电赛综测资料2017

温馨提示温馨提示 以下所有内容只是个人的理解 不具权威性 以下所有内容只是个人的理解 不具权威性 仅供参考 仅供参考 1 1 电子电路的几类典型电路 电子电路的几类典型电路 个人认为 现在常规的电子电路常用的领域就是信号检测 因此我以传感器调理电路 为例 将整个电子电路分成以下几个大类电路去学习和研究 1 信号产生电路 2 检波电路 3 放大电路 包括功放电路 4 滤波电路 5 转换电路 6 电源电路 然后对每类电路中不同的具体电路再进行细分 分别搭建后注意两个问题 第 1 电 路的输出与电路中的哪些参数有关 如果调节这些参数使输出满足要求 第 2 功能相同 的但实现方法不同的电路 区别在哪 也就是说它们的适用条件是什么 2 2 参考书 参考书 1 刘树棠译 基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计 第 3 版 西安交通大学出 版社 2 姚剑清译 运算放大器权威指南 第 3 版 人民邮电出版社 3 彭军译 测量电子电路设计 模拟篇 科学出版社 4 彭军译 测量电子电路设计 滤波器篇 科学出版社 5 何希才译 振荡电路的设计与应用 科学出版社 6 陈梓城编 实用电子电路设计与调试 中国电力出版社 7 邓学译 OP 放大器应用 技巧 科学出版社 3 3 3 20112011 年全国电子大赛综合测评题仿真年全国电子大赛综合测评题仿真 可以对照搭建电路 我只是仿真了 实物没有弄 可以对照搭建电路 我只是仿真了 实物没有弄 3 1 13 1 1 题目题目 使用一片通用四运放芯片 LM324 组成电路框图见图 1 a 实现下述功能 使用低频 信号源产生的正弦波信号 加至加法器的输入端 加法器的另一输入端加入由自制振荡器 产生的信号 如图 1 b 所示 0 5ms 允许有 5 的误差 图中要求加法器的输出电压 经选频滤波器滤除频率分量 选 112 10 oii uuu 2i u 1o u 出信号为 为峰峰值等于 9V 的正弦信号 用示波器观察无明显失真 信号再 0 f 2o u 2o u 2o u 经比较器后在 1k 负载上得到峰峰值为 2V 的输出电压 3o u 电源只能选用 12V 和 5V 两种单电源 由稳压电源供给 不得使用额外电源和其它型 号运算放大器 3 1 23 1 2 电源电路仿真电源电路仿真 一 仿真电路一 仿真电路 R1 1k R2 1k C1 100u C2 100u 6V 6V RL1 1MEG RL2 1MEG C3 0 1u C4 0 1u V V V1 12Vdc 0 二 仿真文件二 仿真文件 三 仿真结果三 仿真结果 仿真结果如下图所示 3 1 33 1 3 三角波产生电路仿真三角波产生电路仿真 一 仿真电路一 仿真电路 V U1A LM324 3 2 V 4 V 11 OUT 1 6V R1 2 7k R2 3k C1 0 1u 6V R4 2k 0 0 二 仿真文件二 仿真文件 三 仿真结果三 仿真结果 仿真结果如下图所示 Ti m e 0s0 5m s1 0m s1 5m s2 0m s2 5m s3 0m s3 5m s4 0m s4 5m s5 0m s V R 1 1 4 0V 2 0V 0V 2 0V 4 0V 3 1 43 1 4 加法器电路仿真加法器电路仿真 一 仿真电路一 仿真电路 U1B LM324 5 6 V 4 V 11 OUT 7 R5 1k R6 10k R7 10k R8 1k 0 6V 6V 测 测 测 3 V2 FREQ 0 5k VAMPL 0 1 VOFF 0 0 加法电路中的另一个输入信号为三角波产生的输出信号 二 仿真文件二 仿真文件 同上 三 仿真结果三 仿真结果 仿真结果如下图所示 Ti m e 0s5m s10m s15m s20m s25m s30m s35m s40m s45m s50m s V R 7 2 4 0V 2 0V 0V 2 0V 4 0V 3 1 53 1 5 带通滤波电路仿真 时域 带通滤波电路仿真 时域 一 仿真电路一 仿真电路 