电赛培训基础知识

306培训讲座1

基础知识第1页

归纳起来，基础知识应包括下列几方面内容：一、模拟与数字电路基本知识1.基本放大器2.功率放大器3.滤波器4.基本组合逻与时序逻辑电路（FPGA）基础知识第2页5.运算放大器应用电路6.A/D,D/A电路7.常用传感器电路8.电源电路9.简单信息处理知识与算法基础知识第3页二、最小系统1.处理器（包括储藏某些基本通用软件模块，也有参赛队使用FPGA模块实现处理器功能）。2.接口电路。3.外设电路。基础知识第4页三、基本技能1.电路板设计一般采取Protel绘图软件，需要理解元件器规格、尺寸；对各电路模块合理布局。2.元器件选择熟悉多种基本元器件和常用集成电路芯片特性。基础知识第5页3.焊接焊接和连线：可靠、规整、方便连接。4.构造电路模块化设计，利于调试与故障检查；接口要方便且留有足够测试点；应将系统各个电路模块固定在一种框架（或平板）构造上，增加电路可靠性；注意试验台整洁，规范操作。基础知识第6页射频宽带放大器2023年大学生电子设计竞赛基本知识第7页5、基本仪器使用与电路调试常用仪器：万用表、稳压电源、信号发生器、示波器、频谱仪、逻辑分析仪等仪器使用。调试：基本知识第8页系统设计与制作过程：1.方案设计；2.电路模块设计；3.元器件选择与购买；4.PCB幅员设计（元器件布局）；5.元器件、电路板检查；6.焊接；7.分模块调试，联调。基本知识第9页

这里尤其要提醒大家是，在培训中应高度注意学生科学研究素质培养。通过培训使学生初步养成：实事求是工作标准、一丝不苟工作态度、勤于思考工作办法、百折不饶工作精神和精益求精工作作风。基本技能第10页三、报告撰写

按照要求，重点介绍方案比较、电路模块设计、器件选择、理论推导、软件流程图、调试办法、使用仪器、测试成果（数据和波形）、成果分析、参照资料。一般电路图和程序可作为附录放在背面。再有就是格式规范，内容全面，详略得当，围绕要求下笔，常识性或无关紧要内容尽可能简述。基本技能第11页第三部分设计案例第12页图2幅频特性示意图

例一宽带放大器（2023年）第13页使用一片通用四运放芯片LM324组成图1所示电路框图，实现下述功能：使用低频信号源产生正弦波信号，加至加法器输入端，加法器另一输入端加入由自制振荡器产生信号uo1，uo1如图２所示，T1=0.5ms，允许T1有±5%误差。图中要求加法器输出电压ui2=10ui1+uo1。ui2经选频滤波器滤除uo1频率分量，选出f0信号为uo2，uo2为峰峰值等于9V正弦信号，用示波器观测无显著失真。uo2信号再经比较器后在1kΩ负载上得到峰峰值为2V输出电压uo3。电源只能选用+12V和+5V两种单电源，由稳压电源供应。不得使用额外电源和其他型号运算放大器。要求预留ui1、ui2、uo1、uo2和uo3测试端子。例二集成运算放大器应用（2023年）第14页例二集成运算放大器应用第15页例二集成运算放大器应用第16页该题目考核点：怎样利用四只运算放大器构建框图所示电路。2.采用单电源供电运放处理正弦波信号。例二集成运算放大器应用第17页

分析与设计一般三角波发生电路需要两只运放，加法器、比较器和滤波器各用一只运放，共需5只运放，但题目仅允许使用4只运放。必须寻找节省一只运放方案。分析发觉，三角波发生器指标要求不严格，能够采取一只运放产生方波信号，然后利用无源积分器电路实现三角波信号。

例二集成运算放大器应用第18页例二集成运算放大器应用第19页23年制作较好参赛队均采取该种方案。对于单电源运放处理正弦波信号，可通过在输入端加偏置电路办法处理。例二集成运算放大器应用第20页题目：

使用题目指定综合测试板上

555芯片和一片通用四运放

324芯片，设计制作一种频率可变同步输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ波形产生电路。设计制作要求：1、同步四通道输出、每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中一种波形，每通道输出负载电阻均为

600欧姆。2、四种波形频率关系为

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显著失真。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。例三波形发生器第21页3、电源只能选用+10V单电源，由稳压电源供应。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和电源测试端子。5、每通道输出负载电阻

600欧姆应标示清楚、置于显著位置，便于检查。注意：不能外加

555和

324芯片，不能使用除综合测试板上芯片以外其他任何器件或芯片。例三波形发生器第22页题目分析：该系统工作频段不高，滤波器设计应当是竞赛培训基本内容，且输出信号之间频率有关联。因此，该题目标考点应当在：利用555设计方波发生器电路；以及方波中含有多种谐波分量概念和滤波器设计。由于，给各参赛队资料中包括有制作脉冲发生电路推荐方案，而方波中含有数次谐波分量是信号与系统课程基本内容，应当说该题主要体现在占空比可调、谐波分量概念、滤波器设计和工作量上，难度不大。例三波形发生器第23页555电路介绍：它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一种

RS触发器，一种放电管

T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和

2VCC/3。例三波形发生器第24页

555定期器功能主要由两个比较器决定。两个比较器输出电压控制RS触发器和放电管状态。在电源与地之间加上电压，当

5脚悬空时，则电压比较器1反相输入端电压为

2VCC/3，比较器2同相输入端电压为VCC/3。若触发输入端TR电压不大于VCC/3，则比较器2输出为0，可使

RS触发器置1，则输出端

OUT=1。假如阈值输入端

TH电压大于

2VCC/3，同步

TR端电压大于VCC/3，则比较器1输出为0，比较器2输出为1，可将

RS触发器置

0，使输出为低电平。例三波形发生器第25页

主要应用（1）组成施密特触发器，用于TTL系统接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（2）组成多谐振荡器，组成信号产生电路；（3）组成单稳态触发器，用于定期延时整形及某些定期开关中。例三波形发生器第26页多谐振荡器设计多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，通过一段时间能够自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行互相转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。例三波形发生器第27页

接通电源后，输出假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2—C—地，按指数规律上升，当上升到2Vcc/3时（TH、端电平大于Vc），输出翻转为低电平。Vo是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，按指数规律下降，当下降到Vcc/3时（TH、端电平不大于Vc），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得输出高电平时间

T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间T=R2Cln2振荡周期

T=(R1+2R2)Cln2输出方波占空比为例三波形发生器第28页2.方案设计

由于四种信号频率百分比为1:1:1:3，则能够考虑首先设计要求频率方波发生电路，然后由方波信号积分产生锯齿波信号。

正弦波I和正弦波II应当有多种办法产生，考虑到题目标器件数目标限制和正弦波信号频率与方波频率有关性，一般采取从方波基波友好波中滤波方式产生。例三波形发生器第29页方波发生电路：根据刚