新編全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽試題精解選

前言

從1994年開始，全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽經(jīng)歷了15年的歷程，共舉辦了8屆。試題難度一屆比一屆增大。關(guān)于全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽宗旨，每年的全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽網(wǎng)站上均有說明，這里不再贅述。全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是全國各省高校參賽隊的電子設(shè)計競技，是指導(dǎo)教師的新、奇、特設(shè)計思路的充分展示，更是各高校之間電子技術(shù)教學(xué)科研水平的檢驗?，F(xiàn)在已成為高校評估必不可少的項目之一。正因為如此，全國各高校對全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽越來越重視。這就是推動全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的強大動力。對參賽學(xué)生而言，通?？梢灾苯涌吹降氖歉傎惈@獎證書，所在學(xué)校的獎勵政策等。事實上，無論對學(xué)校還是對參賽學(xué)生，全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的意義已經(jīng)遠(yuǎn)不止這些。作者通過多年來對全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的指導(dǎo)和賽后思考認(rèn)為，從更深遠(yuǎn)的意義考慮，對于參賽學(xué)校而言，全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是提高教師教學(xué)水平，改進(jìn)教學(xué)的好方法之一，通過參賽，可以找到教學(xué)中的不足；對于參賽學(xué)生而言，全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽更是大學(xué)生獲得電子設(shè)計能力，鞏固所學(xué)知識，用所學(xué)的理論指導(dǎo)實踐的最好機會。通過參加競賽，參賽學(xué)生可以看到學(xué)習(xí)過程中的不足，找到努力的方向，為畢業(yè)后從事專業(yè)技術(shù)工作打下更好的基礎(chǔ)，為提高就業(yè)質(zhì)量做好準(zhǔn)備。總結(jié)歷屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的經(jīng)驗與教訓(xùn)，無論是參賽學(xué)校還是參賽學(xué)生，都是應(yīng)該認(rèn)真對待的。目前已有一些相關(guān)圖書出版，在這些書中，所選編的均為獲得國家一等獎、二等獎的作品，幾乎全部為國內(nèi)知名大學(xué)的杰作。相對大多數(shù)省屬本科院校而言，具有很高的參考價值，是賽前的必讀書籍。然而，不可否認(rèn)的是，現(xiàn)有書籍中選編的競賽作品對于某些院校而言，由于教學(xué)水平和學(xué)生素質(zhì)的限制，有些作品學(xué)習(xí)難度較高，如2005年的正弦波信號發(fā)生器試題，要求信號發(fā)生器的最高頻率為10MHz，如果不采用DSP或FPGA與高速D/A轉(zhuǎn)換（DDS）組合，實現(xiàn)起來是很困難的，甚至是不可能的。而對于某些院校而言，DSP遠(yuǎn)沒有步入實際應(yīng)用，甚至很少在實驗室中應(yīng)用，DSP和FPGA課程的相對滯后或沒有開設(shè)更是制約DSP和FPGA應(yīng)用的最大障礙，更不用說DDS了。那么，對上述院校而言，如何在參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中獲得比較好的成績呢？