电路的输入信号为加法器的输出信号 U1C LM324 10 9 V 4 V 11 OUT 8 R9 75k R10 1 6k R11 650k C2 0 01u C3 0 01u 0 6V 6V 0 二 仿真文件二 仿真文件 同上 三 仿真结果三 仿真结果 仿真结果如下图所示 Ti m e 0s5m s10m s15m s20m s25m s30m s35m s40m s45m s50m s V C 3 2 5 0V 0V 5 0V 3 1 63 1 6 带通滤波电路仿真 频域 带通滤波电路仿真 频域 一 仿真电路一 仿真电路 U1C LM324 10 9 V 4 V 11 OUT 8 R9 75k R10 1 6k R11 650k C2 0 01u C3 0 01u 6V 0 6V 0 V3 1Vac 0Vdc 0 V 二 仿真文件二 仿真文件 三 仿真结果三 仿真结果 仿真结果如下图所示 Frequency 1 0H z3 0H z10H z30H z100H z300H z1 0KH z3 0KH z10KH z V R 11 1 0V 2 0V 4 0V 6 0V 3 1 73 1 7 比较器电路仿真比较器电路仿真 一 仿真电路一 仿真电路 比较器的两个输入端信号分别为滤波电路和三角波电路的输出信号 电路如下图所示 U1D LM324 12 13 V 4 V 11 OUT 14 6V 6V RL 1k 0 R14 5 1k 测 测 测 8 测 测 测 7 R15 100k R16 100k 0 二 仿真文件二 仿真文件 同 2 2 1 仿真文件 三 仿真结果三 仿真结果 仿真结果如下图所示 Ti m e 10 0m s15 0m s20 0m s25 0m s30 0m s35 0m s40 0m s45 0m s50 0m s5 7m s V R 14 2 2 0V 1 0V 0 0V 1 0V 4 24 2 20132013 年全国电子大赛综合测评题仿真年全国电子大赛综合测评题仿真 可以对照搭建电路 我只是仿真了 实物没有弄 可以对照搭建电路 我只是仿真了 实物没有弄 4 2 14 2 1 题目题目 使用题目指定的综合测试板上的 555 芯片和一片通用四运放 324 芯片 设计制作一个 频率可变的同时输出脉冲波 锯齿波 正弦波 I 正弦波 II 的波形产生电路 给出设计方 案 详细电路图和现场自测数据波形 制作要求如下 1 同时四通道输出 每通道输出脉冲波 锯齿波 正弦波 I 正弦波 II 中的一种波形 每通道输出的负载电阻均为 600 欧姆 2 四种波形的频率关系为 1 1 1 3 3 次谐波 脉冲波 锯齿波 正弦波 I 输出频率 范围为 8kHz 10kHz 输出电压幅度峰峰值为 1V 正弦波 II 输出频率范围为 24kHz 30kHz 输出电压幅度峰峰值为 9V 脉冲波 锯齿波和正弦波输出波形应无明显失真 使 用示波器测量时 频率误差不大于 10 通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于 5 脉冲波占空比可调 整 3 电源只能选用 10V 单电源 由稳压电源供给 不得使用额外电源 4 要求预留脉冲波 锯齿波 正弦波 I 正弦波 II 和电源的测试端子 5 每通道输出的负载电阻 600 欧姆应标示清楚 置于明显位置 便于检查 4 2 24 2 2 设计方案设计方案 根据题目要求 可以采用 555 芯片产生一个脉冲波 利用 555 芯片产生脉冲波的同时 也可以产生一个三角波或锯齿波 对这个波形进行适当地整形 即可产成题目要求的锯齿 波 然后利用带通滤波器对产生的脉冲波进行滤波 可以只保留其中的基波分量或 3 次谐 波分量 即可产生题目要求的正弦波 系统的原理框图如下图所示 555芯片 8 10kHz 脉冲波 600欧负载 8 10kHz 锯齿波 600欧负载 带通滤波 器 600欧负载 带通滤波 器 600欧负载 8 10kHz 正弦波 24 30kHz 正弦波 4 2 34 2 3 脉冲波产生电路仿真脉冲波产生电路仿真 一 