2015年全国大学生电子设计竞赛(E题)80MHz-100MHz频谱仪

80MHz~100MHz 频谱分析仪（E 题）福州大学物理与信息工程学院杨威汤鸿黄锦雄【本科组】摘要本系统的设计由锁相环、混频电路、频率测量、AD采样几部分组成。

设计采用锁相环为本振，NE602为相乘器混频，465K滤波器滤波。

输入信号与本振源相乘后，输出的信号经465K滤波器滤出465K的信号，然后将465K信号分别输入第二套锁相环与单片机STM32中，两套锁相环确定输入信号频率，单片机确定输入信号电压，再由LCD屏幕显示出来，实现频谱仪的制作，经测试，多项性能指标均完成设计任务并有所拓展。

关键字：锁相环、频谱分析仪、混频器、滤波AbstractThis system consists of PLL,mixer circuit,frequency-mearsuring circuit,AD converter circuit.This system take PLL as the sourse, multiplier NE602 as the mixer, filter. We multiply the input siganl with the sourse ,send them to the 465k-filter and finally take them to the second PLL and MCU(STM32). We use the two PLLs to determine the frequency of the input signal. We display the result using the LCD.Key words:PLL、spectrum analyzer、mixer、smoothing1、系统方案设计1.1 整体方案设计方案一：FFT法。

这种频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。

它的频率范围受到ADC采集速率和FFT运算速度的限制。

2015年全国大学生电子设计竞赛数字频率计（F题）【本科组】时间：2015年8月15日摘要本作品以FPGA和STM32F103ZET6设计了一台闸门时间为1s的数字频率计，作品主要由主控模块、放大器模块、FPGA模块、电源模块及TFT显示模块构成。

为了满足测频对小信号的要求，系统采用电压反馈放大器OPA847搭建二级放大电路对小信号进行放大处理；通过FPGA模块对高频信号进行计数，达到了测频率、测周期等功能。

由STM32F103ZET6接受FPGA传来的信号，再进行数据处理，控制TFT模块显示相关测量数据。

最后，通过对作品进行实测，得到的实验数据表明，本设计达到了预期在功能和精度方面的要求。

关键字：FPGA，STM32，小信号放大，频率计。

AbstractIn this work, a digital frequency meter is designed by FPGA and STM32F103ZET6, which is composed of main control module, amplifier module, FPGA module, power module and TFT display module. And gate time is 1s. In order to meet the requirements of small signal frequency measurement, the system uses the voltage feedback amplifier OPA847 to set up the two stage amplifier circuit to amplify the small signal. Through the FPGA module, the high frequency signal is counted, and the function of the frequency and cycle is reached. The signal that is received by FPGA is processed by STM32F103ZET6, and the data processing is controlled by TFT module. Finally, the experimental results show that the design can meet the requirements of the function and precision.Keywords: FPGA, STM32, small signal amplification, frequency meter.一、方案选择与论证1、主控模块方案选择方案一：利用STM32单片机作为主控芯片直接进行数据采集和处理，其优点是硬件电路比较简单。

2015年全国大学生电子设计竞赛数字频率计（F题）2015年8月15日数字频率计（F题）大连东软信息学院参赛队员：张佳鹏宋岩谭贻凯摘要：本频率计由OPA656和LM319运放芯片搭建放大和比较器电路，使50mV-1V的正弦波信号放大整形成单片机能够识别的TTL电平信号，并由STM32F407MCU为主控芯片，通过捕获信号的上升沿来对信号进行频率统计，并通过中断计数的方式对两路经放大后的方波的时间间隔进行测量，统计结果通过OLED液晶屏进行显示，并能通过I/O口电平的输入选择频率测量和时间间隔的测量。