作者的經(jīng)驗就是充分發(fā)揮指導(dǎo)教師自身最擅長的領(lǐng)域，充分發(fā)揮自己的聰明才智，以個人的局部“絕對”優(yōu)勢抗衡知名大學(xué)的整體相對優(yōu)勢。本書的相關(guān)內(nèi)容是最好的見證。不僅如此，賽前的培訓(xùn)對參賽學(xué)生來說也是極其重要的。我們的學(xué)生，大多數(shù)實踐能力不強，所以找工作難！因此，培養(yǎng)學(xué)生的實際能力可能是今后各高校的重要工作之一，而電子設(shè)計競賽就是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的最好途徑之一。為了讓大多數(shù)省屬高等院校學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽能夠取得比較理想的成績，作者將多年來指導(dǎo)電子設(shè)計競賽和從事電子線路教學(xué)、科研的經(jīng)驗總結(jié)奉獻(xiàn)給讀者。

內(nèi)容概要

　　《新編全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽試題精解選》精選了歷年的全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽試題，并進(jìn)行了詳解，全書共14章。第1章為1999年競賽試題精解選；第2章為2001年競賽試題（D題）高效率音頻功率放大器；第3章為2001年競賽試題（C題）自動往返電動小汽車；第4章為2003年競賽試題精解選（E題）簡易智能電動車；第5章為2005年競賽試題（D題）數(shù)控直流電流源；第6章為2005年競賽試題（G題）三相正弦波變頻電源：第7章為2005年競賽試題（E題）懸掛運動控制系統(tǒng)；第8章為2007年本科競賽試題（E題）開關(guān)電源：第9章為2005年高職高專組競賽試題（H題）信號發(fā)生器；第10章為2007年高職高專組競賽試題（1題）可控放大器；第11章為2007年本科組競賽試題（D題）程控濾波器；第12章為單相正弦波逆變電源設(shè)計；第13章為用硬件電路數(shù)控的實現(xiàn)方案精解；第14章為如何在電子設(shè)計競賽中取得好成績?！　　缎戮幦珖髮W(xué)生電子設(shè)計競賽試題精解選》的讀者對象為參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的高校學(xué)生、指導(dǎo)教師，以及相關(guān)領(lǐng)域的電氣工程師、電子工程師和廣大電子愛好者。

書籍目錄

第1章 1999年競賽試題精解選1.1 試題：測量放大器（A題）1.1.1 題目：測量放大器1.1.2 任務(wù)1.1.3 要求1.1.4 評分意見1.1.5 說明1.2 試題分析1.3 基本設(shè)計思路及測量放大器原理1.3.1 基本設(shè)計思路1.3.2 測量放大器原理1.4 理想的解決方案1.5 設(shè)計時需要注意的問題1.6 測量放大器設(shè)計的電磁兼容與電路板設(shè)計1.7 穩(wěn)壓電源的電路板設(shè)計與信號轉(zhuǎn)換電路板的設(shè)計1.8 制作要點1.9 調(diào)試1.10 測試結(jié)果1.11 競賽成績1.12 經(jīng)驗與教訓(xùn)第2章 2001年競賽試題（D題）高效率音頻功率放大器2.1 試題：高效率音頻功率放大器2.1.1 任務(wù)2.1.2 要求2.1.3 評分標(biāo)準(zhǔn)2.1.4 說明2.2 試題意圖與理想的解決方案2.3 音頻功率放大器效率分析2.4 第一類可以獲獎的切實可行的解決方案2.5 第二類可以獲獎的方案：利用MOSFET實現(xiàn)D類功率放大器2.6 信號轉(zhuǎn)換電路2.7 本章小結(jié)第3章 2001年競賽試題（C題）自動往返電動小汽車3.1 試題：自動往返電動小汽車3.1.1 任務(wù)3.1.2 要求3.1.3 評分標(biāo)準(zhǔn)3.1.4 說明3.2 試題意圖與要達(dá)到的目的與理想的解決方案3.2.1 試題意圖與要達(dá)到的目的3.2.2 理想的解決方案3.3 可以獲獎的切實可行的解決方案3.3.1 硬件部分設(shè)計3.3.2 軟件部分設(shè)計3.4 實際的解決方案與出現(xiàn)的問題及根源3.4.1 實際的解決方案3.4.2 出現(xiàn)的問題及根源第4章 2003年競賽試題精解選（E題）簡易智能電動車4.1 試題：簡易智能電動車4.1.1 任務(wù)4.1.2 要求4.1.3 評分標(biāo)準(zhǔn)4.1.4 說明4.2 試題意圖與要達(dá)到的目的和理想的解決方案4.2.1 試題意圖與要達(dá)到的目的4.2.2 理想的解決方案4.3 可以獲獎的切實可行的解決方案4.3.1 系統(tǒng)方案設(shè)計4.3.