1、電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn),2010.07,一、獲獎(jiǎng)學(xué)生感言,熱情是保持一個(gè)人對(duì)一件事物的熱忠程度，它可以引導(dǎo)你，為你注入強(qiáng)大的動(dòng)力。 相信很多人參加國(guó)賽純粹是為了將來(lái)找工作時(shí)可以在自己的簡(jiǎn)歷上填上這個(gè)經(jīng)歷，這就不是一種熱情了。 其次，我看到好多人都站在考研和參賽的抉擇口，在此我額外補(bǔ)充一點(diǎn)。我覺得這種情況最好要不要遲疑太久，要明確自己的方向，當(dāng)機(jī)立斷，免得兩頭分心，吃力又不合算（畢竟一個(gè)人精力有限）。,收集競(jìng)賽信息,如果你有意參加的話，平時(shí)就要多關(guān)注全國(guó)電子競(jìng)賽信息，收集一些往年競(jìng)賽資料，了解評(píng)分規(guī)則，這些都是很有必要的。,團(tuán)隊(duì),一個(gè)能在全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽中得獎(jiǎng)的團(tuán)隊(duì)必須具備這么幾個(gè)特征:絕對(duì)喜歡電子

2、開發(fā)。 在軟件、硬件、論文寫作中各有所長(zhǎng)。你想想3個(gè)只會(huì)C語(yǔ)言的家伙合一起能干什么。 選好團(tuán)隊(duì)后就要確定團(tuán)隊(duì)核心人物。大家一定都能想得到，一旦進(jìn)入備戰(zhàn)階段，組員間的探討是必然的，各抒己見固然好，但往往也比較容易起爭(zhēng)執(zhí)。這時(shí)如果有個(gè)核心人物，他的話在非常時(shí)期大家必須絕對(duì)服從，他說(shuō)了算。 要想獲得成功，就必須認(rèn)清自己團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)，充分調(diào)用組員中的優(yōu)勢(shì)資源，比如：某個(gè)組員在編程方面有優(yōu)勢(shì)，那么就應(yīng)該合理分配編程工作給他，這樣大家分工也就相對(duì)明確了，也都能充分發(fā)揮自己的所長(zhǎng)，將團(tuán)對(duì)協(xié)作的力量發(fā)揮到最大。,根基,磨刀不誤砍材功，根基不牢就不要往上爬，爬得越高，摔得越重。 這個(gè)方面，你需要連接常用的電路，如

3、高增益放大電路，跟隨電路，濾波電路的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)protel制圖軟件，會(huì)劃電路原理圖，會(huì)PCB制板。 在準(zhǔn)備期間一定要學(xué)會(huì)用萬(wàn)用板焊接電路，或者用三氯化鐵腐蝕電路，這個(gè)效果非常好。 在正式比賽前，一定要于團(tuán)隊(duì)在4天內(nèi)練習(xí)做一個(gè)完整的電子系統(tǒng)，時(shí)間安排在8月初最好（推薦凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃賽前熱身套件），不要以為你能做好各個(gè)模塊，但是聯(lián)機(jī)調(diào)試你就不一定成功，總是會(huì)缺點(diǎn)什么，事實(shí)證明，大部分的競(jìng)賽隊(duì)失敗就失敗在最后的聯(lián)機(jī)。,電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的核心器件的選擇,(單片機(jī))選型 CPU是電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的核心器件?，F(xiàn)在的微處理器很多，如比較古老的8051單片機(jī)，AVR單片機(jī)，PIC單片機(jī)，MSP430單片機(jī)?，F(xiàn)在也出了很

4、多新型單片機(jī)，這類單片機(jī)含有很多的擴(kuò)充資源，如大量的FLASH(這些FLASH對(duì)LCD字庫(kù)很有幫助)、中速AD,DA、多定時(shí)器、PWM，語(yǔ)音功能等等，這些資源會(huì)給開發(fā)帶來(lái)很多的方便。 從個(gè)人經(jīng)驗(yàn)看，競(jìng)賽一定要用自己擅長(zhǎng)的單片機(jī)，但根據(jù)題目的不同，不同的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度也不一樣。 現(xiàn)在很多人都喜歡上了嵌入式和DSP。根據(jù)09年競(jìng)賽的精神利用嵌入式與DSP參加電子競(jìng)賽也會(huì)逐漸提到日程上來(lái)，如果做的是關(guān)于高速數(shù)據(jù)處理的的題目，比如高速數(shù)據(jù)采集，高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊龋@樣這兩個(gè)東西會(huì)有用武之地。,基本模塊,參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，離不開一些基本模塊。 如LED,LCD子電路，子程序。（這點(diǎn)凌陽(yáng)的61板做的很好

5、，有很多現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)可以調(diào)用）AD,DA電路，搞控制的總得選好步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)程序吧，那搞無(wú)線的應(yīng)該準(zhǔn)備什么呢？ 自己去想吧！有一個(gè)一等獎(jiǎng)選手告訴過(guò)我，他說(shuō)“在競(jìng)賽前我就知道我會(huì)得獎(jiǎng)，因?yàn)槲野言摐?zhǔn)備的東西都準(zhǔn)備了，而且在比賽前幾天都?jí)舻搅吮荣愵}目,他說(shuō)得有點(diǎn)夸張，但是也很可信，足以證明這個(gè)準(zhǔn)備對(duì)整個(gè)比賽有舉足輕重的作用。,全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題,每年的競(jìng)賽試題都有很多相似的地方， 控制類的如簡(jiǎn)單的工業(yè)控制、小車； 傳統(tǒng)題目如數(shù)據(jù)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集，無(wú)線傳輸系統(tǒng)； 電源設(shè)計(jì)； 簡(jiǎn)單儀器、儀表設(shè)計(jì)（每年必要一題)如2005年的簡(jiǎn)易頻譜分析儀，2003年的簡(jiǎn)易邏輯分析器。 建議為了奪

6、獎(jiǎng)的朋友專注自己的強(qiáng)項(xiàng)。,身體是革命的本錢,這也是很容易忽略的一點(diǎn)。4天3夜是個(gè)什么概念，我想大家都要清楚點(diǎn)。既然下定決心參賽，就要調(diào)理好身體，以最佳的狀態(tài)來(lái)迎接挑戰(zhàn)。 否則，千載難逢的機(jī)會(huì)就可能擦肩而過(guò)，留下的就將會(huì)是遺憾。,良好心態(tài),競(jìng)賽不僅僅是技能的競(jìng)爭(zhēng)，更是良好心態(tài)的比拼。 比賽期間，肯定都會(huì)遇到這樣那樣的問題，如果沒有善始善終，持之以恒的決心，三天打魚，兩天曬網(wǎng)，是走不到最后的。 要切切實(shí)實(shí)按照制定好的進(jìn)程走，該做哪項(xiàng)任務(wù)，就要盡量克服一切困難做完，該今天做的，就不能留到明天。 具備以上條件后，你還應(yīng)該做的就是自信了。,論文的書寫,一個(gè)獲得一等獎(jiǎng)的團(tuán)隊(duì)，必然有文筆不錯(cuò)善于表達(dá)的人物。

