2012年TI杯电子设计大赛正式赛题
2012年TI杯频率补偿电路(B题)
2012 TI 杯竞赛参考题-—频率补偿电路（B题）摘要：本设计制作了一个频率补偿电路，将一个在高频部分衰减了的“模拟某传感器特性的电路模块”高频部分补偿回来，所有频率补偿部分都采用了模拟电路方案实现。
传感器特性的电路模块的模拟根据要求运算放大器A使用TI公司产品高性能音频运算放大器OPA2134，能够做到超低失真,低噪声音频应用完全指定。
整个补偿模块实现了在频率达到100kHz时衰减，并有在70kHz前没有明显波动，最后用MSP430f5438a低功耗单片机显示输出峰值及对应波形。
经验证，该设计完成了全部基础要求及发挥部分。
关键词：频率补偿；低/高通滤波；信噪比；单片机显示一系统设计方案论证下面就模拟传感器特性模块和频率补偿等关键模块的设计方案进行讨论与分析1.1 方案论证与选择1.1.1模拟某传感器特性的电路模块按照题目要求组装“模拟模块”电路，属于低通滤波电路截止，以200Hz为基准，V b的−3dB高频截止频率为4.5 kHz±0.5 kHz。
1.1.2 高通滤波电路模块为了使电路以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)的−3dB高频截止频率扩展到100kHz ± 5kHz，设计在模拟模块后面接上一个高通滤波电路。
方案一：使用最简单的电子高通滤波器包括一个与信号通路串联的电容器和与信号通路并联的电阻。
这种滤波方式结构简单，但性能较差，受电路阻抗影响较大。
方案二：采用有源二阶滤波，采用元件数目较少，结构简单，调整方便，采用TI 公司运算放大器作为有源器件，几乎没有负载效应，本设计频率不高，故选用方案二。
1.1.3 低通滤波电路模块为了使通频带平缓，在到达截止频率时能够尽快地衰减；并有效地降低输出V o的高频噪声，在后面接上了一级100kHz低通滤波电路。
1.1.4 单片机显示单片机MSP430f5438a是超低功耗超强性能的单片机，可以把经过峰值检测电路后信号送给单片机连接控制显示数值。
2012“TI杯”北京工业大学电子设计竞赛练习题1(精)
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。
2、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。
3、设计一个比例加法器,输出信号为U3,U3 = U1 + 10U24、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,输出结果为U4,其峰峰值为4~5V可调。
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。
要求运放使用+12V单电源供电。
扩展功能:1、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。
考核内容: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U1~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,信号源输出信号的幅度为峰峰值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,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弦波信号,在示波器显示出李萨茹图形。
要求运放使用+12V单电源供电。
扩展功能:1、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。
7.2012年TI杯赛题解析
V+ 5
V- -5
OPA227
• 供电范围高达±18V，输出范围正负16V • Vos=75μV • GBW=8MHz，SR=2.3V/μs
+
DAC7811
系统设计框图
多路开关模拟MDAC
T
40.00m
20.00m
Axis label
0.00
-20.00m
-40.00m 0.00 1.00m 2.00m 3.00m 4.00m 5.00m
实际应用中留10-100倍的裕量，因此最好选择2V/µs以上 综上：Vs>30V，Vos<1mV，GBW>5Mhz，SR>2V/µs 可选择OPA227，OPA209，OPA211
OPA227双电源供电高精度低噪声运算放大器
Rf 10k Vs+ VsVin VsVin Vin 0 Rg 10k + + U1 OPA227 Vs+ RL 10k OUT
-CMOS工艺输入阻抗的影响可以忽略。
电容供电高效LED驱动
芯片选型：4、电流控制单元 – 控制方法选择 • 有了电流采样单元的闭环，电流控制单元只需根据采样值输出信号给DC-DC单元即可。DCDC单元可控制的部分有EN和FB两个地方。很容易就可以想到EN用PWM控制，FB用DAC或者
