2012全国大学生电子设计竞赛-频率补偿电路.doc

2012年15省赛区大学生电子设计TI杯竞赛试题 参赛注意事项 （1）2012年8月5日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一题；高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题，也可以选择其他题目。 （2）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。 （3）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。 （4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （5）2012年8月7日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 频率补偿电路（B题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一个频率补偿电路，补偿“模拟某传感器特性的电路模块”（以下简称“模拟模块”）的高频特性。电路结构如图1所示。 图1 电路结构 1. 基本要求 (1) 按图1所示组装“模拟模块”电路，其中正弦波电压信号发生器可使用普通函数信号发生器。在开关K接Vs的条件下达到如下要求： ① Vs为200Hz、峰峰值为10V时，“模拟模块”输出Vb没有明显失真。 ② 以200Hz为基准，Vb 的?3dB高频截止频率为4.5 kHz ± 0.5 kHz。 (2) 设计并制作频率补偿电路，使之达到如下要求： ① 频率为200Hz时的电压增益A(200Hz)=|Vo/Vs|=1± 0.05。 ② 以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)=|Vo/Vs|的?3dB高频截止频率扩展到大于50kHz。 ③ 以电压增益A(200Hz)为基准，频率0~35kHz范围内的电压增益A(f)的波动在±20%以内。 (3) 在达到基本要求(2)的第①、②项指标后，将开关K切换到接地端，输出Vo的噪声均方根电压Vn≤30 mV。 2. 发挥部分 (1) 在达到基本要求(2)的第①项指标后，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。 (2) 以电压增益A(200Hz)为基准，频率0~70kHz范围内的电压增益A(f)的波动在±10%以内。 (3) 在达到基本要求(2)的第①项和发挥部分(1)的指标后，将开关K切换到接地端，输出Vo的噪声均方根电压Vn ≤10 mV。 (4) 其他。 三、说明 1. “模拟模块”中的运算放大器A要求使用TI公司产品OPA2134。 2. 要求“模拟模块”输出Vb 的?3dB高频截止频率为4.5 kHz ± 0.5 kHz。如果所测高频截止频率≥6 kHz，则以后项目将不予评测。 3. 根据对高频响应特性的要求，频率补偿电路中插入适当的电路可以有效降低输出的高频噪声。 4. 在图1所示开关K切换到接地端的条件下，在T端接入图2(a)所示的电路可简化系统频率特性的测试、调整过程。设定函数信号发生器输出Vt为频率500Hz、峰峰值5V的三角波电压，则输出Vb的波形应近似为方波tr ≈ 7μs；若fH=100kHz，则tr ≈ 3.5μs；tr的定义如图2(b)所示。应用fH·tr ≈ 0.35的原理，可将系统的频率响应特性调整到所要求的指标。注意：Ci到运放A反相输入端的引线应尽量短，以避免引入额外干扰。 (a) (b) 图2 辅助调试电路及波形定义 4. 要求在，以便接示波器探头。 设计报告 项 目 主要内容 满分 方案论证 比较与选择 方案描述 3 理论分析与计算 系统传递函数及零、极点分析 频率补偿各部分电路的分析 6 电路设计 频率补偿各部分电路的设计 6 测试方案与测试结果 测试方法与仪器 测试结果及分析 3 设计报告结构及规范性 摘要 设计报告正文的结构 图表的规范性 2 总分 20 基本要求 实际制作完成情况 50 发挥部分 完成第（1）项 15 完成第（2）项 15 完成第（3）项 15 其他 5 总分 50 B-3