关键词:频率时间间隔信号放大宽频运算放大器高速比较器。

目录数字频率计（F题） (I)大连东软信息学院参赛队员：张佳鹏宋岩谭贻凯 (I)摘要： (I)关键词: (I)1系统方案 (3)1.1 运算放大器的论证与选择 (3)1.2 正弦波测量方法的论证与选择 (3)1.3 提高仪器灵敏度的论证与选择 (4)2 系统原理分析 (4)2.1 OPA656 运算放大器原理 (4)2.2 LM319 比较器原理 (5)3电路与程序设计 (5)3.1 电路设计 (5)3.1.1 系统设计 (6)3.2 程序设计 (6)4 测试方案和测试结果 (7)4.1测试方法 (7)4.2 测试结果 (8)4.3 结果分析 (9)参考文献 (9)附录 (9)数字频率计（F题）【本科组】1系统方案本系统主要由电源模块、运算放大模块、比较器模块、控制显示模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1 运算放大器的论证与选择方案一：LM358LM358是双运算放大器。

内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。

它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

LM358最小识别电压变化为2mV，运放宽度为1Hz~1.1MHz，与本题的50mV~1V 的1Hz~10MHz的信号不符，故不可用。

2015年全国大学生电子设计大赛F题-数字频率设计报告2015年全国大学生电子设计竞赛数字频率计（F 题）【本科组】2015年8月15日摘要频率计是数字电路中的一个典型应用，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。

该系统由信号输入电路、数据处理电路和显示电路构成，可实现数字频率计的测频率、周期、占空比、脉宽等各项功能。

以FPGA为核心处理数据最更大程度地提高了精度。

经过综合测评，发现该系统具有高分辨率、输入频率量程宽、测量精度高和输出稳定等特点。

关键词：FPGA 频率计高精度等精度高带宽AbstractFrequency meter is a typical application of digital circuit, computer, communications equipment, audio, video, and other areas of the scientific research production indispensable measuring instrument, the role of frequency measurement in science and technology research and practical application is increasingly important.The system consists of signal input circuit, data processing circuit and display circuit, which can realize the digital frequency meter measuring frequency, cycle, pulse rate, pulse width and so on various functions.The FPGA as the core processing improves the accuracy of data is the greater.Through the comprehensive evaluation, found that the system has high resolution, wide input frequency range, high measurement accuracy and stable output.Keywords: FPGA、Frequency meter、High precision、equal precision、High bandwidth目录目录 (2)第一章设计任务与要求 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 设计要求 (4)1.2.1 基本要求 (4)1.2.2 发挥部分 (4)第二章方案讨论与选择 (5)2.1方案设计 (5)2.1.1方案一 (5)2.1.2方案二 (5)2.2方案选择 (6)第三章理论分析与计算 (6)3.1 总体分析 (6)3.2各项被测参数 (7)3.2.1 等精度测量的原理： (7)3.2.2 等精度测量的实现 (7)3.2.3 等精度数字频率计误差分析 (8)3.3 宽带通道放大器分析 (8)3.4 提高仪器灵敏度的措施 (8)第四章硬件电路与程序设计 (9)4.1 硬件电路 (9)4.1.1前置信号输入电路 (9)4.1.2 主控FPGA (10)4.1.3显示模块 (10)4.1.4电源模块 (10)4.2 程序设计 (11)4.2.1 FPGA处理数据程序框图 (11)第五章测试方案与结果 (11)5.1 测试方案与测试结果 (11)5.1.1 测试方案 (11)5.1.2 测试结果 (11)5.2测试结果分析 (17)参考文献 (17)附录 (18)1、核心器件 (18)2、输入电路图 (18)3、FPGA顶层设计图 (19)4、实物图展示 (22)第一章设计任务与要求1.1 设计任务设计并制作一台闸门时间为1s的数字频率计。