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計4.3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.4 實際的解決方案與出現(xiàn)的問題及根源第5章 2005年競賽試題（D題）數(shù)控直流電流源5.1 試題：數(shù)控直流電流源5.1.1 任務(wù)5.1.2 要求5.1.3 評分標(biāo)準(zhǔn)5.1.4 說明5.2 試題意圖與要達(dá)到的目的與理想的解決方案5.2.1 試題意圖與要達(dá)到的目的5.2.2 理想的解決方案5.3 可以獲獎的切實可行的解決方案5.3.1 恒流源的實現(xiàn)5.3.2 手動設(shè)置電路和步進(jìn)控制電路5.3.3 驅(qū)動控制電路5.3.4 自制電源部分5.3.5 預(yù)置電流值的上、下限邏輯控制電路5.3.6 調(diào)試方法和過程5.3.7 性能指標(biāo)測試與測試數(shù)據(jù)5.3.8 結(jié)論5.3.9 系統(tǒng)說明書5.4 經(jīng)驗與教訓(xùn)第6章 2005年競賽試題（G題）三相正弦波變頻電源6.1 試題：三相正弦波變頻電源6.1.1 任務(wù)6.1.2 要求6.1.3 評分標(biāo)準(zhǔn)6.1.4 說明6.2 基本設(shè)計思路6.3 逆變器與驅(qū)動電路設(shè)計思路6.4 控制電路單元設(shè)計思路簡介6.5 PWM電路設(shè)計6.6 死區(qū)時間的設(shè)置與實現(xiàn)6.7 計數(shù)器與D/A轉(zhuǎn)換器組合實現(xiàn)三相正弦波基準(zhǔn)電壓6.8 計數(shù)器與權(quán)電阻組合方式6.9 輸出濾波器設(shè)計6.10 穩(wěn)定輸出電壓設(shè)計思路6.11 負(fù)載不對稱與負(fù)載缺相保護6.12 隔離變壓器與整流器部分的解決方案6.13 更簡潔的采用D類音頻功率放大器解決方案6.13.1 應(yīng)用LM4651/2的解決方案6.13.2 LM4651/2簡介6.13.3 應(yīng)用LM4651/2的解決方案詳解6.13.4 三相逆變電源的實現(xiàn)6.14 最簡潔的采用線性集成音頻功率放大器的解決方案6.14.1 集成功率放大器型號的選擇6.14.2 LM3886的應(yīng)用設(shè)計實例第7章 2005年競賽試題（E題）懸掛運動控制系統(tǒng)7.1 試題：懸掛運動控制系統(tǒng)7.1.1 任務(wù)7.1.2 要求7.1.3 評分標(biāo)準(zhǔn)7.1.4 說明7.2 試題意圖與要達(dá)到的目的7.3 理想的解決方案7.3.1 懸掛運動控制系統(tǒng)設(shè)計方案7.3.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計7.3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計7.4 可以獲獎的切實可行的解決方案7.4.1 系統(tǒng)方案設(shè)計7.4.