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关于公布2014年黑龙江赛区TI杯大学生电子设计竞
赛成绩的通知
各参赛学校：
经过6天4小时的竞赛，2014年黑龙江赛区的TI杯电子设计竞赛已于8月18日结束，19至20日经过黑龙江赛区测试专家组的测试以及后
续黑龙江赛区评审专家组的评审，2014年TI杯电子设计竞赛黑龙江赛区的竞赛成绩已经赛区组委会批准。
本次竞赛共评选出一等奖40个参赛队、二等奖83个参赛队、三等奖107个参赛队。
哈尔滨理工大学赛区统一编号为HLJ-B-071的参赛队荣获本科组TI杯，参赛队员：高晓岩、高嵩岩、焦波龙，指导教师：陈才；黑龙江农垦科技职业学院赛
区统一编号为HLJ-G-019的参赛队荣获高职高专组TI杯，参赛队员：李程瑞、张强、叶广兴，指导教师：刘彦铭。
黑龙江赛区组委会将择期召开颁奖大会，对全体获奖队员和指导教师
颁发获奖证书；对获得TI杯和一等奖的参赛队员和指导教师颁发奖品；对参赛学校的优秀组织工作者给予表彰和奖励。
黑龙江赛区组委会
2014年8月25日。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛赛题-H自动增益控制放大器
V4
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题
H题：自动增益控制放大器（高职）
1.任务
设计一个可以根据输入信号及环境噪声幅度自动调节音量的自动增益控制音响放大器。
2.要求
（1）放大器可以从mp3或信号源输入音频（100Hz~10kHz）信号，可以带600Ω负载或驱动8Ω喇叭（2~5W）。
（20分）（2）当输入信号幅度在10mV~5V间变化时，放大器输出默认值保持在2V±0.2V 内，波动越小越好。
（30分）
（3）能够显示输入信号幅度大小及频率高低。
（10分）
（4）能够在1V~3V范围内步进式调节放大器输出幅度，步距0.2V。
（15分）（5）能够根据环境噪声调整自动调节放大器输出幅度。
（15分）
（6）其他自主发挥设计。
（10分）
（7）设计报告。
（20分）
项目主要内容分数
系统方案方案比较，方案描述 5
设计与论证自动增益控制实现方法
电路设计及参数计算8
测试测试方法与测试结果 5
设计报告结构及规范性摘要，正文结构完整性、内容规范性 2
小计20 3.说明
音响放大器的输出可以在600Ω电阻及喇叭间切换。
共1页，H-1。
，可TI公司19mm“探头进。
探头不得再移动。
（30分）（2）将1角硬币更换成直径约25mm的镀镍钢芯1元硬币（第五套人民币1元硬币），重复要求（1）的探测过程。
定位完成后，定位指针与硬币圆心之间的定位误差应控制在5mm以；探测定位速度越快越好，探测定位总时间不应超过2分钟。
完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动。
（30分）（3）将硬币改为自制圆铁环（用Φ2铁丝绕制），铁环外直径4cm。
重复要求（1）的探测过程，应使定位指针尽可能指向铁环圆心，定位误差应控制在5mm以内；完成定位时给出声-光指示，此后探头不得再移动，探测定位总时间应不超过3分钟。
（30分）（4）其他自主发挥功能。
（10分）（5）3.说明（1）金属物体探测定位装置探头采用AY-LDC1000板（由TI公司提供），可直接用AY-LDC1000板上的覆铜线圈，也可自制线圈；不得安装其他传感与摄像装置。
探测开始后，不得手动或遥控探测器。
（2）玻璃板可采用普通无色玻璃（玻璃边沿需贴上胶带以防划伤），也可用无色透明有机玻璃板；玻璃板长宽尺寸应大于50cm、厚度约3mm。
（3）探头从“探头进入区”一侧进入时探头的起始位置和摆放方向，以及探测区域内的被测金属物体摆放位置均由测试专家在现场指定。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛题C题：锁定放大器的设计1．任务设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。