7、一個(gè)團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)理念和思想需要通過(guò)他公布于眾，讓評(píng)委團(tuán)了解和認(rèn)同你們的觀點(diǎn)，論文的書寫也是考察寫作基本功的關(guān)鍵要素。 切記現(xiàn)在不是酒香不怕巷子深的年代了，因?yàn)榭梢赃x擇的對(duì)象太多，要學(xué)會(huì)主動(dòng)出擊。所以說(shuō)一個(gè)好的團(tuán)隊(duì)是成功的一半！,近年來(lái)新動(dòng)向,性價(jià)比：第一個(gè)就是做出來(lái)的產(chǎn)品的性能價(jià)格比應(yīng)該是比較好的。不能為完成一個(gè)比較簡(jiǎn)單的任務(wù)，用一個(gè)非常復(fù)雜，非常昂貴的小系統(tǒng)合和方法去完成。這是不符合社會(huì)發(fā)展需要的。 節(jié)能性：為了維持社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展，我們的產(chǎn)品必須盡可能的節(jié)能。不能為完成某一功能我們就耗電、耗損很大，甚至于造成其它的污染。這是不行的。,二、競(jìng)賽時(shí)間,競(jìng)賽時(shí)間定于競(jìng)賽舉辦年度的9月份，賽期四天

8、（具體日期屆時(shí)通知）。從1997年開始，每二年舉辦一屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，即凡逢單數(shù)年號(hào)時(shí)舉辦全國(guó)競(jìng)賽。,三、競(jìng)賽采用全國(guó)統(tǒng)一命題、分賽區(qū)組織的方式,競(jìng)賽采用“半封閉、相對(duì)集中”的組織方式進(jìn)行。競(jìng)賽期間學(xué)生可以查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，隊(duì)內(nèi)學(xué)生集體商討設(shè)計(jì)思想，確定設(shè)計(jì)方案，分工負(fù)責(zé)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，以隊(duì)為基本單位獨(dú)立完成競(jìng)賽任務(wù)； 競(jìng)賽期間不允許任何教師或其他人員進(jìn)行任何形式的指導(dǎo)或引導(dǎo)； 競(jìng)賽期間參賽隊(duì)員不得與隊(duì)外任何人員討論商量。參賽學(xué)校應(yīng)將參賽學(xué)生相對(duì)集中在一個(gè)或幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行競(jìng)賽，便于組織人員巡查。 為保證競(jìng)賽工作，競(jìng)賽所需設(shè)備、元器件等均由各參賽學(xué)校負(fù)責(zé)提供。,四、命題范圍,應(yīng)以電子技術(shù)（

9、包括模擬低頻、高頻和數(shù)字電路）應(yīng)用設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容。 可以涉及單片機(jī)、可編程邏輯器件、EDA軟件工具和PC機(jī)（主要用于開發(fā)）的應(yīng)用。 題目包括“理論設(shè)計(jì)”和“實(shí)際制作與調(diào)試”兩部分。 競(jìng)賽題目應(yīng)具有實(shí)際意義和應(yīng)用背景，并考慮到目前教學(xué)基本內(nèi)容和新技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)。,五、題目要求,競(jìng)賽題目應(yīng)能測(cè)試學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力、實(shí)際設(shè)計(jì)能力和獨(dú)立工作能力。 題目原則上應(yīng)包括基本要求部分和發(fā)揮部分，從而使絕大多數(shù)參賽學(xué)生能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成基本要求部分的設(shè)計(jì)工作，又能便一部分優(yōu)秀學(xué)生有發(fā)揮與創(chuàng)新的余地。,六、命題格式,1. 題目名稱 題目名稱要求簡(jiǎn)明扼要。 2. 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求需要對(duì)題目作必要說(shuō)明

10、，明確提出設(shè)計(jì)任務(wù)和對(duì)功能指標(biāo)的要求，文字描述準(zhǔn)確，避免含混不清； 3. 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)按設(shè)計(jì)報(bào)告、實(shí)際制作兩部分提出具體評(píng)分細(xì)則，實(shí)際制作又分基本要求和發(fā)揮部分?？偡忠话闶?50分，其中設(shè)計(jì)報(bào)告占50分，基本要求占50分和發(fā)揮部分占50分。 4. 命題說(shuō)明 命題人應(yīng)對(duì)命題的意圖、涉及的主要知識(shí)范圍及其它問題予以必要的說(shuō)明，供全國(guó)專家組選題時(shí)參考。,七、題目類型,1. 綜合題 綜合題應(yīng)涵蓋模-數(shù)混合電路，可涉及單片機(jī)和可編程邏輯器件的應(yīng)用，并盡可能適合不同類型學(xué)校和專業(yè)的學(xué)生選用； 2. 專業(yè)題 專業(yè)題是側(cè)重于某一專業(yè)（如計(jì)算機(jī)、通信、自控、電子技術(shù)應(yīng)用等）的題目； 3. 電路題 電路題是

11、側(cè)重于模擬電路、數(shù)字電路、電力電子線路等的題目； 4. 新型器件和集成電路應(yīng)用題 新型器件和集成電路應(yīng)用題側(cè)重于新型器件的應(yīng)用、新型集成電路的應(yīng)用； 5. 電子產(chǎn)品和儀器初步設(shè)計(jì)題 常用電子產(chǎn)品和電子儀器初步設(shè)計(jì)的題目側(cè)重于某一產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)。 不同類型的題目之間，在難易程度上允許有差別。,八、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的題目分析,全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽從1994年的首屆試點(diǎn)到如今電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的試題來(lái)看，可以歸納成7類，即： （1）電源類：簡(jiǎn)易數(shù)控直流電源，直流穩(wěn)壓電源 （2）信號(hào)源類：實(shí)用信號(hào)源的設(shè)計(jì)和制作，波形發(fā)生器，電壓控制LC振蕩器（A題）； （3）高頻無(wú)線電類：簡(jiǎn)易無(wú)線電遙控系統(tǒng)，調(diào)幅廣播收音機(jī)，

12、短波調(diào)頻接收機(jī)，調(diào)頻收音機(jī)， （4）放大器類：實(shí)用低頻功率放大器，高效率音頻功率放大器，寬帶放大器（B題) （5）儀器儀表類：簡(jiǎn)易電阻、電容和電感測(cè)試儀，簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)，頻率特性測(cè)試儀，數(shù)字式工頻有效值多用表，簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器，低頻數(shù)字式相位測(cè)量?jī)x（C題，簡(jiǎn)易邏輯分析儀（D題， （6）數(shù)據(jù)采集與處理類：多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。 （7）控制類：水溫控制系統(tǒng)，自動(dòng)往返電動(dòng)小汽車，簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車（E題，液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置（F題),試題具有實(shí)用性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、技術(shù)水平發(fā)揮余地大的特點(diǎn)。 涉及到的電子信息類專業(yè)的課程有：低頻電路、高頻電路、數(shù)字電路、微機(jī)原理、

13、電子測(cè)量、單片機(jī)、可編程邏輯器件、EDA設(shè)計(jì)等； 實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)有：電子線路實(shí)驗(yàn)課、微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等； 可選用的器件有：晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路、單片機(jī)、可編程邏輯器件等； 設(shè)計(jì)手段必須采用現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法與開發(fā)工具，如VHDL語(yǔ)言、Xilinx Foundation Series EDA工具、 單片機(jī)編程器等。 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的試題既反映了電子技術(shù)的先進(jìn)水平，又引導(dǎo)高校在教學(xué)改革中應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。,傳統(tǒng)的電子信息類專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，重理論、輕實(shí)踐；重分析、輕綜合；重個(gè)體、輕協(xié)作。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方法上所存在的內(nèi)容陳舊、形式呆板、方法單一。按傳統(tǒng)

14、方法培養(yǎng)的學(xué)生，在參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽時(shí)，就會(huì)發(fā)生諸多的問題。如：理論設(shè)計(jì)正確卻無(wú)法在工程上實(shí)現(xiàn)；單元電路正確卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；個(gè)人能力很強(qiáng)卻各自為政，不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合等等。 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽既不是單純的理論設(shè)計(jì)競(jìng)賽也不僅僅是實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，而是由一個(gè)參賽隊(duì)共同設(shè)計(jì)、制作完成一個(gè)有特定工程背景的題目的優(yōu)劣與快慢的競(jìng)賽。它既強(qiáng)調(diào)理論設(shè)計(jì)，更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。它考核了學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，更注重考察學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。題目涉及的內(nèi)容是一個(gè)課程群，而非單一的一門課程。因此競(jìng)賽的形式與內(nèi)容基本上符合面向21世紀(jì)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和需求，是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的一個(gè)挑戰(zhàn)，同時(shí)，競(jìng)賽成績(jī)也能從一個(gè)側(cè)面反映了這個(gè)課程群的教學(xué)水平和