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計7.4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計7.5 實際的解決方案與出現(xiàn)的問題及根源第8章 2007年本科競賽試題（E題）開關(guān)電源8.1 試題8.1.1 任務(wù)8.1.2 要求8.1.3 說明8.1.4 評分標(biāo)準(zhǔn)8.2 電源變壓器與整流濾波電路解析8.2.1 整流電路結(jié)構(gòu)的選擇8.2.2 整流器的選擇8.2.3 濾波電容器的選擇8.2.4 整流輸出電壓8.3 利用PWM控制IC與帶有隔離變壓器的推挽變換器的解決方案詳解8.3.1 基本參數(shù)的確定8.3.2 電路及參數(shù)的確定8.3.3 主要元器件參數(shù)的選擇8.4 應(yīng)用SEPIC變換器的解決方案8.4.1 SEPIC變換器的演化過程與原理8.4.2 芯片的選擇與芯片簡介8.4.3 應(yīng)用電路8.4.4 參數(shù)的確定第9章 2005年競賽試題：信號發(fā)生器（H題）【高職高專組】9.1 試題9.1.1 任務(wù)9.1.2 要求9.1.3 說明9.1.4 評分標(biāo)準(zhǔn)9.2 解決問題的思路9.3 函數(shù)發(fā)生電路MAX038詳解9.3.1 封裝、引腳功能及內(nèi)部原理框圖9.3.2 基本功能的實現(xiàn)9.3.3 MAXIM的評估電路9.4 應(yīng)用函數(shù)發(fā)生電路MAX038的頻率及占空比的數(shù)字控制9.4.1 頻率的數(shù)字控制9.4.2 占空比的數(shù)字控制9.5 用函數(shù)發(fā)生電路MAX038實現(xiàn)正弦波、方波、三角波發(fā)生電路9.6 耳機放大器的利用9.6.1 耳機放大器簡介9.6.2 耳機放大器TPA152的基本電路9.6.3 耳機放大器TPA152性能分析9.6.4 TPA152作為驅(qū)動放大器的應(yīng)用9.6.5 輸出電壓幅度的調(diào)節(jié)第10章 2007年競賽試題：可控放大器（I題）【高職高專組】10.1 試題10.1.1 任務(wù)10.1.2 要求10.1.3 說明10.1.4 評分標(biāo)準(zhǔn)10.2 放大器部分的設(shè)計思路10.3 放大器的設(shè)計詳解10.3.1 是單級放大還是兩級放大10.3.2 放大器的選擇10.4 放大電路詳解10.4.1 電路設(shè)計10.4.2 低頻截止頻率相關(guān)元件參數(shù)的選擇10.4.3 反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)選擇10.4.4 高頻截止頻率相關(guān)元件參數(shù)的選擇10.5 放大器增益程控化詳解10.5.1 衰減電路的設(shè)計10.5.2 繼電器控制思路詳解10.5.3 參數(shù)設(shè)置顯示的實現(xiàn)10.6 放大器的調(diào)試10.6.1 測試儀器的選擇10.6.2 調(diào)試方法10.7 應(yīng)用低通濾波器芯片的濾波器設(shè)計10.7.1 設(shè)計思路10.7.2 MAX270簡介10.7.3 濾波器電路設(shè)計10.7.4 程控電路設(shè)計10.8 應(yīng)用集成運算放大器構(gòu)成有源濾波器的設(shè)計思路10.8.1 低通有源濾波器設(shè)計10.8.2 衰減電路的設(shè)計10.8.3 高通有源濾波器的設(shè)計10.8.4 帶通有源濾波器的設(shè)計第11章 2007年競賽試題：程控濾波器（D題）【本科組】11.1 試題11.1.1 任務(wù)11.1.2 要求11.1.3 說明11.1.4 評分標(biāo)準(zhǔn)11.2 試題分析第12章 單相正弦波逆變電源設(shè)計12.1 常規(guī)思路的單相正弦波逆變電源設(shè)計12.2 基本性能要求12.3 解決方案的基本思路12.3.1 方波50Hz逆變12.3.2 采用50Hz正弦波逆變12.3.3 多重50Hz矩形波逆變組合的解決方案12.3.4 直-交-直-交功率變換形式12.4 高頻逆變電路與控制電路設(shè)計12.4.1 控制方式12.4.2 工作在100%占空比控制方式時，有效值電流的降低12.4.3 旁路電容器的作用12.5 高頻變壓器設(shè)計12.5.1 變壓器的結(jié)構(gòu)12.5.2 變壓器設(shè)計12.6 輸出整流濾波電路12.7 輸出側(cè)逆變電路與驅(qū)動電路設(shè)計12.8 正弦波信號的產(chǎn)生與正弦化脈沖寬度調(diào)制的設(shè)計12.8.1 