锁定放大器基本组成框图见图1。
信号通道2．要求（1）外接信号源提供频率为1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号R (t )端。
R (t )通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S (t )端，S (t )幅度有效值为 10μV ~1mV 。
（5分）（2）参考通道的输出r (t )为方波信号，r (t )的相位相对参考信号R (t )可连续或步进移相180度，步进间距小于10度。
（20分）（3）信号通道的3dB 频带范围为900Hz ~1100Hz 。
2014年TI杯大学生电子设计竞赛设计报告D题：带啸叫检测与抑制的音频功率放大器【本科组】2014年8月D题：带啸叫检测与抑制的音频功率放大器摘要：根据题目的要求，本系统由拾音放大模块、功率放大模块、啸叫检测和抑制模块及电源模块组成，拾音电路采用同相放大器电路，使用基于TI的功率放大器芯片TPA3112D1来制作功率放大电路；并基于MSP430F149实现程控设置功率放大器的输出功率、实时显示啸叫频率和相应的功率放大器输出功率、抑制啸叫的功能，最终实现带啸叫检测与抑制的音频功率放大器电路的搭建，该电路不仅能实时显示啸叫频率和功率，还能有效抑制啸叫并保持很高的音频播放质量。
一、题目简介1．任务基于TI的功率放大器芯片TPA3112D1，设计并制作一个带啸叫检测与抑制功能的音频放大器，完成对台式麦克风音频信号的放大，通过功率放大电路送喇叭输出。
电路示意图如图1所示。
2．要求（1）设计并制作图1中所示的“拾音电路”和“功率放大电路”，构成一个基本的音频功率放大器。
要求：（25分）a）在输入音频信号有效值为20mV时，功率放大器的最大不失真功率（仅考虑限幅失真）为5W，误差小于10％；b）在输入音频信号有效值为20mV时，程控设置功率放大器的输出功率，功率范围为50mW～5W；c）功率放大器的频率响应范围为200Hz ~ 10kHz。
（2）系统采用12V直流单电源供电，所需其他电源应自行制作。
（10分）（3）在功率放大器输出功率为5W时，电路整体效率≥80%。
（10分）（4）将台式麦克风与喇叭相隔1m背靠背放置，见图2（a），使用电脑播放音乐作为音频信号源。
音频功率放大器能通过麦克风采集信号，经功率放大电路送喇叭输出，输出的音频信号清晰。
（5分）（5）设计并制作图1所示的啸叫检测电路和啸叫抑制电路，完善音频功率放大器。
要求：（15分）a）在不进行啸叫抑制时（图1的选择开关K1连接A端，K2连接C端），将麦克风与喇叭相隔1m面对面放置，见图2（b），从小到大调整功率放大器的输出功率，直到产生啸叫时停止；b）啸叫检测电路能实时监测所产生啸叫，并计算啸叫的频率。
2023年TI杯大学生电子设计竞赛题H-U波段前置射频放大器V32023年TI杯大学生电子设计竞赛题：H-U波段前置射频放大器V3一、竞赛背景随着通信技术的不断发展，无线通信系统对于前置射频放大器的要求越来越高。
H-U波段是目前广泛应用于通信系统的频段之一，覆盖了高频到超高频的广泛范围。
为了满足不断增长的需求，TI公司决定举办一场大规模的大学生电子设计竞赛，旨在寻找并鼓励创新的前置射频放大器设计方案。
二、竞赛任务1.设计一个适用于H-U波段的前置射频放大器，具备以下主要特点：（1）工作频率范围为2-3 GHz；（2）增益大于20 dB；（3）带宽大于500 MHz；（4）输入/输出阻抗匹配性能好。
2.在设计中考虑以下因素：（1）功耗尽量低，最大功耗不超过1 W；（2）尽量减小器件数目和体积。
三、竞赛要求1.系统设计：设计一个完整的前置射频放大器系统，包括输入/输出匹配网络、放大器电路和带宽调整网络等。
