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
一、SPWM 波生成电路
' I# N% T' b: n; E* z( L0 `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。
3 C9 U) j8 N2 e4 j4 w2、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。
% T8 z$ @7 _4 s3、设计一个比例加法器,输出信号为U3,U3 = U1 + 10U2
9 l  x6 k* b  [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
量,输出
( s. T) Q+ R' z! m3 [! ~结果为U4,其峰峰值为4~5V 可调。
. N' z6 a  \8 n' x+ @6 H& S, S& _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
3V。
" v3 L! o; r# Q* k% s  X要求运放使用+12V 单电源供电。
6 F  d$ U) ?! Y6 y. B; u, H% C# `' w4 m扩展功能:
$ B, {/ h. y0 X( h- L$ V7 J1、运算放大器只能使用一片(即四个运放。
2、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
出一个
SPWM 波。
3、其他扩展功能。
# F1 Y4 \2 K* N, |. N考核内容:
' P) R+ @, C" @; v8 m
. }1 n+ u: f* C  U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
! ?# [$ d: f* y1 O. y2 eU1~U5 的测试端子。
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
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
+ Z3 R, f* X: }$ j1 e) X; z如下功能:
1、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
' V# k! e$ L$ j# _2 ^  @9 ^号的幅度为
9 X5 E- F6 }, u: N# O$ L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
上进行显
% r) z3 U; f' P7 m* E1 P0 R, 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,
8 e: b! z5 A. s: f( y: i) _幅度成正比(具体量纲自己定义,并作出书面说明。
3、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
+ _3 e# [5 s0 N& p, f弦波信号,
  S5 ]; e, }) C5 B1 N% U在示波器显示出李萨茹图形。
要求运放使用+12V 单电源供电。
4 z2 P- X2 J( `: i/ V1 J' O; W1 i扩展功能:
: J5 i+ E" {% Q5 k; m# t1、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
8 |% \9 c* i; z' J1 t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。
& P' m+ d, u5 Y2、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;
, ?1 T4 y" [. o1 b2 [3 A! l6 P- t3、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
, O3 |% J7 l/ D1 j6 x& C4、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
) b+ k1 t& d3 u. ~0 h, U自己定义的
图形符号。
$ @! k3 m% i: B% r& A$ B4 T6 v( e; g" o5、其他扩展功能。
三、可变增益放大器设计
9 \# t9 ~: T' y3 D% d3 X8 x请使用TI 的LaunchPad 430单片机竞赛板、网孔板、LM324 运算放大器和一
* J- K6 @1 {" x4 l! f1 H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。
( K1 |4 x+ f8 N+ z3、通过按键和发光管的配合,可以步进增加或减小放大倍数。
, G6 y- R/ {+ H% q1 }1 O6 F+ V' E要求运放使用+12V 单电源供电。
" r+ s. k# B, n! Q' Q扩展功能:
! h, M- a7 {" ]- W$ `1、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、
: w7 r& D# ]2 Y5 z4 v, {. f/ `放大5 倍
和放大10 倍。
5 l0 x  g$ _8 e- s5 Q2、扩大增益可调的范围,实现衰减功能。
- e. K. N# {8 Z1 G0 _3、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,
% \' a6 ?4 \- t0 J0 j2 T3 O1 K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。
4、其他扩展功能。
四、其他需要注意的内容
/ T$ G+ g, p  p& m1、各种波形发生电路
2、基于运放的恒流源电路
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
; B( l4 z5 P* [& C+ v! {; u5、峰值检波
0 d2 V1 p* j' O( v6 W6、单片机内部的温度传感器
  r; K5 B" K6 M9 M/ R! m, r( i" @- p7、TI 单片机低功耗的利用
3 z, `/ `: d% T; V) H3 z7 J2012浙江工业大学电子设计竞赛题
1.设计题目
- L: \, p% B  z7 l# S7 ]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:
/ T( D& K0 s" e6 c8 H3 m4 C3 |6 Z(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
号V1。频率和占空比允许有±5%误差。
' F4 P/ |- U5 n6 {(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。
(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
( J: d( w7 H" a6 l. p$ X6 W8 ^5 T致。
图1
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
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
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。
2012校电子设计竞赛元件清单
7 }0 t1 `. b/ N& M) i/ E1.实验仪器:示波器、数字万用表、直流稳压电源
: Q0 l4 m2 X. L% X: p  g2.软件:Multisum 、protel
  s3 z: C# M6 ~) J4 g3.0.5mm焊锡丝(每个实验室两卷
  j* g2 N+ ~' w. X4.0.5mm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
6.TL082 运放(DIP 封装300只
0 J- H* g1 h3 C0 O) k, K7.555定时器(DIP 封装300只
8.独石电容
0.1uF、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
( p3 S. B" r  s: E6 U! O" D100、200、510、820、1k、2k、2.2k、3.3k、4.7k、5.1k、6.8k、8.2k、10k、
) \: j# N5 J: ]# @0 p. q" x3 [  @& n20k、33k、47k、56k、68k、100k、150k、200k、330k各1000只
& q8 g; e/ C2 S) h) Q" r- j9 x10.3296电位器
10k 500 只
$ r5 n& m7 ]7 O$ q
0 ]& }* {: g; f. K4 m
$ j* y+ Q" d5 E

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学习一下。