全国大学生电子竞赛题目

2021年1月22日发(作者：蒲锡文)
第七届（
2005
年）全国大学生电子设计竞赛题目


正弦信号发生器（
A
题）

一、任务


设计制作一个正弦信号发生器。

二、要求

1
、基本要求

（
1
）正弦波输出频率范围：
1k Hz
～
10MHz
；


（
2
）具有频率设置功能，频率步进：
100Hz
；


（
3
）输出信号频率稳定度：优于
10
-4
；


（
4
）输出电压幅度：在负载电阻上的电压峰
-
峰 值
V
opp
≥1V
；

（
5
）失真度：用示波器观察时无明显失真。


2
、发挥部分

在完成基本要求任务的基础上，增加如下功能：
< br>（
1
）增加输出电压幅度：在频率范围内负载电阻上正弦信号输出电压的
峰-
峰值
V
opp
=6V±
1V
；

（
2
）产生模拟幅度调制
(AM)
信号：在
1MHz~10MHz范围内调制度
m
a
可
在
10%
～
100%之间程控调节，
步进量
10%
，
正弦调制信号频率为
1kHz< br>，
调制信号自行产生；

（
3
）产生模拟频率调制
( FM)
信号：在
100kHz~10MHz
频率范围内产生
10kHz
最大频偏，且最大频偏可分为
5kHz/10kHz
二级程控调节，正弦调
制信号频 率为
1kHz
，调制信号自行产生；

（
4
）
产生 二进制
PSK
、
ASK
信号：
在
100kHz
固定 频率载波进行二进制键
控，二进制基带序列码速率固定为
10kbps
，二进制基带序 列信号自行产
生；

（
5
）其他。

三、评分标准

项目

满分

设计与总结报告：方 案比较，理论分析与计算，电路图
及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结
50
基本要求

果分析

实际制作完成情况

50
完成第（
1
）项

12
完成第（
2
）项

10
发挥部分

完成第（
3
）项

13
完成第（
4
）项

10
其他

5


集成运放参数测试仪（
B
题）

一、任务

设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪，
示意 图如图
1
所示。




图
1
二、要求

1
、基本要求

（
1
）

能测试
V
IO
(
输入失 调电压
)
、
I
IO
(
输入失调电流
)
、< br>A
VD
(
交流差模开环
电压增益
)
和
K
CMR
(
交流共模抑制比
)
四项基本参数，显示器最大显示数为

3999
；

（
2
）
各项被测参数的测量范围及精 度如下
(
被测运放的工作电压为
±
15V)
：

V
IO
：
测量范围为
0
～
40mV
（量程为
4mV
和
40mV
）
，
误差绝对值小于
3%
读数< br>+1
个字；

I
IO
：测量范围为
0
～4μA
（量程为
0.4μA
和
4μA
），误差绝对值小于
3%
读数
+1
个字；

A
VD
：测量范围为

60dB
～
120dB，测试误差绝对值小于
3dB
；

K
CMR
：测量范围为

60dB
～
120dB< br>，测试误差绝对值小于
3dB
；

（
3
）测试仪中 的信号源
(
自制
)
用于
A
VD
、
K
CMR
参数的测量，要求信号源能
输出频率为
5Hz
、输出电压有效值为< br>4 V
的正弦波信号，频率与电压值误
差绝对值均小于
1%
；

（
4
）按照本题附录提供的符合
GB3442-82
的测试原理图< br>(
见图
2~
图
4)
，
再制作一组符合该标准的测试< br>V
IO
、
I
IO
、
A
VD

和
K
CMR
参数的测试电路，以
此测试电路的测试结果作为测试标准，对制 作的运放参数测试仪进行标
定。

2
、发挥部分

（
1
）增加电压模运放
BW
G
(
单位增益带宽
)
参数测量功能，要求测量频率
范围为

100kHz
～
3.5MHz
，测量时间
≤10
秒，频率分辨力为< br>1kHz
；

为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为

40kHz
～
4MHz
，
频率误差绝对值小于
1%
；输出电压的有效值为
2V±
0.2 V
；

（
2
）
增加自动测量
(
含自动量程转换
)
功能。
该功能启动后，
能自动按
V
IO
、
I
IO
、
A
V D

、
K
CMR

和
BW
G
的顺 序测量、显示并打印以上
5
个参数测量结果；

（
3
）其他。

三、评分标准



项

目

满分

设计与总结报告：方案比较、设 计与论证，理论分析与
计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试
50
基本要求