2.性能要求：放大器的增益应大于20 dB，带宽应大于500 MHz，在整个频段内具备良好的输入/输出阻抗匹配性能。
3.匹配网络设计：设计适当的输入/输出匹配网络，以确保信号有效传输，并优化放大器的性能。
4.器件选择：选择合适的器件，以满足设计的要求。
可以选择TI公司提供的放大器芯片或其他市场上适用的器件。
5.电路实现：根据设计要求，实现所选器件的电路。
注意电路的可行性和稳定性。
6.性能测试：使用合适的测试设备和仪器，对设计的前置射频放大器进行性能测试。
包括信号增益、频率响应、输入/输出阻抗匹配等指标的测试。
对测试结果进行分析和验证。
7.结果展示：提交包括设计图纸、详细设计报告、性能测试数据、分析结果和验证结果的完整竞赛作品。
同时，展示你的设计思路和创新点，并解释设计的原理和优势。
四、评分标准1.系统设计的合理性和完整性（20%）：主要包括输入/输出匹配网络的设计、放大器电路设计和带宽调整网络的设计。
音响技能考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 音响系统中，用于放大音频信号的设备是（）。
A. 调音台B. 均衡器C. 功率放大器D. 扬声器答案：C2. 以下哪个不是音响系统的组成部分？（）A. 麦克风B. 混音器C. 投影仪D. 扬声器答案：C3. 在音响系统中，用于调整音频信号频率响应的设备是（）。
A. 压缩器B. 限幅器C. 均衡器D. 噪声门答案：C4. 音响系统中，用于控制音频信号动态范围的设备是（）。
A. 均衡器B. 压缩器C. 混音器D. 功率放大器答案：B5. 以下哪个不是音响系统中的信号源设备？（）A. CD播放器B. 无线麦克风C. 视频播放器D. 投影仪答案：D6. 在音响系统中，用于减少或消除背景噪声的设备是（）。
A. 噪声门B. 压缩器C. 均衡器D. 限幅器答案：A7. 音响系统中，用于调整音频信号相位的设备是（）。
A. 相位器C. 混音器D. 功率放大器答案：A8. 以下哪个不是音响系统中的音频处理设备？（）A. 混音器B. 均衡器C. 功率放大器D. 效果器答案：C9. 在音响系统中，用于控制音频信号音量的设备是（）。
A. 调音台B. 均衡器C. 功率放大器答案：A10. 音响系统中，用于增加音频信号动态范围的设备是（）。
A. 压缩器B. 限幅器C. 扩展器D. 噪声门答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 音响系统中，以下哪些设备可以作为音频信号源？（）A. 无线麦克风B. 吉他C. 电脑D. 投影仪答案：A、B、C12. 音响系统中，以下哪些设备用于音频信号处理？（）A. 混音器B. 均衡器C. 功率放大器D. 效果器答案：A、B、D13. 音响系统中，以下哪些设备用于音频信号放大？（）A. 调音台B. 均衡器C. 功率放大器D. 扬声器答案：C14. 音响系统中，以下哪些设备用于音频信号分配？（）A. 调音台B. 分配器C. 功率放大器D. 扬声器答案：A、B15. 音响系统中，以下哪些设备用于音频信号的音质改善？（）A. 均衡器B. 压缩器C. 效果器D. 噪声门答案：A、C三、判断题（每题2分，共20分）16. 音响系统中，扬声器的功率越大，其音量就越大。
2006年黑龙江赛区大学生电子设计竞赛题目 A题A题：程控多波形信号发生器一、任务设计并制作一个波形发生器。
信号产生限用FPGA、EPLD（CPLD）、D/A转换器及运放等器件实现；控制电路可采用微处理器最小系统，可用成品直流电源供电。
二、要求1、基本要求（1）产生三角波、上斜波、下斜波三种周期性波形；（2）每周期采样点数不少于50；（3）输出波形的频率范围为1Hz~500kHz，最小频率步进间隔为1mHz；（4）具有频率显示和波形指示功能，频率和波形由键盘设定；（5）负载电阻为100 时，输出电压峰峰值≥2V；（6）输出信号频率稳定度优于（靠电路和器件保证）。