2015年全国大学生电子设计竞赛80M~100M频谱分析仪（E题）2015年8月15日摘要本系统为简易频谱分析仪，主要由两部分电路构成。

一是锁相环信号源，二是频谱检测电路。

两者都采用IAP15L2K61S2作为控制芯片。

锁相环主要是由压控振荡器产生频率然后经分频反馈，改变变压二极管的值，从而达到输出信号频率稳定的目的。

系统工作原理是由锁相环产生特定频率，与输入信号进行混频，输出信号中含有两者的频差信号。

再经过一个Q值很高，中心频率为这个频差的带通滤波器，滤除其它频率分量，最后经过一个检波电路，就可以得到一个直流信号。

对应频率的幅度越大，检测到的直流信号也越大，进而达到对输入信号频谱分析的目的。

但每次采集到的信号会对应两个频率的其中一个，故用单片机进行不断扫描，做出判断，得到准确的对应频率，并画出频谱图，读出谐波分量个数。

关键字：频谱分析锁相环混频滤波目录1系统方案................................................. ....- 4 -1.1 锁相环本振源的论证与选择................................................................................. - 4 -1.1.1环路滤波器............................................................................................... - 4 -1.1.2压控振荡器............................................................................................... - 4 -1.3 混频器的论证与选择............................................................................................. - 4 -1.4 带通滤波电路的论证与选择................................................................................. - 4 -2系统理论分析与计算........................................... - 5 -2.1 锁相环的分析....................................................................................................... - 5 -2.1.1 鉴相器与分频器........................................................................................... - 5 -2.1.2 环路滤波器................................................................................................... - 5 -2.1. 3 压控振荡器.................................................................................................. - 6 -2.1.4 衰减器的计算............................................................................................... - 6 -2.2混频器的计算.......................................................................................................... - 6 -2.3放大器的计算.......................................................................................................... - 6 -2.4带通滤波器的计算.................................................................................................. - 6 -2.5滤波路的计算.......................................................................................................... - 6 -3电路与程序设计............................................... - 7 -3.1电路的设计.............................................................................................................. - 7 -3.1.1系统总体框图................................................................................................ - 7 -3.1.2 锁相环系统框图与电路原理图................................................................... - 7 -3.1.3 衰减器电路................................................................................................... - 8 -3.1.4混频电路........................................................................................................ - 8 -3.1.5滤波电路........................................................................................................ - 8 -3.1.4电源................................................................................................................ - 8 -3.2程序的设计.............................................................................................................. - 8 -3.2.1程序功能描述与设计思路............................................................................ - 8 -3.2.2程序流程图.................................................................................................... - 9 -4测试方案与测试结果........................................... - 9 -4.1测试方案.................................................................................................................. - 9 -4.2 测试条件与仪器................................................................................................... - 10 -4.3 测试结果及分析................................................................................................... - 10 -4.3.1 锁相环本振源输出频率和幅度范围测试................................................. - 10 -4.3.2测试分析与结论.......................................................................................... - 10 -5参考文献 .................................................. - 10 -1系统方案根据题目要求，本系统设计主要由锁相环本振源模块、可控衰减模块、乘法器混频模块、带通滤波模块、检波模块、单片机控制模块、电源模块等组成，下面分别论证这几个模块的选择。