15、教學(xué)改革的成敗。,電源類題目分析,電源類題目有簡(jiǎn)易數(shù)控直流電源（1994年）和直流穩(wěn)壓電源（1997年）、數(shù)控直流電流源（F題2005年） 、開關(guān)穩(wěn)壓電源（E題2007年）、電能收集充電器2009年、A題-光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置2009年 。 簡(jiǎn)易數(shù)控直流電源（第一屆，1994年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)輸出電壓數(shù)控可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)與制作能力包含：交流電源降壓和整流，直流電壓穩(wěn)壓和調(diào)節(jié)，單片機(jī)，數(shù)字顯示與控制等。 直流穩(wěn)壓電源（第三屆，1997年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)交流變換為直流的穩(wěn)定電源。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)與制作能力包含：交流電源降壓和整流，直流電壓穩(wěn)壓和調(diào)節(jié)，恒流電流源，DC-DC變換

16、器，單片機(jī)，數(shù)字顯示與控制等。,信號(hào)源類題目分析,信號(hào)源類有實(shí)用信號(hào)源的設(shè)計(jì)和制作（1995年）、波形發(fā)生器（2001年）和電壓控制LC振蕩器（2003年） 正弦信號(hào)發(fā)生器（A題） 2005年、音頻信號(hào)分析儀（A題2007年） 。 實(shí)用信號(hào)源的設(shè)計(jì)和制作（第二屆，1995年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)正弦波和脈沖波信號(hào)源，頻率范圍20Hz20kHz，低頻信號(hào)源。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)與制作能力包含：RC振蕩器，脈沖振蕩器，數(shù)字可調(diào)電位器，單片機(jī)，數(shù)字顯示與控制等。 波形發(fā)生器（第五屆，2001年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和由用戶編輯的特定形狀波形的波形發(fā)生器，頻率范圍100Hz20kHz，低

17、頻信號(hào)源。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)與制作能力包含：?jiǎn)纹瑱C(jī)或者可編程邏輯器件，存儲(chǔ)器，數(shù)字顯示與控制，濾波器等。 電壓控制LC振蕩器（第六屆，2003年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)電壓控制LC振蕩器，頻率范圍15MHz35MHz，高頻信號(hào)源。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)與制作能力包含：?jiǎn)纹瑱C(jī)或者可編程邏輯器件，PLL，LC振蕩器，數(shù)字顯示與控制，濾波器，高頻功率放大器等。,放大器類題目分析,放大器類的題目有實(shí)用低頻功率放大器（1995年）、測(cè)量放大器（1999年）、高效率音頻功率放大器（2001年）和寬帶放大器（2003年）。集成運(yùn)放參數(shù)測(cè)試儀（B題2005年）、寬帶直流放大器（C題2009年）數(shù)字幅頻均衡的功率放大器 20

18、09年 實(shí)用低頻功率放大器（第二屆，1995年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)具有弱信號(hào)放大能力的低頻功率放大器，額定輸出功率POR10W，帶寬BW（5010000）Hz。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：電源整流和穩(wěn)壓，方波信號(hào)發(fā)生器，低頻功率放大器等。 測(cè)量放大器（第四屆，1999年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)測(cè)量放大器及所用的直流穩(wěn)壓電源。差模電壓放大倍數(shù) AVD1500。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：電源整流和穩(wěn)壓，信號(hào)變換放大器，測(cè)量放大器等。 高效率音頻功率放大器（第五屆，2001年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)高效率音頻功率放大器及其參數(shù)的測(cè)量、顯示裝置，3dB通頻帶為300Hz3400Hz，最大不失真輸出功率1W。涉及到的基礎(chǔ)知

19、識(shí)包含有：電源整流和穩(wěn)壓，音頻功率放大器等。 寬帶放大器（第六屆，2003年）要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)3dB通頻帶10kHz6MHz，最大增益40dB的寬帶放大器。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：電源整流和穩(wěn)壓，AGC，寬帶放大器等。,無(wú)線電類題目分析,無(wú)線電類題目有簡(jiǎn)易無(wú)線電遙控系統(tǒng)（1995年）、調(diào)幅廣播收音機(jī)（1997年）、短波調(diào)頻接收機(jī)（1999年）和調(diào)頻收音機(jī)（2001年）。單工無(wú)線呼叫系統(tǒng)（D題2005年）、無(wú)線識(shí)別裝置（B題2007年）無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)模擬裝置 2009年 簡(jiǎn)易無(wú)線電遙控系統(tǒng)（第二屆，1995年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)無(wú)線電遙控發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，頻率范圍610MHz。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有

20、：無(wú)線電發(fā)射與接收，編碼與解碼，單片機(jī)，數(shù)字顯示等。 調(diào)幅廣播收音機(jī)（第三屆，1997年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)中波廣播收音機(jī)，接收頻率范圍540kHz1600kHz，材料由SONY公司提供。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：無(wú)線電調(diào)幅接收，變?nèi)荻O管控制，單片機(jī)，數(shù)字顯示等。 短波調(diào)頻接收機(jī)（第四屆，1999年）接收頻率范圍：8MHz10MHz。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：無(wú)線電調(diào)頻接收，變?nèi)荻O管控制，單片機(jī)，數(shù)字顯示等。 調(diào)頻收音機(jī)（第五屆，2001年）用SONY公司提供的FM/AM收音機(jī)集成芯片CXA1019和鎖相頻率合成調(diào)諧集成芯片BU2614，制作一臺(tái)調(diào)頻收音機(jī), 接收FM信號(hào)頻率范圍88MHz108

21、MHz。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：無(wú)線電調(diào)頻接收，PLL，變?nèi)荻O管控制，單片機(jī)，數(shù)字顯示等。,儀器儀表類題目分析,儀器儀表類有簡(jiǎn)易電阻、電容和電感測(cè)試儀（第二屆，1995年）、簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)（第三屆，1997年）、頻率特性測(cè)試儀（第四屆，1999年）、數(shù)字式工頻有效值多用表（第四屆，1999年）、簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器（第五屆，2001年）、低頻數(shù)字式相位測(cè)量?jī)x（第六屆，2003年），簡(jiǎn)易邏輯分析儀（第六屆，2003年）。簡(jiǎn)易頻譜分析儀（C題2005年） 、數(shù)字示波器（C題2007年）程控濾波器（D題2007年） 簡(jiǎn)易電阻、電容和電感測(cè)試儀（第二屆，1995年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)測(cè)量范圍：電阻100

22、1M；電容100pF10000pF；電感100H10mH），測(cè)量精度：5%的電阻、電容和電感測(cè)試儀。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：電阻、電容和電感參數(shù)變換，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，數(shù)字顯示等。 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)（第三屆，1997年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)測(cè)量范圍 信號(hào)：方波、正弦波；幅度：0.5V5V；頻率：1Hz1MHz；測(cè)量誤差0.1%數(shù)字頻率計(jì)。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：信號(hào)變換與檢測(cè)，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，數(shù)字顯示等。 頻率特性測(cè)試儀（第四屆，1999年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)頻率范圍100Hz100kHz；頻率步進(jìn)：10Hz；頻率穩(wěn)定度：10-4；測(cè)量精度：5 ；能在全頻范圍和特定頻率范圍內(nèi)自動(dòng)步進(jìn)