2、发挥部分（1）产生梯形波和占空比可调的脉冲波，必须有波形类别指示；（2）波形的个数可以程控：连续或在1—65535范围内任意设置，必须有个数指示；（3）提高输出信号频率至１MHz以上；（4）负载电阻为100 时，输出电压峰峰值≥20V；（5）可实现0dB、10dB、20dB、30dB、40dB衰减，误差小于3%，有衰减分贝指示；（6）输出信号可以门控，门控时间为输出信号周期的整数倍，并保证每个波形完整；（7）在满足技术指标的前提下，尽量简化电路，节省成本。
三、评分标准（1）频率的准确度和分辨率通过频率计测试。
（2）采样点数、频率稳定度依据设计原理确定。
（3）各种波形的幅度、负载能力通过示波器观测。
2006年黑龙江赛区大学生电子设计竞赛题目 B题B题：具有实时语音播报的超声波测距仪一、任务设计并制作一台具有实时语音播报的超声波测距仪（原理框图如图所示），被测物为一块面积不大于30cm´20cm 的木板。
测距仪用4节干电池供电。
图测距仪框图二、要求1．基本要求(1) 具有反射式超声波测距功能，测量距离0.2m~3.0m；(2) 测量距离精度：误差±1cm；(3) 自动语音实时播报测量距离数值：几点几几米；(4) 实时播报时间间隔≤10s；(5) 实时播报声音功率≥0.1W；(6) 播报声音无明显失真；(7) 实时显示测量的距离（实时显示要与语音播报同步），显示格式为： . m。
摘要为达到一定的效率，本文采用D类功率放大器来进行对音频的放大，D类功率放大器的功率器件受一高频脉宽调制信号（PEM）的控制，使其工作在在开关状态，理论上的效率可以达到100%，但是其不足之处在于可能会产生自激和噪音，产生啸叫。
啸叫可能会导致功率放大器输出功率过大，产生刚响失真等负面影响。
所以要通过啸叫抑制减弱自激振荡，可以通过运用移相电路来进行反向抵消法、调相法等方式改善这类现象。
而对于啸叫的检测可以通过关键词：D类功率放大器高频宽调制信号自激震荡啸叫啸叫抑制AbstractTo achieve the efficiency, we use the D class power amplifier to amplify the audio, power device class D power amplifier is a high frequency pulse width modulation (PEM) control, so that its working state in the switch, theoretical efficiency can reach 100%, but its deficiency is likely to produce self and the whistling noise. Howling may cause excessive power amplifier output power,produce negative effects such as distortion just ring. So through the howling suppression reduced self-excited oscillation, can use reverse offset and phase modulation method to improve this kind of phenomenon.Keywords: class D power amplifier ，modulation signal of high bandwidth ，self oscillation， howling， howling suppression目录带啸叫检测与抑制的音频功率放大器的设计与总结报告 (2)一、引言 (3)二、总体方案设计 (3)2.1拾音电路方案选择 (3)2.2啸叫检测电路方案的选择 (4)2.3啸叫抑制电路方案的选择 (4)2.4功率放大器方案的选择 (4)三、单元模块设计 (5)3.1系统原理框图 (5)3.2拾音电路 (6)3.3啸叫检测电路功能及设计 (7)3.4啸叫抑制电路功能及设计 (8)3.4..1 移相电路的功能及设计 (8)3.5功率放大电路功能及设计 (10)3.6各元件选择与参数选择 (12)3.6.1 AY-TPA3112D1芯片的选择 (12)3.6.2移相电路中器件的计算与选择 (13)3.6.3扬声器的选择 (14)3.6.4运放芯片的选择 (14)四、系统调试和测试结果 (14)4.1测试仪器 (14)4.2测试方法 (15)4.2.1模拟测试 (15)4.1.1作品测试 (15)4.1.2啸叫抑制测试..................... 错误！未定义书签。
4.3测试结果 (15)五、系统功能和指标参数 (15)5.1系统功能 (15)5.2指标参数 (15)5.3使用注意事项 (16)六、设计总结 (16)参考文献 (16)带啸叫检测与抑制的音频功率放大器的设计与总结报告一、引言音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音量和功率级都要理想——如实、有效且失真低。
进入21世纪以后，各种便携式的电子设备成为了电子设备的一种重要的发展趋势。
而电子设备的一个共同点，就是都有音频输出，也就是都需要有一个音频放大器就是在这种需求的背景下，D类放大器产生。
它的最大特点就是它能够在保持最低的失真情况下得到最高的效率。
但在扩音系统中，传输响应以及声反馈易引起声音畸变产生啸叫。
而啸叫是由很多高频分量组成的，因此在抑制啸叫的各种方法中，移相法显得最为合适。
另外，当话筒与扩音器距离很近时，还会产生较高幅度的信号，因此需要在移相电路后加入减幅电路来削减啸叫。
而为了应对啸叫有时需要得到啸叫信号的频率和幅值，可以通过单片机来控制功率放大器和显示啸叫信号频率。
二、总体方案设计2.1拾音电路方案选择拾音电路即高输入阻抗的输入电路，对声音进行拾取放大的作用。
方案一、采用场效应管的高阻输入电路，是非常简单的。
场效应管工作时只有一种迹象的载流子参与导电，所以场效应管有陈伟单机型晶体管。
优点输入电阻大，稳定性好，制作工艺简单便于集成。
但是场效应管价格较高且放大倍数不如三极管。
方案二、采用LM358P运算放大电路。
集成放大器由三极管，电阻，电容组成，分为输入级、中间级、输出级，偏执电路。
LM358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。
其工作性能稳定，电路简单利于操作。
综合来看，考虑到音频放大的因素及测试等问题，选择方案二。
总结来讲，我们选择方案一。
集成电路中包含三极管放大，而且集成电路的漂移小，可靠性高，高速，电路较为简单，操作方便。
2.2啸叫检测电路方案的选择方案一、用51单片机定时器门电路直接对功放板进行测量，获得啸叫频率。
这种方法简单易行，但对波形要求较高，需要较为典型的方波才能计数。
方案二、通过过零比较器对信号进行转换，变为规整的方波后再通过模拟开关进入乘法器，最后输入单片机进行测量。
这种方法能较好的实现对啸叫频率的测量，并在LCD屏上显示。
综合来看，方案二的稳定度高，结果相对准确，因此选择方案二。
2.3啸叫抑制电路方案的选择方案一、利用频率分析法抑制啸叫，可以用频率均衡器补偿扩声曲线，把系统的频率响应调成近似的直线，使各频段的增益基本一致，提高系统的传声增益。
可使用21段以上的均衡器，但成本较高。
方案二、利用调相法抑制啸叫，扩音系统的自激啸叫是由于扩音信号与原始信号相位相同而叠加产生。
如果把话筒信号调相处理进行反馈，就会破坏自激的相位条件，从而防止系统的自激啸叫。
这种方法抑制效果明显，原理易懂，电路简单，便于制作和测试。
但当话筒与扩音器距离足够近时，信号振幅会发生突变产生啸叫。
综合来看，我们选择方案二。
2.4功率放大器方案的选择方案一、A、B、C类功率放大器的效率低，功放的声音较为清晰，但损耗高。
还可能会存在交越失真的情况。