数据及测试结果分析。

实际制作完成情况

50
完成第（
1
）项

30
发挥部分

完成第（
2
）项

15
其他

5
四、说明

1
、为了制作方便，被测运放的型号选定为
8
引 脚双列直插的电压模运放
F741 (LM741
、
μA741
、
F 007
等
)
通用型运算放大器；

2
、为了测试方便，自制的信号源应预留测量端子；

3
、测试时用到的打印机自带。

附录：

参照
G B3442-82
标准，
V
IO
、
I
IO
、
A
VD

和
K
CMR
参数的测试原理图分别如图
2
、图
3
和图
4
所示。图
3
和图
4
中的信号源可采用现成的信号源。为了
保证测试精度，外接测试仪表（信号源和数字电压表）的精度应 比自制的
运放参数测试仪的精度高一个数量级。


（
1
）
V
IO
、
I
IO
电参数测试原理图

图
2

①

在
K
1
、
K
2
闭合时，测得辅助运放的输出电压记为
V
L0
，则有：

②

在
K
1
、
K2
闭合时，测得辅助运放的输出电压记为
V
L0
；在
K
1
、
K
2
断开
时，测得辅助运放的输出电压记为
V
L1
，则有：

（
2
）
A
VD
电参数的测试原理与测试原理图


图
3

设信号源输出电压为
V
S
，
测得辅助运放输出电压为
V
L0
，则有


（
3
）
K
CMR
电参数的测试原理与测试原理图



图
4

设信号源输出电压为
V
S
，
测得辅助运放输出电压为
V
L0
，则有



附录说明

1
、
测试采用了辅助放大器测试方法。要求辅助运放的开环增益大于
60dB
，
输入失调电压和失调电流值小；

2
、为了保证测试精度，要求对
R
、
R
i
、
R
f
的阻值准确测量，
R
1
、
R
2
的阻
值尽可能一致；
I
IO
与
R
的乘积远大于
V
IO
；

I
IO
与
R
i
//
R
f
的乘积应远小于
V
IO
。测试电路中的电阻值建议取：
R
i
=100Ω
、
R
f
=20 kW
～
100kW
、
R
1

=

R
2
=30kW
、
R
L
=10 kΩ
、
R
=1MΩ
；

3
、建议图
3、
4
中使用的信号源输出为正弦波信号，频率为
5Hz
、输出电
压有效值为
4 V
。


简易频谱分析仪（
C
题）

一、任务

采用外差原理设计并实现频谱分析仪，其参考原理框图如下图所示。



二、要求

1
、基本要求

（
1
）频率测量范围为
10MHz~30MHz
；

（
2
）频率分辨力为
10kHz
，输入信号电压有效值为
20mV ±
5mV
，输入阻
抗为
50Ω
；

（
3
）可设置中心频率和扫频宽度；

（
4
）借助示波器显示被测信号的频谱图，
并在示波器上标出间隔为
1MHz
的频标。< br>
2
、发挥部分

（
1
）频率测量范围扩展至
1MHz~30MHz
；
（
2
）具有识别调幅、调频和等幅波信号及测定其中心频率的功能，采用
信号发生 器输出的调幅、
调频和等幅波信号作为外差式频谱分析仪的输入
信号，载波可选择在频率测量范 围内的任意频率值，调幅波调制度
m
a
=30%
，调制信号频率为
2 0kHz
；调频波频偏为
20kHz
，调制信号频率
为
1kHz；

（
3
）其他。

三、评分标准



项目

满分

设计与总结报告：方案比较、设 计与论证，理论分析与计
算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据
50
基本要求

及测试结果分析。

实际制作完成情况

50
完成第
(1)
项

20
发挥部分

完成第
(2)
项

20
其他

10
四、说明

1
、
原理框图中虚线框内的
“
信号处理 电路
”
和
“
显示电路
”
两模块适用于发挥
部分(2)
，可以采用模拟或数字方式实现；

2
、制作与测试过程中，该频 谱分析仪对电压值的标定采用对比法，即首
先输入幅度为已知的正弦信号
(
如：电压有 效值为
20mV
，频率为
10MHz
的正弦信号
)
，以其在 原理框图中示波器纵轴显示的高度确定该频谱分析
仪的电压标尺。


单工无线呼叫系统（
D
题）

一、任务

设计并制 作一个单工无线呼叫系统，
实现主站至从站间的单工语音及数据
传输业务。

二、要求

1
、基本要求

（
1
）设计并 制作一个主站，传送一路语音信号，其发射频率在
30MHz~40MHz
之间自行选择，发射 峰值功率不大于
20mW(50W
假负载
电阻上测定
)
，射频信号带 宽及调制方式自定，主站传送信号的输入采用
话筒和线路输入两种方式；

（
2
）设计并制作一个从站，其接收频率与主站相对应，从站必须采用电
池组供电，用耳机收听语 音信号；

（
3
）当传送信号为
300Hz~3400Hz
的正弦波时，去掉收、发天线，用一
个功率衰减
20dB
左右的衰减器连接主、从站 天线端子，通过示波器观察
从站耳机两端的接收波形，波形应无明显失真；