23、測(cè)量的頻率特性測(cè)試儀。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：信號(hào)變換與檢測(cè)，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，數(shù)字顯示等。 數(shù)字式工頻有效值多用表（第四屆，1999年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)能同時(shí)對(duì)一路工頻交流電（頻率波動(dòng)范圍為501Hz、有失真的正弦波）的電壓有效值、電流有效值、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)進(jìn)行測(cè)量的數(shù)字式多用表。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：電壓電流變換與檢測(cè)，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，數(shù)字顯示等。 簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器（第五屆，2001年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)一臺(tái)用普通示波器顯示被測(cè)波形的簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器，頻率范圍為DC50kHz，誤差5%。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：A/D和D/A變換，單片機(jī)或者可編程邏輯器件

24、，存儲(chǔ)器，數(shù)字顯示等。 低頻數(shù)字式相位測(cè)量?jī)x（第六屆，2003年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)低頻相位測(cè)量系統(tǒng)，包括相位測(cè)量?jī)x、數(shù)字式移相信號(hào)發(fā)生器和移相網(wǎng)絡(luò)三部分。頻率范圍：20Hz20kHz，相位測(cè)量絕對(duì)誤差2。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：相位檢測(cè)，A/D和D/A變換，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，存儲(chǔ)器，RC移相網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字顯示等。 簡(jiǎn)易邏輯分析儀（第六屆，2003年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)8路數(shù)字信號(hào)發(fā)生器與簡(jiǎn)易邏輯分析儀，能產(chǎn)生8路可預(yù)置的循環(huán)移位邏輯信號(hào)序列，輸出信號(hào)為TTL電平，序列時(shí)鐘頻率為100Hz，并能夠重復(fù)輸出。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：?jiǎn)纹瑱C(jī)或者可編程邏輯器件，存儲(chǔ)器，數(shù)字顯示等。,數(shù)據(jù)采集與處理類

25、題目分析,數(shù)據(jù)采集與處理類題目有多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（第一屆，1994年），數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)（第四屆，1999年），數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)（第五屆，2001年）聲音導(dǎo)引系統(tǒng) 2009年。 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（第一屆，1994年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)八路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)50米以外的各路數(shù)據(jù)，通過(guò)串行傳輸線進(jìn)行采集和顯示。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有： A/D變換，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，存儲(chǔ)器，數(shù)字顯示等。 數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)（第四屆，1999年）要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)。通帶為300Hz3.4kHz ；ADC采樣頻率f s8kHz，字長(zhǎng)8位；DAC：變換頻率f c8kHz，字長(zhǎng)8位

26、；語(yǔ)音存儲(chǔ)時(shí)間10秒。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有： A/D和D/A變換、單片機(jī)或者可編程邏輯器件、存儲(chǔ)器和數(shù)字顯示等。 數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)（第五屆，2001年）設(shè)計(jì)制作一個(gè)用于8路模擬信號(hào)采集與單向傳輸系統(tǒng)，被測(cè)電壓為8路05V分別可調(diào)的直流電壓。采用8位A/D變換器。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有： A/D變換、噪聲模擬發(fā)生器、調(diào)制與解調(diào)、單片機(jī)或者可編程邏輯器件、存儲(chǔ)器和數(shù)字顯示等。,控制類題目分析,控制類題目有水溫控制系統(tǒng)（1997年）、自動(dòng)往返電動(dòng)小汽車（2001年）、簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車（2003年）、液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置（第六屆，2003年）。 電動(dòng)車蹺蹺板（F題2007年）、懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（E題

27、2005年）、電動(dòng)車蹺蹺板（F題2007年） 水溫控制系統(tǒng)（1997年）控制對(duì)象為1升凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變。溫度設(shè)定范圍為4090，最小區(qū)分度為1，標(biāo)定溫度1。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：溫度檢測(cè)電路，加熱器控制電路，A/D和D/A變換，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，數(shù)字顯示等。 自動(dòng)往返電動(dòng)小汽車（2001年）設(shè)計(jì)并制作一個(gè)能自動(dòng)往返于起跑線與終點(diǎn)線間的小汽車。車輛從起跑線出發(fā)（出發(fā)前，車體不得超出起跑線），到達(dá)終點(diǎn)線后停留10秒，然后自動(dòng)返回起跑線（允許倒車返回）。到達(dá)終點(diǎn)線和返回起跑線時(shí)，停車位置離起跑線

28、和終點(diǎn)線偏差應(yīng)最小。在限速區(qū)，車輛往返均要求以低速通過(guò)，通過(guò)時(shí)間不得少于8秒。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：光電檢測(cè)電路，電機(jī)控制電路，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，數(shù)字顯示等。 簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車（2003年）電動(dòng)車從起跑線出發(fā)（車體不得超過(guò)起跑線），沿引導(dǎo)線到達(dá)B點(diǎn)。在“直道區(qū)”電動(dòng)車檢測(cè)到薄鐵片時(shí)需立即發(fā)出聲光指示信息，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、顯示在“直道區(qū)”檢測(cè)到的薄鐵片數(shù)目。電動(dòng)車到達(dá)B點(diǎn)以后進(jìn)入“彎道區(qū)”，沿圓弧引導(dǎo)線到達(dá)C點(diǎn)。C點(diǎn)下埋有邊長(zhǎng)為15cm的正方形薄鐵片，要求電動(dòng)車到達(dá)C點(diǎn)檢測(cè)到薄鐵片后在C點(diǎn)處停車5秒，停車期間發(fā)出斷續(xù)的聲光信息。電動(dòng)車在光源的引導(dǎo)下，通過(guò)障礙區(qū)進(jìn)入停車區(qū)并到達(dá)車庫(kù)。電動(dòng)車必須

29、在兩個(gè)障礙物之間通過(guò)且不得與其接觸。電動(dòng)車完成上述任務(wù)后應(yīng)立即停車，但全程行駛時(shí)間不能大于90秒，行駛時(shí)間達(dá)到90秒時(shí)必須立即自動(dòng)停車。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含有：光電、金屬、超聲波檢測(cè)電路，電機(jī)控制電路，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，數(shù)字顯示等。 液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置（2003年）在滴斗處檢測(cè)點(diǎn)滴速度，并制作一個(gè)數(shù)顯裝置，能動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)滴速度（滴/分）。通過(guò)改變高度h2控制點(diǎn)滴速度；也可以通過(guò)控制輸液軟管夾頭的松緊等其它方式來(lái)控制點(diǎn)滴速度。點(diǎn)滴速度可用鍵盤設(shè)定并顯示，設(shè)定范圍為20150(滴/分)，控制誤差范圍為設(shè)定值10%1滴。當(dāng)高度h1降到警戒值（23cm）時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)。涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)包含

30、有：光電檢測(cè)電路，步進(jìn)電機(jī)控制電路，單片機(jī)或者可編程邏輯器件，數(shù)字顯示等。,九、印制電路板設(shè)計(jì),印刷電路板設(shè)計(jì)是電子設(shè)計(jì)制作中很關(guān)鍵的一步。印制電路板的設(shè)計(jì)軟件目前主要有Protel99、Orcad等。 設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)好電路原理圖； 根據(jù)所設(shè)計(jì)的原理圖準(zhǔn)備好所需要的元器件； 根據(jù)實(shí)物給原理圖中的元器件制作或調(diào)用封裝形式； 形成網(wǎng)絡(luò)表連接文件； 在PCB設(shè)計(jì)環(huán)境下，規(guī)劃電路板的大小、板層數(shù)量等； 調(diào)用網(wǎng)絡(luò)表連接文件，并布局元器件的位置（自動(dòng)加手工布局）； 設(shè)置好自動(dòng)布線規(guī)則，并自動(dòng)布線； 形成第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)表連接文件，并比較兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)表文件，若相同則說(shuō)明沒有問題，否則要查找原因； 手工布線并優(yōu)化處理

