求,并做成实物,经过反复检测,符合设计要求。
关键词:波形产生分频信号运算信号处理;目录1 设计方案 (1)1 设计方案 (1)2 多波形产生电路设计 (2)设计原理 (2)整体流程框图 (2)3 单元电路设计 (3)555多谐振荡器 (3)74ls74分频电路 (3)积分电路 (4)低通滤波器 (5)带通滤波器 (6)4 元件参数选择 (8)555多谐振荡器 (8)74ls74分频电路 (8)积分电路 (8)低通滤波器 (9)带通滤波器 (9)5 结论 (10)6 个人总结 (11)参考文献 (12)附录1 电路原理图及元件清单 (13)附录2 PCB及实物照片 (14)1 设计方案1 设计方案使用555和外围电路构成多谐振荡器,产生20kHz-50kHz的方波作为信号源,利用此方波作为基本信号。
将基本信号通过电阻分压可得到电压幅度1V、20kHz-50kHz连续可调的方波I;将基本信号通过74ls74双D触发器进行四分频,然后电阻分压得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度为1V的方波II;将方波II通过由LM324四通道运放构成的积分电路,得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的三角波;将方波I通过由LM324四通道运放构成的低通滤波器,得到20kHz-50kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的正弦波I;将基本信号固定频率,然后通过由LM324四通道运放构成的带通滤波器,得到250 kHz左右的正弦波,再通过由LM324四通道运放构成的低通滤波器,得到250k峰峰值8V的正弦波II。
2 多波形产生电路设计设计原理555多谐振荡器:电源接通时,555的3脚输出高电平,同时电源通过R1R2向电容c充电,当c上的电压到达555集成电路6脚的阀值电压(2/3电源电压)时,555的7脚把电容里的电放掉,3脚由高电平变成低电平。
当电容的电压降到1/3电源电压时,3脚又变为高电平,同时电源再次经R1R2向电容充电。
这样周而复始,形成振荡。
74ls74四分频:74LS74是个双D触发器,把其中的一个D触发器的Q非输出端接到D输入端,时钟信号输入端CLOCK接时钟输入信号,这样每来一次CLOCK 脉冲,D触发器的状态就会翻转一次,每两次CLOCK脉冲就会使D触发器输出一个完整的方波,这就实现了二分频。
把同一片74LS74上的两路D触发器串联起来,其中一个D触发器的输出作为另一个D触发器的时钟信号,这就实现了四分频。
LM324:四通道运算放大器,与一定数目的电阻电容可以构成积分电路、低通滤波器、带通滤波器,从而实现信号的运算处理。
整体流程框图图2-1 多波形产生器设计框图如图2-1展示了此多波形产生电路的基本工作流程,经过仿真验证证明此电路的可行性。
3 单元电路设计555多谐振荡器由555定时器和外接元件R1、R2和C构成的多谐振荡器,2脚与6脚直接相连,电路没有稳态,只有两个暂稳态,电路也不需要外加触发信号,利用电源通过R1、R2向电容C充电,使电路产生震荡,电容在1/3VCC和2/3VCC 之间充电和放电,其仿真波形如图3-2所示,实测波形如图3-3所示。
图3-1 555多谐振荡器调节电位器R2的阻值就可以调整所产生方波的频率。
外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性,该电路用少量的元件就可以获得高精度震荡频率和较强的功率输出能力,输出的方波经过电阻分压就得到了稳定的20kHz-50kHz连续可调的方波I。
所以该电路符合设计要求。
图3-2 仿真波形 3-3 实测波形74ls74分频电路一个74ls74 集成芯片有两个D触发器,一个D触发器可以组成一个二分频电路,把其中的一个D触发器的Q非输出端接到D输入端,时钟信号输入端CLOCK 接时钟输入信号,这样每来一次CLOCK脉冲,D触发器的状态就会翻转一次,每两次CLOCK脉冲就会使D触发器输出一个完整的正方波,这就实现了信号二分频。
二分频电路输入信号过零上升沿每到来一次二分频器状态翻转一次便可得到二分频,把两个D触发器串联起来,就是四分频电路。