2003年2005年2007年一、基本仪器清单1、基本仪器清单1、基本仪器清单20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入）20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入）60MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器低频信号发生器（1Hz~200kHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）信号发生器（1kHz~15MHz）高频信号发生器（1MHz~35MHz）高频信号发生器（1MHz~35MHz）高频信号发生器（1MHz~40MHz频率特性测量仪（可选）函数发生器数字相位计（可选）低频毫伏表低频毫伏表低频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表普通频率计普通频率计普通频率计3位半数字万用表位数字万用表五位半数字万用表（电压表）四位半数字万用表电感、电容测试仪（或Q表）秒表秒表秒表单片机开发系统及EDA开发系统单片机开发系统及EDA开发系统单片机开发系统及EDA 开发系统失真度测试仪失真度测试仪直流稳压电源直流稳压电源10米卷尺2米卷尺交流电压表和电流表（5A）单相自耦调压器（>500W）游标高度尺单相自耦调压器（>200W）二、主要元器件清单2、主要元器件清单2、主要元器件清单单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器）单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器）单片机最小系统板（仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器、A/D、D/A）可编程逻辑器件下载板（仅含可编程芯片、下载电路、配置存储器）A/D、D/A变换器A/D、D/A转换器A/D、D/A转换器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器可编程逻辑器件可编程逻辑器件及其下载板可编程逻辑器件及其下载板显示器件显示器件显示器件电动玩具车（外形尺寸：长≤35cm；宽≤15cm）小型电动车（最大尺寸300mm×200mm，高度不限小型电动机小型电动机开关二极管高频变容二极管小型继电器小型继电器小型继电器模拟开关高频磁芯传感器（光电传感器、超声传感器、金属探测传感器、红外传感器等）光电传感器光电传感器 角度传感器康铜、锰铜电阻丝康铜、锰铜电阻丝话筒、耳机隔离变压器（>250W，220V/60V)隔离变压器（>150W，220V/18V）DDS集成芯片DDS集成芯片1MHz采样频率的8位A/D转换器漆包线（直径不大于1mm）三、赛题三、赛题三、赛题200320052007电压控制LC振荡器（2003年A 题）正弦信号发生器（2005年第七届A题）音频信号分析仪（2007年A题本科组）宽带放大器（2003年B题）集成运放参数测试仪（2005年B题）无线识别装置（2007年B题本科组）低频数字式相位测量仪（2003年C题）简易频谱分析仪（2005年C题）数字示波器（2007年C题本科组）简易逻辑分析仪（2003年D 题）单工无线呼叫系统（2005年D题）程控滤波器（2007年D题本科组）简易智能电动车（2003年E 题）悬挂运动控制系统（2005年E题）开关稳压电源（2007年本科组E题）液体点滴速度监控装置（2003年F题）数控直流电流源（2005年F题）电动车跷跷板（2007年F题本科组）三相正弦波变频电源（2005年G题）积分式直流数字电压表（2007年G题高职高专组）信号发生器（2007年H题高职高专组）可控放大器（2007年I题高职高专组）电动车跷跷板（2007年J题高职高专组）2009年2011 年20131、基本仪器清单1、基本仪器清单1、基本仪器清单20MHz普通示波器（双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入）20MHz 普通示波器（双通道，外触发输入，有X 轴输入）100MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器60MHz双通道数字示波器低频信号发生器（1Hz~1MHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）低频信号发生器（1Hz~1MHz）标准高频信号发生器（1MHz~30MHz，可输出1mV 小信号）标准高频信号发生器（1MHz~100MHz，可输出1mV小信号）高频信号发生器（1MHz~40MHz）函数发生器函数发生器（10 MHz，DDS）函数发生器（10 MHz，DDS）低频毫伏表低频毫伏表低频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表高频毫伏表普通频率计100 MHz 频率计100 MHz频率计四位半数字万用表四位半数字万用表五位半数字万用表秒表秒表秒表单片机开发系统及EDA开发系统单片机开发系统及PLD 开发系统单片机开发系统及PLD开发系统失真度测试仪失真度测试仪直流稳压电源直流稳压电源2米卷尺扫频仪（15MHz）扫频仪（20MHz）低频扫频仪量角器量角器100℃温度计温度计数字式单相电参数测量仪2、主要元器件清单2、主要元器件清单2、主要元器件清单单片机最小系统板单片机最小系统板单片机最小系统板R5F100LEA（瑞萨MCU）AD9854ASQA/D、D/A转换器A/D、D/A 转换器A/D、D/A转换器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器运算放大器、电压比较器、乘法器可编程逻辑器件及其下载板可编程逻辑器件及其下载板可编程逻辑器件及其下载板显示器件显示器件显示器件小型电动车小型电动车小型步进电机小型电机变容二极管（2pF~30pF）变容二极管（30pF~100pF）小型继电器小型继电器小型继电器电子开关高频磁芯光电传感器光电传感器，角度传感器，超声传感器，红外收发管光电传感器 角度传感器 超声传感器 红外收发管漆包线漆包线工频隔离变压器：额定功率50W，3个绕组变比n1:n2:n3=20:10:1,电流依次为I1=1.5A、I2=3A、I3=0.1A电阻器：30Ω/30W，36Ω/30W 滑线变阻器（100Ω/2A、10Ω/5A）滑线变阻器（50Ω/2A）无线收发模块无线收发模块大功率电阻（2Ω/36W、10Ω/36W 等）小型直流风扇带防撞圈的四旋翼飞行器（外形尺寸：长度≤50cm，宽度≤50cm；续航时间大于10分钟）三、赛题三、赛题三、赛题200920112013光伏并网发电模拟装置（2009年A题）开关电源模块并联供电系统（2011年A 题）（本科组）单相AC-DC变换电路（A题）声音引导系统（2009年B题）基于自由摆的平板控制系统（2011年B 题）（本科组）四旋翼自主飞行器（B题）宽带直流放大器（2009年C 题）智能小车（2011年C 题）（本科组）简易旋转倒立摆及控制装置（C题 ）无线环境监测模拟装置（2009年D题）LC谐振放大器（2011年D题）（本科组）射频宽带放大器（D题）电能搜集充电器（2009年E 题）简易数字信号传输性能分析仪（2011年E 题）（本科组）简易频率特性测试仪（E题）数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）帆板控制系统（2011年 F 题）（高职高专组）红外光通信装置（F题）低频功率放大器（2009年G题高职高专组）简易自动电阻测试仪（2011年G 题）（高职高专组）手写绘图板（G题）LED点阵书写显示屏（H题）直流稳压电源及漏电保护装置（L题）（高职高专组）模拟路灯控制系统（2009年I题高职高专组）简易照明线路探测仪（K题）（高职高专组）电磁控制运动装置（J题）（高职高专组）。