方案二、采用单片机控制D类功率放大器TPA3112D1，效率为100%（实际效率可达90%左右），而且功率大。
工作中在开关状态，失真低，实用性好操作简单。
综上来看，我们选择方案三。
D类功放的的效率远远高于其他两个并且失真低，更为符合题目要求。
D类功放的电路组成可以分为三个部分：PWM调制器、放大器、低通滤波器。
电路结构组成如下图图1 D类功放电路的结构组成图三、单元模块设计3.1系统原理框图音频放大电路是一种对音频信号进行放大的功率放大电路，但在放大时由于距离问题或者自激振荡的产生会发声刺耳的啸叫。
因此，对于啸叫信号的检测和抑制显得尤为重要。
带啸叫检测和抑制的音频功率放大器以功率放大器为基础，其核心是啸叫抑制和检测模块。
带啸叫抑制和检测的音频功率放大器组成框图如下图在开关K1、K2分别接至A、C端口时，声音信号首先通过拾音电路转化为电信号并进行前置放大，然后接入功率放大器，用单片机控制实现功率可调。
在开关K1、K2分别接至B、D口时，用单片机进行啸叫频率、幅值检测与显示，并通过移相法进行调相反馈抑制啸叫，可以很好地实现音量放大并消除啸叫的功能。
图3 总体设计框图3.2拾音电路要求麦克风输出阻抗为1kΩ ~ 2.2kΩ。
拾音电路是通过话筒对声音信号转化为电信号，进而进行下一步的放大。
拾音电路主要由音频转换电路和前置放大电路组成。
首先音频通过话筒转化为电压信号，进入前置放大电路，通过运放电压负反馈对信号进行放大。
在这里选用LM358P实现，其价格低，引脚便于操作应用普遍。
电路图如图4，通过调整R1、R2的阻值能够实现放大倍数的变化。
图4 拾音电路电路图3.3啸叫检测电路功能及设计通过示波器观察产生的啸叫信号可以观测出，其波形大致是方波，其中含有很多高频分量。
这也是听到刺耳声啸叫的原因。
同时，啸叫声波的振幅也会异常升高，因此，以振幅异常升高信号为基准，通过单片机显示啸叫时刻的频率值。
但当啸叫发生时单片机不能完全检测出其频率，所以需要加一个过零比较器，来将杂乱的波形变为容易被单片机编程的方波，最后单片机检测出产生啸叫的频率并显示出来。
在功率测量上，可以通过乘法器对信号进行平方运算，再通过积分器积分，最后输入单片机，进而求出方波的功率。
系统以单片机AT89C51为核心，构成完备的测量系统。
可以对信号进行频率的精确测量。
采用液晶LCD1602显示被测信号的频率。
与传统的电路系统相比，其有处理速度快、稳定性高、性价比高、硬件结构简单的优点。
在测量中，要用到GATE 信号，GATE=1时，TR0=1，INTO=1才能启动计数器，而计数器0是通过外部中断INTO 的下降沿开始触发的，计时器从0开始计时，计数器只能测高电平，因此测得的时间为半个周期。
当计数器0计时溢出，执行m 加1的操作。
则测量时间为65536256001++⨯=TL TH t所求频率为121000000t F ⨯= 单片机系统设计框图如下：图5 单片机系统框图程序流程图如下：图6 程序流程图3.4啸叫抑制电路功能及设计3.4..1 移相电路的功能及设计啸叫的产生是由于运放自激振荡以及输出音频与输入信号相位相同相互不断叠加放大。
因此，可以用移相法使放大的音频信号发生相移，导致扬声器反馈回的输出音频信号与麦克端的输入信号相位不同，这样就可以避免啸叫的产生。
在电路中，电容和电感均有移相功能,电容的端电压落后于电流90度,电感的端电压超前于电流90度。
一般来说，将RC与运放联系起来组成有源滤波的移相电路应用较为广泛。
因此，以运放LM358P为基础，构成移相电路如图4。
在输入部分接入信号发生器产生正弦波，可以看到输出的波形发生了相移。
图7 移相电路仿真图及仿真测试结果通过调节两个电位器的阻值，可以实现波形的前后移动。
3.5功率放大电路功能及设计要求输入音频信号有效值20mV，功率放大器最大不失真功率为5W，误差小于10％；并可以程控设置功率放大器的输出功率，范围为50mW～5W；其频率响应范围为200Hz ~ 10kHz。
在功率放大器输出功率为5W时，电路整体效率≥80%。