正弦波振蕩器12.8.2 三角波發(fā)生電路12.8.3 脈沖寬度調(diào)制電路12.8.4 電路參數(shù)的確定12.8.5 死區(qū)時間的設(shè)置與實現(xiàn)12.9 輸出參數(shù)的更改與元器件的選擇12.10 非常規(guī)思路的單相正弦波逆變電源設(shè)計之一——線性集成功率放大器的應(yīng)用12.10.1 集成功率放大器型號的選擇12.10.2 LM3886的應(yīng)用設(shè)計實例12.10.3 應(yīng)用LM4780構(gòu)成的逆變器設(shè)計12.11 非常規(guī)思路的單相正弦波逆變電源設(shè)計之二——D類功率放大器的應(yīng)用第13章 用硬件電路數(shù)控的實現(xiàn)方案精解13.1 用硬件電路數(shù)控技術(shù)問題的提出及設(shè)計思路13.2 用硬件電路數(shù)控技術(shù)的最簡單實現(xiàn)方式13.2.1 撥碼開關(guān)簡介13.2.2 利用撥碼開關(guān)實現(xiàn)數(shù)字控制電路單元13.3 用硬件電路程控及數(shù)控技術(shù)的硬件電路設(shè)計13.3.1 十進(jìn)制加減計數(shù)器簡介13.3.2 利用十進(jìn)制加減計數(shù)器級聯(lián)構(gòu)成十進(jìn)制多位計數(shù)器單元13.3.3 溢出的防止13.4 可能出現(xiàn)的問題及解決方法第14章 如何在電子設(shè)計競賽中取得好成績14.1 參加電子設(shè)計競賽的基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作14.2 充分發(fā)揮本校的資源優(yōu)勢14.3 本書的設(shè)計思想對畢業(yè)后工作的指導(dǎo)作用參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　1999年競賽試題精選1.4　理想的解決方案2.電源為了獲得幅值為10V的輸出電壓，集成運算放大器OP07的供電電源電壓應(yīng)選擇±15V；為了保證集成運算放大器的對稱性，要求為集成運算放大器供電的電源應(yīng)盡可能對稱，即正、負(fù)電源的電壓值盡可能地相等。因此，選擇輸出電壓容差為5％的1M7815、1M7915，可能出現(xiàn)正、負(fù)輸出電壓值最大偏差達(dá)到1.5V，一般可能出現(xiàn)0.5～0.7V的電壓偏差。這樣的電壓偏差將會導(dǎo)致輸出電壓的偏差，盡管由此產(chǎn)生的電壓偏差可以通過調(diào)零電路給予糾正，但是所帶來的問題將是集成運算放大器內(nèi)部電路平衡度的變差，導(dǎo)致共模抑制比下降，這正是測量放大器需要避免的。因此，應(yīng)設(shè)計正、負(fù)輸出電壓值盡可能一致的對稱輸出穩(wěn)壓電源，為了盡可能地簡化電源電路，并保證正、負(fù)電源電壓的一致性，穩(wěn)壓電路應(yīng)采用可調(diào)輸出電壓的集成穩(wěn)壓器1M317和1M337。考慮電源電壓波動范圍在－15％。為了使穩(wěn)壓電源具有足夠的電源抑制比，最小輸入／輸出電壓差應(yīng)設(shè)置為3V以上。因此，選擇變壓器次級輸出電壓為20V。這樣，在187V輸入條件下仍可保證穩(wěn)壓電路的輸入電壓的谷點電壓在18V以上。測量放大器用的正、負(fù)對稱輸出的穩(wěn)壓電源電路如圖1.9所示。為了能夠精確調(diào)節(jié)輸出電壓，輸出電壓檢測電阻均采用多只并聯(lián)的方式，并采用1％精度的電阻，以確保輸出電壓值的低漂移；輸出電壓檢測電阻阻值設(shè)置的思路為，為了確保輸出電壓的精確、穩(wěn)定，所有電阻選擇固定阻值的金屬膜電阻，而不采用電阻值漂移大的可調(diào)電陽。

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《新編全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽試題精解選》為電子工業(yè)出版社出版發(fā)行。

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