于是基本方波信号就被分频成了5kHz-10 kHz的方波,然后经过分压电路,就得到5kHz-10 kHz的方波幅值为1V的方波II。
74ls74四分频电路原理如图3-4所示,仿真效果如图3-5所示,实测效果如图3-6所示图3-4 分频电路原理图3-5 仿真波形图3-6 实测波形积分电路积分电路可以用来进行波形变换,由于交流信号需要和偏置电压复合,以偏置电压为参考点,交流信号分别位于正负半周,为了使积分输出的波形更稳定,也为了使电路输出振幅符合题意要求,需要设置参考电压。
这里设置的参考电压为,由于只有10V单电源供电,选用5V稳压管,将电压稳到5V,然后进行分压,从而得到参考电压,其电路如图3-7所示。
积分电路是使输出信号与输入信号的时间积分值成比例的电路,积分电路可将矩形脉冲波转换为三角波,积分电路原理如图3-8所示。
图3-7 参考电压图3-8 积分电路电路将5kHz-10kHz连续可调的方波进行积分,得到5kHz-10kHz峰峰值3V 的三角波,其仿真波形如图3-9所示,实测波形如图3-10所示。
图3-9仿真波形图3-9实测波形低通滤波器低通滤波器由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成,其中同相比例放大电路具有输入阻抗高,输出阻抗低的特点。
低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过,但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。
低通滤波器的作用是抑制高频信号,通过低频信号。
简单理解,可认为是通低频、阻高频。
低通滤波器包括有源低通滤波器和无源低通滤波器,无源低通滤波器通常由电阻、电容组成,也有采用电阻、电感和电容组成的。
有源低通滤波器一般由电阻、电容及运算放大器构成,这里所用的是有缘低通滤波器。
低通滤波器电路图如图3-10。
图3-10低通滤波器任何周期信号,都可以看作是不同振幅,不同相位正弦波的叠加。
而贯穿时域与频域的方法之一,就是传中说的傅里叶分解。
此处20kHz-30kHz的方波信号就可以用低通滤波器将其中的正弦波分离出来然后得到电压峰峰值为3V、连续可调的20kHz-30kHz正弦波信号I。
仿真信号如图3-11,实测信号如图3-12。
图3-11 仿真波形图3-12实测波形带通滤波器带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备,也就是通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。
任何一个周期信号都可以展开成傅里叶级数,也就是若干次正弦波之和,根据这一原理,可以用带通滤波器,将频带设置在250kHz左右就可以。
本电路将通频带设置在250kHz+20Hz之间,得到谐波分量,然后再用低通滤波器将高于250kHz的谐波分量滤除,即得到250kHz的正弦波分量。
此处带通滤波器和低通滤波器共同工作对50kHz的方波进行选择分离,得到固定频率250kHz峰峰值8V 的正弦波。
电路如图3-13所示。
图3-13 正弦波选频电路图3-14 仿真波形图3-15 实测波形4 元件参数选择555多谐振荡器555电路要求R1、R2均应大于或等于1kΩ,但R1+R2应小于Ω。
其输出信号的时间参数是:T=tw1+tw2tw1=(R1+R2)*Ctw2=*Cf=1/T所以调节R2的阻值,就可以调节所产生方波的频率,然后调节输出端的滑动变阻器就可以调节所产生方波的幅值。
74ls74分频器分频就是用同一个时钟信号通过一定的电路结构转变成不同频率的时钟信号。
四分频就是通过有分频作用的电路结构,在时钟每触发4个周期时,电路输出1个周期信号。
用一个脉冲时钟触发一个计数器,计数器每计4个数就清零一次并输出1个脉冲,那么这个电路就实现了四分频功能。
Cp接时钟,Q=1,D=/Q=OUT,R=S=0(接地),就是Q端接高电平,D端接Q非,值位复位端都接地。
这就组成了一个二分频D触发器,两个D触发器串联,就构成了四分频器。
积分电路若要进行积分电路信号的积分运算,可选用基本积分电路。
首先确定时间常数τ=RC:τ的大小决定了积分速度的快慢。
其次选择电路元件:当时间常数τ=RC确定后,就可以选择R和C的值,积分电路的输入电阻Ri=R,因此往往希望R的值大一些。