31、輸出PCB文件并制版。,十、單元電路訓(xùn)練,介紹電子設(shè)計(jì)用到的基本單元電路設(shè)計(jì)與制作。 內(nèi)容： 集成直流穩(wěn)壓電源電路 信號(hào)放大電路 信號(hào)產(chǎn)生電路 信號(hào)處理電路 聲音報(bào)警電路 傳感器及其應(yīng)用電路 功率驅(qū)動(dòng)電路 顯示電路 A/D與D/A電路。,集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì),直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備的能源電路，關(guān)系到整個(gè)電路設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性，是電路設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。 本節(jié)重點(diǎn)介紹三端固定式（正、負(fù)壓）集成穩(wěn)壓器、三端可調(diào)式（正、負(fù)壓）集成穩(wěn)壓器以及DC-DC電路等組成的典型電路設(shè)計(jì)。,電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。,整流電路: 將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。,濾波

32、電路: 將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。,穩(wěn)壓電路: 清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。,直流電源的組成及各部分的作用,整 流 電 路,濾 波 電 路,穩(wěn) 壓 電 路,三端固定式正壓穩(wěn)壓器,國(guó)內(nèi)外各廠家生產(chǎn)的三端（電壓輸入端、電壓輸出端、公共接地端）固定式正壓穩(wěn)壓器均命名為78系列，該系列穩(wěn)壓器有過(guò)流、過(guò)熱和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，以防過(guò)載而損壞。 其中78后面的數(shù)字代表穩(wěn)壓器輸出的正電壓數(shù)值（一般有05、06、08、09、10、12、15、18、20、24伏共9種輸出電壓），各廠家在78前面冠以不同的英文字母代號(hào)。78系列穩(wěn)壓器最大輸出電流分100mA、500m

33、A、1.5A三種，以插入78和電壓數(shù)字之間的字母來(lái)表示。插入L表示100mA、M表示500mA，如不插入字母則表示1.5A。此外，78（L、M）的后面往往還附有表示輸出電壓容差和封裝外殼類型的字母。常見的封裝形式有TO-3金屬和TO-220的塑料封裝。,三端固定式穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路如圖所示，只要把正輸入電壓UI加到MC7805的輸入端，MC7805的公共端接地，其輸出端便能輸出芯片標(biāo)稱正電壓UO。實(shí)際應(yīng)用電路中，芯片輸入端和輸出端與地之間除分別接大容量濾波電容外，通常還需在芯片引出腳根部接小容量（0.1F10F）電容Ci、Co到地。Ci用于抑制芯片自激振蕩，Co用于壓窄芯片的高頻帶寬，減小高

34、頻噪聲。Ci和Co的具體取值應(yīng)隨芯片輸出電壓高低及應(yīng)用電路的方式不同而異。,78系列三端穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路,三端固定式負(fù)壓穩(wěn)壓器,三端固定式負(fù)壓穩(wěn)壓器命名為79系列，79前、后的字母、數(shù)字意義與78系列完全相同。圖3.1.5所示為79的基本應(yīng)用電路（以MC7905為例）。圖中芯片的輸入端加上負(fù)輸入電壓UI，芯片的公共端接地，在輸出端得到標(biāo)稱的負(fù)輸出電壓UO，電容Ci用來(lái)抑制輸入電壓UI中的紋波和防止芯片自激振蕩，Co用于抑制輸出噪聲。D為大電流保護(hù)二極管，防止在輸入端偶然短路到地時(shí)，輸出端大電容上儲(chǔ)存的電壓反極性加到輸出、輸入端之間而損壞芯片。,79系列三端穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路,三端可調(diào)式穩(wěn)壓器

35、,三端（輸入端、輸出端、電壓調(diào)節(jié)端）可調(diào)式穩(wěn)壓器品種繁多，如正壓輸出的317（217/117）系列、123系列、138系列、140系列、150系列；負(fù)壓輸出的337系列等。LM317和LM337的封裝形式和引腳如圖3.1.6所示。LM317系列穩(wěn)壓器能在輸出電壓為1.25V37V的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，外接元件只需一個(gè)固定電阻和一個(gè)電位器。其芯片內(nèi)也有過(guò)流、過(guò)熱和安全工作區(qū)保護(hù)。最大輸出電流為1.5A。其典型電路如圖（a）所示。其中電阻R1與電位器RP組成電壓輸出調(diào)節(jié)電位器，輸出電壓UO的表達(dá)式為： UO=1.25（1+Rp/Rl） 式中，R1一般取值為（120240），輸出端與調(diào)整壓差為穩(wěn)壓器的基

36、準(zhǔn)電壓（典型值為1.25V），所以流經(jīng)電阻R1的泄放電流為510mA。 與LM317系列相比，負(fù)壓輸出的LM337系列除了輸出電壓極性、引腳定義不同外、其他特點(diǎn)都相同,典型電路如圖3.1.7（b）。,（a）LM317塑料封裝形式 （b）LM337塑料封裝形式 圖3.1.6常見三端可調(diào)穩(wěn)壓器的封裝形式,可調(diào)式三端穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路,正、負(fù)輸出穩(wěn)壓電源,正、負(fù)輸出穩(wěn)壓電源能同時(shí)輸出兩組數(shù)值相同、極性相反的恒定電壓。 圖3.1.8所示為正、負(fù)輸出電壓固定的穩(wěn)壓電源。它由輸出電壓極性不同的兩片集成穩(wěn)壓器MC7815和MC7915構(gòu)成，電路十分簡(jiǎn)單。兩芯片輸入端分別加上20V的輸入電壓，輸出端便能輸出15

37、V的電壓，輸出電流為1A。圖中D1、D2為集成穩(wěn)壓器的保護(hù)二極管。當(dāng)負(fù)載接在兩輸出端之間時(shí)，如工作過(guò)程中某一芯片輸入電壓斷開而沒有輸出，則另一芯片的輸出電壓將通過(guò)負(fù)載施加到?jīng)]有輸出的芯片輸出端，造成芯片的損壞。接入D1、D2起的箝位作用，保護(hù)了芯片。 圖3.1.8 正、負(fù)輸出固定穩(wěn)壓電源 圖3.1.9所示是由LM317和LM337組成的正、負(fù)輸出電壓可調(diào)穩(wěn)壓電源，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為1.2V20V，輸出電流為1A。,圖3.1.8 正、負(fù)輸出固定穩(wěn)壓電源,圖3.1.9 正、負(fù)輸出可調(diào)穩(wěn)壓電源,斬波調(diào)壓電源電路,MC33063A/MC34063A/MC35063A是單片DC/DC變換器控制電路，只需

38、配用少量的外部元件，就可以組成升壓、降壓、電壓反轉(zhuǎn)DC/DC變換器。該系列變換器的電壓輸入范圍為340V，輸出電壓可以調(diào)整，輸出開關(guān)電流可達(dá)1.5A；工作頻率可達(dá)100kHz，內(nèi)部參考電壓精度為2。本系列電路還有電流限制功能，以下是MC34063A的幾種使用方法。,MC34063A組成的升壓式DCDC變換器,電路的輸入電壓為+12V，輸出電壓為+28V，輸出電流可達(dá)175mA。電路中的電阻Rsc為檢測(cè)電流，由它產(chǎn)生的信號(hào)控制芯片內(nèi)部的振蕩器，可達(dá)到限制電流的目的。輸出電壓經(jīng)R1、R2組成的分壓器輸入比較器的反相端，以保證輸出電壓的穩(wěn)定性。本電路的效率可達(dá)892。如果需要，本電路在加入擴(kuò)流管后輸