仿真电路一 仿真电路 R16 4 3k R17 600 0 V U2 555B GND 1 TRIGGER 2 OUTPUT 3 RESET 4 CONTROL 5 THRESHOLD 6 DISCHARGE 7 VCC 8 10V R1 10K SET 0 5 R2 1k R3 1k D1 D1N4148 D2 D1N4148 C1 0 01u C2 0 01u R4 10k 0 C15 0 1u 0 二 仿真文件二 仿真文件 三 仿真结果三 仿真结果 1 电位器的 SET 参数为 0 5 时的仿真结果 时域 Ti m e 4 2m s4 4m s4 6m s4 8m s5 0m s V R 16 1 0V 0 5V 1 0V 2 电位器的 SET 参数为 0 5 时的仿真结果 频域 3 电位器的 SET 参数为 0 时的仿真结果 时域 Ti m e 3 200m s3 400m s3 600m s3 027m s V R 16 1 0V 500m V 991m V 4 电位器的 SET 参数为 1 时的仿真结果 时域 Ti m e 4 800m s5 200m s5 600m s4 424m s V R 16 1 0V 0 5V 1 0V 4 2 44 2 4 锯齿波产生电路仿真锯齿波产生电路仿真 一 仿真电路一 仿真电路 上面脉冲波发生电路的 555 定时器的 2 脚上即可产生三角波或锯齿波 R16 4 7k R17 600 0 R26 1 6k R27 600 0 uo2 U3A LM324 3 2 V 4 V 11 OUT 1 10V 0 V U2 555B GND 1 TRIGGER 2 OUTPUT 3 RESET 4 CONTROL 5 THRESHOLD 6 DISCHARGE 7 VCC 8 10V R1 10K SET 0 R2 1k R3 1k D1 D1N4148 D2 D1N4148 C1 0 01u C2 0 01u R4 10k 0 C15 0 1u 0 uo1 二 仿真文件二 仿真文件 同上 三 仿真结果三 仿真结果 仿真结果如下图所示 Ti m e 5 400m s5 600m s5 800m s6 000m s6 200m s6 400m s V U O 2 1 00V 1 50V 1 88V 4 2 54 2 5 正弦波正弦波 I I 电路仿真电路仿真 一 仿真电路一 仿真电路 R18 1 6k R19 600 0 uo3 U3B LM324 5 6 V 4 V 11 OUT 7 R11 20k R12 100 R13 30k C6 0 01u C7 0 01u V 0 5V 0 uo 5V 二 仿真文件二 仿真文件 同上 三 仿真结果三 仿真结果 滤波电路输出的正弦波如下图所示 Ti m e 4 250m s4 300m s4 350m s4 400m s4 450m s4 500m s4 550m s4 600m s4 650m s4 700m s4 750m s4 797m s V R 32 1 500m V 0V 500m V 691m V 对上面的正弦波进行 FFT 变换后的波形图如下 Frequency 0H z2KH z4KH z6KH z8KH z10KH z12KH z14KH z16KH z18KH z20KH z22KH z24KH z26KH z28KH z30KH z V U 3B O U T 0V 200m V 400m V 600m V 800m V 4 2 64 2 6 正弦波正弦波 IIII 电路仿真电路仿真 一 仿真电路一 仿真电路 U4B LM324 5 6 V 4 V 11 OUT 7 R33 5 1k R34 25 R35 10k R36 10K R37 50K C18 0 01u C19 0 01u 0 0 5V 5V uo R38 3k R39 600 0 uo4 U4C LM324 10 9 V 4 V 11 OUT 8 5V 5V 0 V 二 仿真文件二 仿真文件 同上 三 仿真结果三 仿真结果 滤波电路 3 次谐波 输出的正弦波