南华大学黄智伟备战2015 全国大学生电子设计竞赛无线电类赛题分析三、无线电类作品 3.1 “无线电类”赛题分析3.1.1 历届的“无线电类”赛题在11届全国大学生电子设计竞赛中，“无线电类”赛题共有7题，也有将电压控制LC振荡器（2003年，A题）（该题划在信号源类），LC 谐振放大器（2011年，D题本科组）（该题划在放大器类）和射频宽带放大器（2013年， D题，本科组）（该题划在放大器类）划分在此，称为“高频无线电类”。

“无线电类”赛题如下：z 简易无线电遥控系统（1995年C题） z 调幅广播收音机（1997年D题） z 短波调频接收机（1999年D题） z 调频收音机（2001年F题）z 单工无线呼叫系统（2005年D题） z 无线识别装置（2007年B题，本科组）z 无线环境监测模拟装置（2009年D题，本科组）1997年～2001年由于是SONY公司赞助的，所以都有收音机的赛题，从2003年起，赛题涉及到的范围就宽多了。

目前已出赛题的频率范围在几MHz ~ 40MHz之间。

注意：设计制作“无线电类”赛题是不允许采用现成的RF模块的。

而在一些“控制类”作品中也会使用到RF模块，在这些赛题中是允许使用现成的RF模块的。

3.1.2历届“无线电类”赛题的主要知识点从最近几届的赛题来看，主攻“无线电类”赛题方向的同学除了需要掌握模拟电路、数字电路、单片机电路和电子测量电路的知识外，还需要了解：z RF（射频）接收电路设计与制作 z RF（射频）发射电路设计与制作z RF（射频）小信号放大器电路设计与制作z RF（射频）功率放大器（A~E类）电路设计与制作 z RF（射频）信号检测电路设计与制作 z LC 振荡器电路设计与制作z VCO（压控振荡器）电路设计与制作 z PLL（锁相环）电路设计与制作 z DDS电路设计与制作z FM调制与解调电路设计与制作 z ASK调制与解调电路设计与制作 z FSK调制与解调电路设计与制作 z 电路之间的阻抗匹配设计与制作 z 天线阻抗匹配的设计与制作 z 电感线圈的设计与制作z RF 电路的PCB设计与制作例1：简易无线电遥控系统（1995年C题）：要求设计并制作无线电遥控发射机和接收机。

2015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2015年8月24日8:00正式开始，8月24日15:00结束。