39、出電流可達(dá)1.5A以上。,電路的輸入電壓為25V，輸出電壓為5V500mA。電路將1、8腳連接起來(lái)組成達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路，如果外接擴(kuò)流管，則可把輸出電流增加到1.5A。當(dāng)電路中的電阻Rsc選擇0.1時(shí)，其限制電流為1.1A。本電路的效率為82。5。,MC34063A組成的降壓式DCDC變換器電路,MC34063A組成的電壓反轉(zhuǎn)式DCDC變換器,輸入電壓為4.56.0V，輸出電壓為-12V100mA。此電路的限制電流為910mA。外接擴(kuò)流管可將輸出電流增加到1.5A以上。電路效率為64.5。 它的輸出電壓決定于：,1.25為芯片內(nèi)部產(chǎn)生的參考電壓。通過(guò)計(jì)算，選取適當(dāng)?shù)腞1和R2值，就可得到不同的電壓

40、輸出范圍。,精密穩(wěn)壓電源電路,利用三端穩(wěn)壓器MC7805，配合可編程精密電壓基準(zhǔn)TL431,可以組成簡(jiǎn)單的精密穩(wěn)壓可調(diào)壓電路。這個(gè)電路的輸出電壓可以用下式計(jì)算：UO=（1+R1/R2）2.5V。最小輸出電壓2.5V，最大輸出電壓40V。從電路輸出電壓表達(dá)式可以看到：當(dāng)電路中可調(diào)電阻R1為零時(shí)，即TL431的參考端與陰極相接時(shí)，輸出電壓為2.495V。,DC-DC電源電壓,利用單位增益緩沖器BUF634，可以組成+24V變成12V的對(duì)稱電源。 由于BUF634的供電范圍為2.25V18V，故該電路可將+4.5+36V電源電壓轉(zhuǎn)換為上述電壓。兩個(gè)10K電阻要精密匹配。在正負(fù)負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，在輸入電壓

41、過(guò)高的應(yīng)用中，正負(fù)輸出電流之差不應(yīng)超過(guò)250mA。,受控穩(wěn)壓電源,集成穩(wěn)壓器外接各種形式的開關(guān)電路可構(gòu)成各種類型的受控穩(wěn)壓電源。 圖所示為L(zhǎng)M117和模擬開關(guān)CC4051構(gòu)成的程控電源。設(shè)LM117的基準(zhǔn)電壓Vr=1.25V, CC4051的導(dǎo)通電阻為400，關(guān)斷電阻為無(wú)窮大，其它元件參數(shù)如圖所示，因而三位并行數(shù)字碼取不同值時(shí)，電源可輸出2V、5V、12V、15V、18V、24V、30V等8種電壓值。,LCD顯示器用負(fù)壓電源,介紹一種用MAX749來(lái)產(chǎn)生LCD負(fù)電壓的方法。MAX749是美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的數(shù)字調(diào)節(jié)LCD負(fù)偏壓發(fā)生器，僅需2V6V的輸入，就可以輸出100V甚至更低，且可進(jìn)行

42、數(shù)字調(diào)節(jié)或電位計(jì)調(diào)節(jié)。,運(yùn)算放大器電路,1.常用運(yùn)算放大器類型 運(yùn)算放大器一般可分為通用型、精密型、低噪聲型、高速型、低電壓低功率型、單電源型等幾種。本節(jié)以美國(guó)TI公司的產(chǎn)品為例，說(shuō)明其各類的主要特點(diǎn)。 (1)通用型運(yùn)算放大器 通用型運(yùn)算放大器的參數(shù)是按工業(yè)上的普通用途設(shè)定的，各方面性能都較差或中等，價(jià)格低廉，其典型代表是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品A741、LM358、OP07、LM324、LF412等。 (2)精密型運(yùn)算放大器 要求運(yùn)算放大器有很好的精確度，特別是對(duì)輸入失調(diào)電壓UIO、輸入偏置電流IIB 、溫度漂移系數(shù)、共模抑制比KCMR等參數(shù)有嚴(yán)格要求。如UIO不大于lmV，高精密型運(yùn)算放大器的UIO只

43、有幾十微伏，常用于需要精確測(cè)量的場(chǎng)合。其典型產(chǎn)品有 TLC4501TLC4502、TLE2027TLE2037、TLE2022、TLC2201、TLC2254等。 (3)低噪聲型運(yùn)算放大器 也屬于精密型運(yùn)算放大器，要求器件產(chǎn)生的噪聲低，即等效輸入噪聲電壓密度Vn15nV，另外需要考慮電流噪聲密度，它跟輸入偏流有關(guān)。雙極型運(yùn)算放大器通常具有較低的電壓噪聲，但電流噪聲較大，而CMOS運(yùn)算放大器的電壓噪聲較大，但電流噪聲很小。低噪聲型運(yùn)算放大器的產(chǎn)品有TlE2027TLE2037、TLE2227TLE2237、TlC2201、TLV2362TLV2262等。,(4)高速型運(yùn)算放大器 要求運(yùn)算放大器的

44、運(yùn)行速度快，即增益帶寬乘積大、轉(zhuǎn)換速率快，通常用于處理頻帶寬、變化速度快的信號(hào)。雙極型運(yùn)算放大器的輸入級(jí)是JFET的運(yùn)算放大器，通常具有較高的運(yùn)行速度。典型產(chǎn)品有TlE2037TLE2237、TLV2362、TLE2141TLE2142TLE2144、TLE2071、TLE2072TLE2074、TLC4501等。 (5)低電壓、低功率型運(yùn)算放大器 用于低電壓供電，如3V電源電壓運(yùn)行的系統(tǒng)或電池供電的系統(tǒng)。要求器件耗電小(500A)，能低電壓運(yùn)行(3V)，最好具有軌對(duì)軌（rail to rail）性能，可擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。主要產(chǎn)品有TLV2211、TLV2262、TLV2264、TLE2021、T

45、LC2254、TLV2442、TLV2341等。 (6)單電源型運(yùn)算放大器 單電源運(yùn)算放大器要求用單個(gè)電源電壓(典型電壓為5V)供電，其輸入端和輸出端的電壓可低達(dá)0V。多數(shù)單電源型運(yùn)算放大器是用CMOS技術(shù)制造的。單電源型運(yùn)算放大器也可用于對(duì)稱電源供電的電路，只要總電壓不超過(guò)允許范圍即可。另外，有些單電源型運(yùn)算放大器的輸出級(jí)不是推挽電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)信號(hào)跨越電源中點(diǎn)電壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生交越失真。,運(yùn)算放大器的基本參數(shù),表示運(yùn)算放大器性能的參數(shù)有：?jiǎn)?雙電源工作電壓、電源電流、輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入電阻、轉(zhuǎn)換速率、差模輸入電阻、失調(diào)電流溫漂、輸入偏置電流、偏置電流溫漂、差模電壓增益、共模電壓增益、單

46、位增益帶寬、電源電壓抑制、差模輸入電壓范圍、共模輸入電壓范圍、輸入噪聲電壓、輸入噪聲電流、失調(diào)電壓溫漂、建立時(shí)間、長(zhǎng)時(shí)間漂移等。 不同的運(yùn)算放大器參數(shù)差別很大，使用運(yùn)算放大器前需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)的分析。,運(yùn)算放大器選用時(shí)注意事項(xiàng),（1）若無(wú)特殊要求，應(yīng)盡量選用通用型運(yùn)放。當(dāng)一個(gè)電路中有多個(gè)運(yùn)放時(shí)，建議選用雙運(yùn)放（如LM358）或四運(yùn)放（如LM324等）。 （2）應(yīng)正確認(rèn)識(shí)、對(duì)待各種參數(shù)，不要盲目片面追求指標(biāo)的先進(jìn)，例如場(chǎng)效應(yīng)管輸入級(jí)的運(yùn)放，其輸入阻抗雖高，但失調(diào)電壓也較大，低功耗運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率必然也較低；各種參數(shù)指標(biāo)是在一定的測(cè)試條件下測(cè)出的，如果使用條件和測(cè)試條件不一致，則指標(biāo)的數(shù)值也將會(huì)有