PWM加低通控制。
2012 TI杯 赛题解析
Agenda
• 基于乘法器型DAC的可控增益放大器 • 电容供电高效LED驱动
2012 TI杯 上海赛区
• 基于乘法器型DAC设计一个可控增益放大器 • 基本要求
– 放大倍数1至128可调，按键控制，步进为4倍循环 – 输入信号1KHz，200mVpp 正弦/方波 – 输出无失真
2012年北京市电子设计竞赛赛题分析
2012年TI北京市电子设计竞赛题（本科）分析，供参考2012 年 5 月 24 日64 浏览 | No Comments以下为2012年北京市电子设计竞赛本科组的原题：任务：在给定的电路板上（含一片TLC085四运放，一片DAC7811，一片LP2950-33），用给定单片机开发板（MSP430g2553）及芯片设计一个有自动增益控制（AGC）的放大器（在此四运放只能用两个，多用作品不予评测；不允许再增加任何器件，包括二极管、三极管和组件）。
要求：1、放大器频率范围：1KHz-60KHz；（10分）采用AC输入形式，输入端需要输入耦合电容器2、放大器增益：40dB；（25分）注意：赛题电源仅+5V供电，看产品技术手册，在5V供电时的V OH为3~4.1V，与输出电流的大小有关。
放大器增益：40dB （100倍），可以计算出输入电压的大小为（3000mV~4100 mV）V/100。
3、放大器增益可控范围：（输入信号频率为10KHz）大于35dB；（25分）增益可控情况有2：（1）保证（固定）输出电压大小不变，随着输入电压的改变，调整增益；（2）给定一个输入电压，改变增益，观察输出电压的变化。
增益调节附件资料给了一个采用DAC作为可调电阻的电路，通过MCU编程可以改变电阻的大小，电路结构形式就是一个反相比例放大器4、可观察AGC电压（要求输出模拟直流电压，此电压应随放大器的输出同步变化，只看变化规律，不要求值的大小）；（10分）注意1：可观察AGC电压，赛题要求提供一个可以检测输出电压的端子。
赛题要求输出模拟直流电压，附件资料给了一个采用PWM和低通滤波器可以参考。
可以用DC表观察输出的电压。
注意2：MCU需要检测出放大器输出电压的大小（AC电压），一是可以直接通过芯片内部的ADC进行检测，并显示；二是需要根据检测的电压大小，改变PWM的占空比，通过低通滤波器转换为DC形式，供外部检测用。
在第3部分的“（2）给定一个输入电压，改变增益，观察输出电压的变化。
2012 TI杯 山东电子设计大赛试题汇总
低功耗数字多功能表的设计制作（A题）【本科】一、任务设计并制作一款多功能数字测量仪表，其示意图如图1所示。
图1 低功耗数字多功能表系统示意图二、要求1. 基本要求（1）采用9V方电池供电。
自行设计保证该仪表正常工作的低功耗供电电源系统。
（2）三位半数字显示，最大读数1999。
（3）测量直流电压量程：0.2V、2V、20V；精度±(1%+2个字)；输入阻抗：≥10MΩ。
（4）测量交流电压量程：0.2V、2V、20V；精度±(1.5%+5个字)；频率范围：40Hz~400Hz；输入阻抗：≥10MΩ。
（5）测量电阻量程：200Ω、2kΩ、20kΩ；精度±(1%+5个字)。
（6）测量电容量程：100nF、100uF；精度±(5%+10个字)。
（7）晶体三极管β参数测试：测量类型 NPN或PNP，显示范围0~1000，精度±(2%+2个字)；测试条件：基极电流约10uA，V CE约3V。
2. 发挥部分（1）增加“自动关机”功能，即在测量模式下，若1分钟内无任何按键按下，仪表将自动关闭供电电源并进入低功耗状态；再按下任意键，仪表将自动返回“自动关机”前的状态。
（2）增加正弦波信号源功能：要求输出正弦波信号的频率为10Hz~100kHz，且可调；非线性失真≤3%。
（3）要求在负载为600Ω时，输出正弦波的最大值（有效值）≥5V；输出正弦波的幅值可调，调节范围100mV~5V。
（4）其他特色（例如：扩展其他功能、提高测量精度、减少失真等）三、说明1、不允许采用数字万用表专用A/D转换器或成品。
2、单片机建议采用MPS430单片机。
四、评分标准低功耗电波钟的设计制作（B题）【本科题】一、任务设计并制作一台低功耗电波钟。
二、要求1．基本要求（1）自行设计制作天线、选频放大，使其能接受中国码(BPC)电波授时数据、并输出包络。
（2）作品上电后尽可能快的完成授时信号的接受、处理。
2012TI杯电子设计江苏D题
2012年江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）试题
网络阻抗测试仪（D题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一个网络阻抗测试仪，用于测量一端口无源网络的阻抗特性。