（2）本科组和高职高专组的综合测评队共用此题。

（3）综合测评以队为单位采用全封闭方式进行，现场规则按《综合测评纪律与规定》执行。

（4）综合测评结束时，制作实物及《综合测评测试记录表》，由全国专家组委派的专家分别封存，交赛区保管。

多种波形产生电路使用题目指定的综合测试板上的555芯片、74LS74芯片和一片通用四运放324芯片，设计制作一个频率可变的可输出方波I、方波II、三角波、正弦波I、正弦波II的多种波形产生电路。

给出方案设计、详细电路图和现场自测数据波形(一律手写、3个同学签字、注明综合测试板编号)，与综合测试板一同上交。

1.设计制作要求使用555时基电路产生频率为20kHz-50kHz的方波I作为信号源；利用此方波I，可在四个通道输出4种波形：每通道输出方波II、三角波、正弦波I、正弦波II中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为600欧姆。

2.五种波形的设计要求（1）使用555时基电路产生频率为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，产生频率为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，产生频率为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、三角波和正弦波输出波形应无明显失真（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%。

3．电源只能选用+10V单电源，由稳压电源供给。

不得使用额外电源。

4．要求预留方波I、方波II、三角波、正弦波I、正弦波II和电源的测试端子。

郑州轻工业学院题目：2015 年电赛测评试题姓名：王苗龙专业班级：电信13-01学号：541301030134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。

80MHz～100MHz频谱分析仪（E题）【本科组】摘要本系统采用MSP430F5529为主控器件，采用锁相环频率合成芯片ADF4110、三阶RC低通滤波器和压控振荡芯片MAX2606实现稳定的本振源，产生本征频率在90MHz～110MHz的恒定正弦信号；采用乘法器AD835实现对输出信号幅度的调整；同样采用AD835实现被测信号与本征信号的混频，经过低通滤波得到混频后的低频量由单片机上的ADC进行采样，能在80MHz～100MHz频段内扫描并显示信号频谱和主信号频率，并且够测量全频段内部分杂散频率的个数。

经测试，本系统实现了题目要求的全部功能，且人机交互友好。

关键词：锁相环；ADF4110；频谱仪；一、方案论证（一）方案比较与选择1.基于锁相环的本振源方案一：采用MC145152+MC12022+MC1648L构成的锁相环电路MC145152芯片是摩托罗拉公司生产的锁相环频率合成器专用芯片，需要配合前置分频器MC12022和压控振荡器MC1648及环路滤波器共同组成稳定的锁相环频率合成电路，最高可以达到225MHZ的输出。

方案二：采用ADF4110+MAX2606构成的锁相环路。

ADF4110芯片是ADI公司生产的内部集成了数字鉴频鉴相器和编程预分频器的PLL芯片，其最高工作频率可达550MHz,集成度高，只需外接一个环路滤波器和VCO即可完成一个完整的锁相环系统，VCO选择MAX2606，输出频率为70-150MHz，满足题目要求。

方案选择：方案一外围电路更为复杂，增大了调试难度；方案二中电路集成度高，而且所有参数都通过三线接口实时配置调整，芯片体积，消耗功率都更小。

综合考虑，选择方案二。

2.混频电路方案一：三极管混频电路。

利用三极管的非线性特性，本征信号和被测信号通过三极管混频电路产生不同组合的频率分量，再通过LC中频带通滤波实现混频方案二：采用模拟乘法器AD835。

其基本功能是实现W=XY+Z，该乘法器芯片可以实现250MHz 范围内信号的混频。

全国大学生电子设计竞赛历届题目第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 2 - 题目一简易数控直流电源 ................................................................................................................. - 2 - 题目二多路数据采集系统 ................................................................................................................. - 3 - 第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 4 - 题目一实用低频功率放大器 ............................................................................................................. - 4 - 题目二实用信号源的设计和制作 ..................................................................................................... - 5 - 题目四简易电阻、电容和电感测试仪.............................................................................................. - 5 - 第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛题目................................................................................... - 6 - A题直流稳定电源 ............................................................................................................................. - 6 - B题简易数字频率计.......................................................................................................................... - 7 - C题水温控制系统................................................................................................... 错误!未定义书签。