电子设计竞赛培训方案

电子设计竞赛培训方案温州大学物理与电子信息学院（2008.6.23）一、竞赛内容规定“以电子技术(包括模拟电路和数字电路)的应用设计为主,可以涉及单片机、可编程器件及微机(微机主要作开发用)。

题目应尽可能考虑到教学的基本要求、并兼顾新技术的发展,同时对教学内容和课程体系的改革起到引导作用。

”二、培训教师队伍培训教师队伍主要由以下人员组成：吴桂初、朱翔鸥、郑崇伟、李方洲、张耀举、庄友谊、吴平、施肖菁、赵升、徐孟、陈博、王环、管晓春、宋元平、蔡启博、黄孝调、胡旭鸣。

三、培训原则与计划主要由基础理论知识和实践训练组成，由于时间紧迫，因此暑假培训的指导原则为：以实践训练为主，应用过程中领会和掌握理论知识。

具体计划方案如下表所示。

暑假培训内容与方案注：我们要求选手们必须牢固巩固所学的电子基础知识,特别是与应用密切相关的基础知识,例如对于模拟电路要求学生在懂得基本的半导体知识后着重掌握各种基本放大器的工作机理及应用,运算放大器、比较器的原理及应用,各种振荡器的应用,电源等。

对于数字电路则要求学生切实巩固各种组合逻辑电路和时序逻辑电路的应用与基本的设计思想。

（摘自《浅谈全国大学生电子设计大赛辅导经验》）2008浙江省电子设计竞赛培训题目第一阶段：7月9日~7月29日培训内容：EDA软件使用、基本电路设计与制作、单片机最小系统应用、CPLD的应用。

具体内容参考培训安排表。

第二阶段：8月1日~8月26日培训内容：分类培训。

一、电源类题目一：单相正弦波变频电源1、任务设计并制作一个单相正弦波变频电源，输出电压有效值为15～36V可调，最大负载电流有效值为1A，负载为电阻负载。

变频电源框图如下图所示。

2、要求1.基本要求（1）输出频率范围为20Hz～100Hz，且输出电压有效值为15V～36V可调的单相交流电；（2）输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；（3）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～1A时，输出电压有效值应保持在15V，误差的绝对值小于5%；（4）具有过流保护(输出电流有效值达1.5A时动作)，保护时自动切断输入交流电源。

2.发挥部分（1）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～1A时，输出电压有效值应保持在15V，误差的绝对值小于2%；（2）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%；（3）其他。

2．发挥部分（1）三角波发生器电路的频率范围可以扩展到1KHz～300KHz；占空比变化范围(即图2中AO/OB)可以扩展到20％～80％。

（2）将三角波测量电路的频率误差减小到不大于5%；（3）将三角波测量电路的斜率误差减小到不大于5%；（4）将三角波测量电路的幅度误差减小到不大于5%；（5）可测量其他波形及相应参数。

3、竞赛说明1.不能使用产生SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片；2.必要时，可以在隔离变压器前使用自耦变压器调整输入电压；可用滑动变阻器或电阻箱模拟负载；3.输出功率可通过电流、电压的测量值计算。

题目二：12V/220V逆变电源1、任务设计并制作一12V/220V逆变电源2、要求1、基本要求（1）输入12V直流（汽车蓄电池提供）（2）额定输出电压：V0=220V交流；（3）额定输出功率150W；（4）输出有过压保护；（5）输入有过压保护和过热保护；2、发挥部分（1）增加输出电压显示（LED数码显示，3 1/2位）；（2）增加输出频率显示（LED数码显示，3 1/2位）；（3）提高输出功率到200W；（4）提高性能指标。

题目三：设计并制作一个DC-DC 稳压电源。

1、要求1、基本要求在输入直流电压变化范围+7V~+12V 的条件下：（1）第1 路输出a. 输出电压：+5V/DC，误差的绝对值小于1%；b. 最大输出电流：1A；c. 电压调整率小于1%（输入电压变化范围+7V~+12V，满载）；d. 负载调整率小于1%（输入电压为+9V，负载电流变化范围0.1A~1A）；e. 纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.5%（满载时）；（2）第2 路输出a. 输出电压：+9V~+15V/DC，连续可调b. 最大输出电流：1A；c. 电压调整率小于1%（输入电压变化范围+7V~+12V，满载）；d. 负载调整率小于1%（输入电压为+9V，负载电流变化范围0.1A~1A）；e. 纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.5%（满载时）；（3）电路效率大于70%（满载时）。

2、发挥部分（1）电路效率大于85%，纹波电压（峰-峰值）小于输出电压的0.2%；（2）增加输出过载（大于1.2A）、输入过压（大于+13V）、欠压（小于+6V）保护功能，并报警指示；（3）设计并制作一个输出电压、输出电流的测量电路，并能实时显示测量值，要求测量误差的绝对值小于1%；（4）设计并制作一个电子负载，用于测试上述电源的负载调整率，电子负载恒定电流可设定的范围为0.1A~1.2A，设定值能以0.1A 步进；（5）其他。