二、要求
1、基本要求
（1）设计并制作一正弦波信号源，要求：
①信号频率范围1kHz～200kHz，能够显示频率，频率相对误差<0.1%。
②信号频率可设置、可步进。
③输出信号幅度2V±0.1V（Vpp）。
（2）设计一端口网络阻抗特性测试仪，能够测量一端口网络阻抗的模|Z |，测量误差的绝对值小于理论计算值的5%。
（3）测量一端口网络阻抗的阻抗角φ，测量误差的绝对值小于理论计算值的5%。
（4）实现阻抗模和阻抗角的自动测量。
2、提高要求
（1）对模|Z |和阻抗角φ的测量误差的绝对值小于理论计算值的2%。
（2）能够判断被测网络结构（串联、并联）。
（3）明确指示模块中元件的类型与参数。
（4）能测量并显示被测网络的谐振频率点。
（5）其它创新性设计。
三、说明
1.被测无源网络由电阻、电容、电感构成；每个网络中有两个元件，两者串联或并联。
2.当输入激励频率在1kHz—100KHz范围内时，网络的阻抗模在100Ω—10k Ω范围内，阻抗角φ在±90º范围内。
3.所设计制作的网络阻抗测试仪需留出连接被测网络模块的接口，且必须方便更换模块。
4.测试评审时对现场提供的标准模块进行测试。
四、评分标准。
2012年大学生电子设计竞赛黑龙江赛区TI杯竞赛题
2012年大学生电子设计竞赛黑龙江赛区TI杯竞赛题G题：数控线性直流稳定电源（专科）一、任务设计制作一个数控线性直流稳定电源，具有稳压和稳流功能。
输入交流电为220V/50Hz，变化范围为±10%。
电源结构如图1所示。
图1：数控线性直流稳定电源结构二、要求1. 基本要求（1）具有稳压和稳流功能，通过开关或按键设置。
（2）对稳压电路的要求①输出电压范围：+2.000V ~+10V，最大输出电流：1A；②具有过流保护功能，保护电流为1.2A；③电压调整率≤0.2%；④负载调整率≤1%；⑤总纹波电压（峰-峰值）≤10mV。
（3）对稳流电路的要求①输出电流范围：200mA ~1A，要求在输出电流范围内，输出直流电压不超过10V；②负载调整率：设置输出电流为1A，改变负载电阻，使输出电压在2~10V情况下，输出电流变化≤1%；③总纹波电流（峰-峰值）≤1mA。
2. 发挥部分（1）对稳压电路的要求①负载调整率≤0.1%；②总纹波电压（峰-峰值）≤1mV；③数字设置并显示设置的输出电压值，设置最小分辨率≤10mV，输出电压设定值与实际输出电压值的误差≤1%；④测量并数字显示实际输出电压，测量显示值与实际电压输出值的误差≤0.1%。
（2）对稳流电路的要求① 负载调整率：设置输出电流为1A ，改变负载电阻，使输出电压在2~10V 情况下，输出电流变化≤ 0.1%；② 总纹波电流（峰-峰值）≤0.1mA ；③ 数字设置并显示设置的输出电流值，设置最小分辨率≤1mA ，输出电流设定值与实际输出电流值的误差≤1%；④ 测量并数字显示实际输出电流，测量显示值与实际电流输出值的误差≤0.1%。
（3）提高电源效率。
（4）其他。
三、说 明1. 不允许使用任何形式的电源模块和集成稳压器。
2. 辅助电源应自制，并包含在所制作的电源系统内。
3. 实际输出电压和输出电流测量装置需自制，并与电源制作成一个整机。
4. 稳压和稳流功能必须共用一套变压器、主回路及功率元件。
2012年天津市TI杯电子设计大赛题
TPS5433IDR（降压电源模块）
12V/220V 逆变电源(D1 题) 一、 设计任务 设计一个 12V/220V 逆变电源的电路。 二、 设计要求 1、基本要求 用仿真软件对电路进行验证，其满足的要求如下所示： 输入 12VDC； 1) 额定输出电压：Vo=220VAC； 2) 额定输出功率≥200W； 3) 输出有过压保护； 4) 5) 输入有过压保护和过热保护； 2、发挥部分
单相正弦波变频电源（ D2） 一、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。
显示
二、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）其它。 三、说明 1.不能使用产生 SPWM（正弦波脉宽调制）波形的专用芯片；
Байду номын сангаас
制作一个 12V/36V 逆变电源的实物，使其完成以下功能： 1) 输入 12VDC（可用汽车蓄电池提供） ； 2) 额定输出电压：Vo=36VAC； 额定输出功率≥30W； 3) 输出有过压保护； 4) 有输入过压保护和过热保护； 5) 三、 说明 1．设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。 2．因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真 与实物制作， 评分时， 仿真结果与实物制作各自的得分相加， 作为参赛者的最后总分。 此时， 只需要提交针对仿真结果的设计报告。