47、差異。 （3）當(dāng)用運(yùn)放作弱信號(hào)放大時(shí)，應(yīng)特別致意選用失調(diào)以及噪聲系數(shù)均很小的運(yùn)放，如ICL7650。同時(shí)應(yīng)保持運(yùn)放同相端與反相端對(duì)地的等效直流電阻等。此外，在高輸入阻抗及低失調(diào)、低漂移的高精度運(yùn)放的印刷底板布線方案中，其輸入端應(yīng)加保護(hù)環(huán)。 （4）當(dāng)運(yùn)放用于直流放大時(shí)，必須妥善進(jìn)行調(diào)零。有調(diào)零端的運(yùn)放應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)推薦的調(diào)零電路進(jìn)行調(diào)零；若沒有調(diào)零端的運(yùn)放，則可參考圖3.2.1進(jìn)行調(diào)零。 （5）為了消除運(yùn)放的高頻自激，應(yīng)參照推薦參數(shù)在規(guī)定的消振引腳之間接入適當(dāng)電容消振，同時(shí)應(yīng)盡量避免兩級(jí)以上放大級(jí)級(jí)連，以減小消振困難。為了消除電源內(nèi)阻引起的寄生振蕩，可在運(yùn)放電源端對(duì)地就近接去耦電容，考慮到去耦電解電容

48、的電感效應(yīng)，常常在其兩端在并聯(lián)一個(gè)容量為0.010.1F的瓷片電容。,一. 反相比例運(yùn)算電路,虛地點(diǎn),電壓并聯(lián)負(fù)反饋 為保證集成運(yùn)放輸入級(jí)差分放大電路的對(duì)稱性，令：,1?；倦娐?缺點(diǎn)？,基本運(yùn)放應(yīng)用電路,實(shí)際應(yīng)用時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：,（1）本電路的電壓放大倍數(shù)不宜過(guò)大。通常Rf宜小于1M，因Rf過(guò)大會(huì)影響阻值的精度；R1不宜過(guò)小，R1過(guò)小將要從信號(hào)源或前級(jí)吸取較大的電流。 （2）作為閉環(huán)負(fù)反饋工作的放大器，其小信號(hào)上限工作頻率fH 受運(yùn)放增益帶寬積GWB= AvdfH的限制。以A741為例，其開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud=105倍，開環(huán)fH=10Hz，故運(yùn)放的單位增益上限頻率fT=1MHz，即

49、作為電壓跟隨器或反相器工作時(shí)的最高工作頻率為1MHz。若用A741設(shè)計(jì)Auf為20dB即便10倍的放大電路，則電路允許的上限頻率為100kHz。 （3）如果運(yùn)放工作于大信號(hào)輸入狀態(tài)，則此時(shí)電路的最大不失真輸入幅度Vim及信號(hào)頻率將受運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率SR的制約。仍以A741為例，其SR=0.5 V/s,若輸入信號(hào)的最高頻率為100kHz，則其不失真最大輸入電壓Vim=(SR)/(2fmax)=0.5106/2105=0.8V。,同相比例運(yùn)算電路,R=Rf/R,電壓串聯(lián)負(fù)反饋,優(yōu)點(diǎn)：輸入電阻高 缺點(diǎn)：存在共模輸入電壓uP=uN=ui,分析：（虛短）（虛斷）,變化一下,電壓跟隨器,特點(diǎn)：輸入電阻大，輸出

50、電阻小、電壓放大倍數(shù)近似1。 在電路中作用與分立元件的射極輸出器相同， 但是電壓跟隨性能好。,加減運(yùn)算電路,輸出電壓與同相輸入端信號(hào)電壓相同,與反相輸入端信號(hào)電壓相反.因而如果多個(gè)信號(hào)同時(shí)作用于兩個(gè)輸入端時(shí),可以實(shí)現(xiàn)加減運(yùn)算.,?,差動(dòng)放大電路,其輸出電壓為： Vo= (Rf/ R1)V1+(1+ Rf/ R1)(1+ R3/ (R2+ R3)V2,三運(yùn)放構(gòu)成的精密放大器,應(yīng)用：儀表用放大器,測(cè)量放大器又稱數(shù)據(jù)放大器、儀表放大器。 其主要特點(diǎn)是：輸入阻抗高、輸出阻抗低，失調(diào)及零漂很小，放大倍數(shù)精度可調(diào)，具有差動(dòng)輸入、單端輸出，共模抑制比很高。 適用于大的共模電壓背景下對(duì)緩變微弱的差值信號(hào)進(jìn)行放

51、大，常用于熱電偶、應(yīng)變電橋、生物信號(hào)等的放大。 市場(chǎng)上測(cè)量放大器品種繁多，有通用型如INAll0、INAll4115、INAl31等；有高精度型如AD522、AD524、AD624等；有低噪聲低功耗型如INAl02、INAl03等及可編程型如AD526。下面介紹高精度型單片集成測(cè)量放大器AD522。,數(shù)字式溫度計(jì)電路,電壓比較器驅(qū)動(dòng)電壓表，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化顯示,積分運(yùn)算電路,應(yīng)用:調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)、波形的產(chǎn)生和變換、儀器儀表,應(yīng)用舉例：輸入方波，輸出是三角波。,積分運(yùn)算電路在不同輸入情況下的波形,微分運(yùn)算電路,微分運(yùn)算電路作用： 三角波方波 方波尖脈沖 正弦波正弦波移相90,實(shí)用微分運(yùn)算電路,PID調(diào)節(jié)器稱

52、為比例積分微分調(diào)節(jié)器,信號(hào)產(chǎn)生電路,在各種電子設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，需要產(chǎn)生各種波形，如矩形波，正弦波，三角波，單脈沖波等。 產(chǎn)生的方法主要利用運(yùn)算放大器或?qū)Ｓ媚M集成電路，配以少量的外接元件可以構(gòu)成各種類型的信號(hào)發(fā)生器。 信號(hào)發(fā)生器又可分為正弦波發(fā)生器（又稱為張弛振蕩器）和非正弦波發(fā)生器兩大類。由模擬集成電路構(gòu)成的正弦波發(fā)生器，其工作頻率多是1MHz以下，其電路通常由工作于線性狀態(tài)的運(yùn)算放大器和外接移相選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。選用不同的移相選頻網(wǎng)絡(luò)便構(gòu)成不同類型的正弦波發(fā)生器。,非正弦波發(fā)生器通常由運(yùn)放構(gòu)成的滯回比較器（又稱施密特觸發(fā)器）和有源或無(wú)源積分電路構(gòu)成。 不同形式的積分電路便構(gòu)成各種不同類型的非正

53、弦波發(fā)生器，如方波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、鋸齒波發(fā)生器、單穩(wěn)態(tài)及雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)脈沖發(fā)生器及階梯波發(fā)生器等。 此外，用模擬集成電路構(gòu)成的信號(hào)發(fā)生器均需附設(shè)非線性穩(wěn)幅或限幅電路，以確保信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)的頻率及幅度的高穩(wěn)定度。下面以具體電路舉例簡(jiǎn)要說(shuō)明。,分立模擬電路構(gòu)成矩形波產(chǎn)生電路,由運(yùn)算放大器組成的矩形波產(chǎn)生電路如電路圖，圖中參數(shù)R1，R2，R3可根據(jù)具體應(yīng)用情況調(diào)整，而振蕩頻率取決于R，C的大小。頻率計(jì)算公式為,圖由與非門組成的矩形波產(chǎn)生電路 圖中7400構(gòu)成高頻振蕩器，其頻率決定于RPC，最后一個(gè)7400用作隔離級(jí)。,圖中的輸出信號(hào)頻率決定于晶振的頻率，其中電阻,用來(lái)用作運(yùn)算放大器輸出級(jí)集電極