题目四：可调压变频电源设计并制作变压交流电源1、要求（1）基本要求输入：单相220V±10%、50HZ.输出：单相,电压5V—20V连续可调；频率1HZ—100HZ连续可调（不准使用SPWM 专用芯片）.输出最大电流：0.5A,负载调整率<5%.具有20%的欠电压、过电压、过载保护及报警功能.显示输出电压、电流、频率的值，误差小于5％.输出谐波失真度<10％.（2）发挥部分输出参数可传至上位PC机(具有电气隔离电路，作用将本电路强电部分和电脑之间隔离开来，保护电脑)。

满负载（阻性负载）输出谐波失真度<5.0%,空载谐波失真度<5.0%。

具有短路保护功能。

其他特色与创新2、说明负载调整率的测定可选定输出电压由低到高三个点，，分别测得空载和满载时输出电压，其差值与对应电压点值之比，取所得三个比值最大项作为该电源指标。

二、仪器仪表类题目一：电压控制振荡器1、任务设计并制作一个电压控制振荡器（VCO）2、要求1．基本要求（1）VCO部分A．输出频率范围20MHz--60MHz。

B．输出频率稳定度小于10-3。

C．幅度 V pp=1V±0.1V。

D．可变频率步进，步距为1MHz±20kHz。

（2）频率步进数字显示。

（3）电压数字显示精度（峰-峰值）不低于10%。

（4）自制供电电源，单相220伏波动±10%可正常工作。

2.发挥部分(1)扩大输出频率范围。

(2)步距改进为最小。

(3)其他。

题目二：三角波斜率测量仪1、任务（1）设计占空比可调(即图2中AO/AB可调)的三角波发生器，作为三角波测量仪的信号输入。

（2）设计三角波测量电路，能够完成三角波幅度、频率、斜率的测量。

（3）设计显示电路，能够完成波形和测量数据的显示。

（4）能够测量由外部信号发生器产生的任意波形。

系统框图见图1所示。

2、要求1．基本要求（1）自行设计三角波发生器电路。

要求频率、占空比、幅度连续可调。

变化范围要求如下：频率范围10KHz～100KHz；占空比范围(即图2中AO/OB)30％～60％；幅度范围(即图2 中OC)0.5V到4V。

（2）三角波幅度测试：要求测试电路完成三角波幅度的测量并显示出测量结果。

测量误差不大于10%；（3）三角波频率测试: 要求测试电路完成三角波频率的测量并显示出测量结果。

测量误差不大于10%；（4）三角波斜率测试: 要求测试电路完成三角波斜率的测量(即CO/AO)并显示出测量结果。

测量误差不大于10%。

2．发挥部分（1）三角波发生器电路的频率范围可以扩展到1KHz～300KHz；占空比变化范围(即图2 中AO/OB)可以扩展到20％～80％。

（2）将三角波测量电路的频率误差减小到不大于5%；（3）将三角波测量电路的斜率误差减小到不大于5%；（4）将三角波测量电路的幅度误差减小到不大于5%；（5）可测量其他波形及相应参数。

三、说明三角波测量电路与三角波发生电路的连接只允许存在信号线与地线，不允许在两个模块之间存在其他连线。

题目三：程控多波形信号发生器1、任务设计并制作一个波形发生器。

信号产生限用FPGA, 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。

基本要求( l ）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 点；( 3 ）输出波形的频率范围为1Hz 一500kHz ，最小频率步进间隔为0.lHz ;( 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10-3（靠电路和器件保证）。

题目四：简易数字电容表1、任务：设计并制作一台数字显示的简易电容表。

2、要求：1、基本要求：（1）测量范围：10pF~99.9μF；测量误差：≤5.0%（以实验室标准电容或电容表为准）。

（2）设置量程选择：×0.01μF 、×0.1μF 、×1μF 、×10μF 、×100μF 。

（3）显示器：十进制数字显示，对测量量程分别用发光二极管指示。

（4）设置自校准功能。

（5）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。

2、发挥部分（1）扩展电容测量范围至10pF ~999.9μF 。

（2）测量误差≤1.0%以下。

（3）增设自动量程转换措施。

（4）增设直流电源。

（5）其他（智能化措施）。

题目五：简易半导体三极管参数测试仪1、 任务设计并制作一个小功率半导体三极管参数测试仪2、要求基本要求（1）在V V A I CE B 10,10≈≈μ 条件下，能测出三极管的直流电流放大系数β，并用数字显示。

测量范围50~300；测量误差的绝对值小于11005+N ，其中N 是直流放大倍数β的显示数值。

（2）当B I 由10μA 变化到20μA ，CE V 保持不变，能测出三极管的交流放大系数β，并用数字显示。

测量误差要求同（1）。

（3）在V V CE 10=的条件下，测量三极管的集电极—发射极反向饱和电流CEO I ，用数字显示，测量范围0.1μA~100μA ，测量误差≤10%。

（4）测量三极管的集电极—发射极间的反向击穿电压CEO BR V )(，并用数字显示；测试条件mA I C 1=，测量范围20V~60V ，测量误差≤5%。

（5）具有三极管管脚插错、损坏指示报警功能。

发挥部分（1）在V V CE 10=条件下，显示出三极管共射极接法输入特性曲线。

（2）在0≈B I ，10μA ，20μA ，30μA ，=CE V 0~12V 条件下，显示出三极管共射极接法输出特性曲线。