大学物理电路题

1、开关稳压电源（A题）一、任务设计并制作如图1所示的开关稳压电源。图1电源框图二、要求在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：1基本要求（1） 输出电压UO可调范围：30V36V；（2） 最大输出电流IOmax=2A；（3） U2从15V变到21V时，电压调整率SU2%（IO=2A）；（4） IO从0变到2A时，负载调整率SI5%（U2=18V）；（5） 输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（6） DC-DC变换器的效率70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（7） 具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.5±0.2A；2发挥部分

2、（1） 进一步提高电压调整率，使SU0.2%（IO=2A）；（2） 进一步提高负载调整率，使SI0.5%（U2=18V）；（3） 进一步提高效率，使85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（4） 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；（5） 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。（6） 其他。三、说明（1） DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。（2） U2可通过交流调压器改变U1来调整。DC-DC变换器（含控制电路）只能由UIN端口供电，不得另加辅助电源。（3） 本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中

3、的所有非直流成分，要求用带宽不小于20MHz模拟示波器（AC耦合、扫描速度20ms/div）测量UOPP。（4） 本题中电压调整率SU指U2在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率；负载调整率SI指IO在指定范围内变化时，输出电压UO的变化率；DC-DC变换器效率h=PO/ PIN，其中POUOIO，PINUINIIN。（5） 电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）。（6） 制作时应考虑方便测试，合理设置测试点（参考图1）。（7） 设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结

4、果用附件给出。四、评分标准项 目应包括的主要内容或考核要点满 分设计报告方案论证DC-DC主回路拓扑；控制方法及实现方案；提高效率的方法及实现方案8 电路设计与参数计算主回路器件的选择及参数计算；控制电路设计与参数计算；效率的分析及计算；保护电路设计与参数计算；数字设定及显示电路的设计20 测试方法与数据测试方法；测试仪器；测试数据(着重考查方法和仪器选择的正确性以及数据是否全面、准确)10 测试结果分析与设计指标进行比较，分析产生偏差的原因，并提出改进方法5 电路图及设计文件重点考查完整性、规范性7 总分50 基本要求实际制作完成情况50 发挥部分完成第（1）项10 完成第（2）项10 完成

5、第（3）项15 完成第（4）项4 完成第（5）项6 其他5 总分50 宽带直流放大器（B题）一、任务设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。二、要求1基本要求（1）电压增益AV40dB，输入电压有效值Vi20mV。AV可在040dB范围内手动连续调节。（2）最大输出电压正弦波有效值Vo2V，输出信号波形无明显失真。（3）3dB通频带05MHz；在04MHz通频带内增益起伏1dB。 （4）放大器的输入电阻50W，负载电阻（50±2）W。（5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。2发挥部分（1）最大电压增益AV60dB，输入电压有效值Vi10 mV。（2）在AV60dB

6、时，输出端噪声电压的峰峰值VONPP0.3V。（3）3dB通频带010MHz；在09MHz通频带内增益起伏1dB。（4）最大输出电压正弦波有效值Vo10V，输出信号波形无明显失真。 （5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。（6）电压增益AV可预置并显示，预置范围为060dB，步距为5dB（也可以连续调节）；放大器的带宽可预置并显示（至少5MHz、 10MHz 两点）。（7）降低放大器的制作成本，提高电源效率。（8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。三、说明1宽带直流放大器幅频特性示意图如图1所示。 图1 幅频特性示意图2负载电阻应预留测试用检测口和明显标志，如不符合（50±

7、;2）W的电阻值要求，则酌情扣除最大输出电压有效值项的所得分数。3放大器要留有必要的测试点。建议的测试框图如图2所示，可采用信号发生器与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪进行幅频特性测量。图2 幅频特性测试框图四、评分标准设计报告项 目主要内容分数系统方案比较与选择方案描述2理论分析与计算带宽增益积通频带内增益起伏控制线性相位抑制直流零点漂移放大器稳定性9电路与程序设计电路设计8测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析8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3总分30基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项7完成第（2）项2完成第（3）项

8、7完成第（4）项6完成第（5）项12完成第（6）项5完成第（7）项6其他5总分50红外光通信装置（C题）一、任务设计并制作一个红外光通信装置。二、要求1基本要求（1）红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为 2m，如图 1 所示。图 1 红外光通信装置方框图（2）传输的语音信号可采用话筒或3.5mm 的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率范围为 3003400Hz。（3）接收的声音应无明显失真。当发射端输入语音信号改为 800Hz 单音信号时，在 8电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于 0.4V。不改变电路状态， 减小发射端输入信

9、号的幅度至 0V， 采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示， 频率响应范围低端不大于 10Hz、高端不小于 1MHz）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于 0.1V。如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。（4）当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。2发挥部分（1）增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。数字信号传输时延不超过 10s。 温度测量误差不超过 2。 语音信号和数字信号能同时传输。（2）设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向 90°，延长通信距离 2 m，如图 2 所示。语音通信质量要求同基本要求（3）

10、。图 2 红外光通信中继转发装置方框图中继转发节点采用 5V 直流单电源供电，电路见图 3。串接的毫安表用来测量其供电直流电流。图 3 中继转发节点供电电路三、说明1本装置的通信信道必须采用红外光信道，不得使用其他通信装置。发射端及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件，安装时需外露发光管，以便检查。不得采用内部含有现成通信协议的红外光发射芯片或模块。 2 中继转发节点除外接的单 5V 供电电源外， 不得使用其他供电装置 （如电池、超级电容等） 。3测试时，自备 MP3 或录音机及音频连接线。四、评分标准设计报告项 目主要内容分数系统方案红外光通信装置总体方案设计4理论分析与计算通信原理

11、分析，提高转发器效率的方法6电路与程序设计总体电路图程序设计4测试方案与测试结果测试数据完整性测试结果分析4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基本要求完成第（1）项25完成第（2）项5完成第（3）项15完成第（4）项5总分50发挥部分完成第（1）项10完成第（2）项10完成第（3）项25其他5总分50四旋翼自主飞行器（D 题）一、任务设计并制作一架四旋翼自主飞行器。飞行区域俯视图和立体图分别如图 1和图 2 所示。图 1 飞行区域俯视图（图中单位：cm）图 2 飞行区域立体图（图中单位：cm）二、要求1. 基本要求（1）四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图 1 所示的 A 区，一键式启动飞行器起飞； 飞向 B 区，在 B 区降落并停机； 飞行时间不大于 45s。（2）飞行器摆放在 B 区，一键式启动飞行器起飞；飞向 A 区，在 A 区降落并停机；飞行时间不大于 45s。2. 发挥部分（1）飞行器摆放在 A 区，飞行器下面摆放一薄铁片，一键式启动，飞行器拾取薄铁片并起飞。（2）飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向 B 区，并在空中将薄铁片投放到B 区；飞行器从示高线上方返回 A 区，在 A 区降落并停机。（3）以上往返飞行时间不大于 30s。（4）其他。三、评分标准设计报告项 目主要内容分数系统方案