54、開路的負(fù)載。,晶振和運(yùn)放組成的矩形波產(chǎn)生電路,555電路組成的矩形波產(chǎn)生電路,P、B間的電阻記為RBP，則充電時(shí)間為0.693RAPC1， 放電時(shí)間為0.693RBPC1，占空比D和頻率f為：,A、P間的電阻為,正弦波產(chǎn)生電路,自激式的等效電感振蕩器,振蕩頻率,。,三角波產(chǎn)生電路,是用于幅度調(diào)節(jié)，,用于控制,的充電電流，進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)。,是一個(gè)積分器；,是一個(gè)門限檢測(cè)器；,圖示電路中R1/R2決定三角波輸出幅度，振蕩頻率為,由運(yùn)放組成的三角波和方波發(fā)生器,多種信號(hào)發(fā)生電路,單片集成電路函數(shù)發(fā)生器IC8038,工作頻率為幾Hz至幾百千Hz之間，它可以同時(shí)輸出方波、三角波、 正弦波等信號(hào)。調(diào)節(jié)頻率

55、范圍，其范圍值為20Hz20KHz,信號(hào)處理電路,信號(hào)處理電路主要利用集成運(yùn)算放大器或?qū)Ｓ媚M集成電路，配以少量的外接元件可以構(gòu)成各種功能的處理電路。 主要功能有信號(hào)放大、信號(hào)濾波、阻抗匹配、電平變換、非線性補(bǔ)償、電流/電壓轉(zhuǎn)換、電壓/頻率轉(zhuǎn)換等。,有源濾波電路,濾波電路的作用實(shí)質(zhì)上是“選頻”，即允許某一部分頻率的信號(hào)順利通過(guò)，而使另一部分的頻率的信號(hào)被急劇衰減（即被濾掉）。在無(wú)線電通訊，自動(dòng)測(cè)量及控制系統(tǒng)中，常常利用濾波電路進(jìn)行模擬信號(hào)的處理，如用于數(shù)據(jù)傳送，抑制干擾等。 濾波電路的種類很多，這里主要介紹集成運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)組成的有源濾波電路。 根據(jù)其工作信號(hào)的頻率范圍，濾波器可以分為四

56、大類，它們是低通濾波器（LPF）、高通濾波器（HPF）、帶通濾波器（BPF）和帶阻濾波器（BEF）。,由運(yùn)放組成的有源低通濾波器,截止頻率為,由運(yùn)放組成的多功能有源濾波電路,電路能提供低通、帶通、高通三種濾波特性。 當(dāng)信號(hào)從反相端輸入時(shí)，高通、低通輸出端 信號(hào)的截止頻率均為,，,當(dāng)信號(hào)從同相端輸入時(shí)，帶通中心頻率為：,，,。,電壓/頻率、頻率/電壓變換電路,電壓頻率變換電路（VFC）能把輸入信號(hào)電壓變換成相應(yīng)的頻率信號(hào)，既它的輸出信號(hào)頻率與輸入信號(hào)的電壓值成正比例，故又稱之為電壓振蕩器（VCO）。VFC廣泛的應(yīng)用于調(diào)頻、調(diào)相、模/數(shù)變換（A/D）、數(shù)字電壓表、數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)x器及遠(yuǎn)距離遙測(cè)遙控設(shè)備中

57、。由通用模擬集成電路組成的VFC電路，尤其是專用模擬集成V/F轉(zhuǎn)換器，其性能穩(wěn)定、靈敏度高、非線性誤差小。 VFC電路通常主要由積分器、電壓比較器、自動(dòng)復(fù)位開關(guān)電路等三部分組成。各種類型VFC電路的主要區(qū)別在于復(fù)位方法及復(fù)位時(shí)間不同而已。 模擬集成V/F、F/V轉(zhuǎn)換器，具有精度高、線性度高，溫度系數(shù)低、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍寬等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛地應(yīng)用與數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)控制和數(shù)字化及智能化測(cè)量?jī)x器中。集成V/F、F/V轉(zhuǎn)換器大多采用恒流源復(fù)位型VFC電路作基本電路。,電壓-頻率轉(zhuǎn)換器電路,電路采用多諧振蕩器CA3130，產(chǎn)生恒定幅度和寬度的脈沖。輸出電壓經(jīng)積分電路（R3、C2）加到比較器的同相輸入

58、端，比較器輸出經(jīng)R4、D4反饋至A1的反相輸入端。輸入電壓范圍在010V輸出頻率在010KHz，轉(zhuǎn)換靈敏度為1KHz/1V,用比較器組成的壓控振蕩器,電路為利用比較器SF339（或LM339）組成壓控振蕩器。電路由三個(gè)部分組成，A比較器構(gòu)成積分器，控制電壓UC對(duì)電容充電；B比較器接成施密特觸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)三角波到方波的轉(zhuǎn)換；C比較器接為控制開關(guān)，控制電容器的放電。,頻率-電壓轉(zhuǎn)換器,施密特反相器CC40106的USS端接至運(yùn)放的“虛地”端。輸入為低電平時(shí)，反相器輸出為高電平對(duì)C1充電；輸入為高電平時(shí)，C1放電。在一個(gè)周期內(nèi)平均放電電流為I=Q/T=UDDC1f，輸出電壓UO=-IR=-UDDRC1

59、f，電容C2、C3有抑制開關(guān)尖峰，起平滑濾波的作用。,電流-電壓變換電路,將微小電流轉(zhuǎn)換成電壓的變換器，圖中的參數(shù)可以將5pA的電流變換成5V電壓輸出。若將圖中的有關(guān)電阻減小則可以將毫安級(jí)的電流變換成幾伏級(jí)電壓。,聲音報(bào)警電路,聲音報(bào)警電路通?？梢杂袃煞N方法實(shí)現(xiàn) 一是采用單片機(jī)或可編程邏輯器件完成 二是采用分立元件實(shí)現(xiàn)。,分立元件制作的聲音報(bào)警電路,LM555電路構(gòu)成的高頻多諧振蕩器由啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)后，使LM555的第4腳為高電平，可以產(chǎn)生音頻信號(hào)，Q2則用作音頻放大器和揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)；實(shí)際應(yīng)用時(shí)，也可以將揚(yáng)聲器的電容隔離后接在第3腳的電阻上。,或非門CD4001A和B構(gòu)成低頻振蕩器,在啟動(dòng)信號(hào)（低電平有效）觸發(fā)下，使或非門A的一個(gè)輸入端為邏輯“0”，振蕩器從而被激發(fā)，它產(chǎn)生的低頻（約10Hz）方波對(duì)高頻振蕩器（由C、D門組成）進(jìn)行門控制，產(chǎn)生大約1KHz的信號(hào)。調(diào)整低頻信號(hào)的頻率，調(diào)整可以改變音調(diào)。,與單片機(jī)接口的聲音報(bào)警電路,與可編程邏輯器件接口的聲音報(bào)警電路與程序,通過(guò)FPGA進(jìn)行預(yù)分頻產(chǎn)生兩種聲音的頻率每隔0.5秒交替輸出一個(gè)高電平，編輯程序模塊實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警功能，按下button鍵后產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)通過(guò)alarm輸出到上圖所示的報(bào)警電路可以得到蜂鳴報(bào)警聲。,傳感器