大學物理電路題

1、開關(guān)穩(wěn)壓電源（A題）一、任務(wù)設(shè)計并制作如圖1所示的開關(guān)穩(wěn)壓電源。圖1電源框圖二、要求在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：1基本要求（1） 輸出電壓UO可調(diào)范圍：30V36V；（2） 最大輸出電流IOmax=2A；（3） U2從15V變到21V時，電壓調(diào)整率SU2%（IO=2A）；（4） IO從0變到2A時，負載調(diào)整率SI5%（U2=18V）；（5） 輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（6） DC-DC變換器的效率70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（7） 具有過流保護功能，動作電流IO（th）=2.5±0.2A；2發(fā)揮部分

2、（1） 進一步提高電壓調(diào)整率，使SU0.2%（IO=2A）；（2） 進一步提高負載調(diào)整率，使SI0.5%（U2=18V）；（3） 進一步提高效率，使85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（4） 排除過流故障后，電源能自動恢復(fù)為正常狀態(tài)；（5） 能對輸出電壓進行鍵盤設(shè)定和步進調(diào)整，步進值1V，同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。（6） 其他。三、說明（1） DC-DC變換器不允許使用成品模塊，但可使用開關(guān)電源控制芯片。（2） U2可通過交流調(diào)壓器改變U1來調(diào)整。DC-DC變換器（含控制電路）只能由UIN端口供電，不得另加輔助電源。（3） 本題中的輸出噪聲紋波電壓是指輸出電壓中

3、的所有非直流成分，要求用帶寬不小于20MHz模擬示波器（AC耦合、掃描速度20ms/div）測量UOPP。（4） 本題中電壓調(diào)整率SU指U2在指定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓UO的變化率；負載調(diào)整率SI指IO在指定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓UO的變化率；DC-DC變換器效率h=PO/ PIN，其中POUOIO，PINUINIIN。（5） 電源在最大輸出功率下應(yīng)能連續(xù)安全工作足夠長的時間（測試期間，不能出現(xiàn)過熱等故障）。（6） 制作時應(yīng)考慮方便測試，合理設(shè)置測試點（參考圖1）。（7） 設(shè)計報告正文中應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結(jié)

4、果用附件給出。四、評分標準項 目應(yīng)包括的主要內(nèi)容或考核要點滿 分設(shè)計報告方案論證DC-DC主回路拓撲；控制方法及實現(xiàn)方案；提高效率的方法及實現(xiàn)方案8 電路設(shè)計與參數(shù)計算主回路器件的選擇及參數(shù)計算；控制電路設(shè)計與參數(shù)計算；效率的分析及計算；保護電路設(shè)計與參數(shù)計算；數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計20 測試方法與數(shù)據(jù)測試方法；測試儀器；測試數(shù)據(jù)(著重考查方法和儀器選擇的正確性以及數(shù)據(jù)是否全面、準確)10 測試結(jié)果分析與設(shè)計指標進行比較，分析產(chǎn)生偏差的原因，并提出改進方法5 電路圖及設(shè)計文件重點考查完整性、規(guī)范性7 總分50 基本要求實際制作完成情況50 發(fā)揮部分完成第（1）項10 完成第（2）項10 完成

5、第（3）項15 完成第（4）項4 完成第（5）項6 其他5 總分50 寬帶直流放大器（B題）一、任務(wù)設(shè)計并制作一個寬帶直流放大器及所用的直流穩(wěn)壓電源。二、要求1基本要求（1）電壓增益AV40dB，輸入電壓有效值Vi20mV。AV可在040dB范圍內(nèi)手動連續(xù)調(diào)節(jié)。（2）最大輸出電壓正弦波有效值Vo2V，輸出信號波形無明顯失真。（3）3dB通頻帶05MHz；在04MHz通頻帶內(nèi)增益起伏1dB。 （4）放大器的輸入電阻50W，負載電阻（50±2）W。（5）設(shè)計并制作滿足放大器要求所用的直流穩(wěn)壓電源。2發(fā)揮部分（1）最大電壓增益AV60dB，輸入電壓有效值Vi10 mV。（2）在AV60dB

6、時，輸出端噪聲電壓的峰峰值VONPP0.3V。（3）3dB通頻帶010MHz；在09MHz通頻帶內(nèi)增益起伏1dB。（4）最大輸出電壓正弦波有效值Vo10V，輸出信號波形無明顯失真。 （5）進一步降低輸入電壓提高放大器的電壓增益。（6）電壓增益AV可預(yù)置并顯示，預(yù)置范圍為060dB，步距為5dB（也可以連續(xù)調(diào)節(jié)）；放大器的帶寬可預(yù)置并顯示（至少5MHz、 10MHz 兩點）。（7）降低放大器的制作成本，提高電源效率。（8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。三、說明1寬帶直流放大器幅頻特性示意圖如圖1所示。 圖1 幅頻特性示意圖2負載電阻應(yīng)預(yù)留測試用檢測口和明顯標志，如不符合（50±

7、;2）W的電阻值要求，則酌情扣除最大輸出電壓有效值項的所得分數(shù)。3放大器要留有必要的測試點。建議的測試框圖如圖2所示，可采用信號發(fā)生器與示波器/交、直流電壓表組合的靜態(tài)法或掃頻儀進行幅頻特性測量。圖2 幅頻特性測試框圖四、評分標準設(shè)計報告項 目主要內(nèi)容分數(shù)系統(tǒng)方案比較與選擇方案描述2理論分析與計算帶寬增益積通頻帶內(nèi)增益起伏控制線性相位抑制直流零點漂移放大器穩(wěn)定性9電路與程序設(shè)計電路設(shè)計8測試方案與測試結(jié)果測試方案及測試條件測試結(jié)果完整性測試結(jié)果分析8設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)圖表的規(guī)范性3總分30基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項7完成第（2）項2完成第（3）項

8、7完成第（4）項6完成第（5）項12完成第（6）項5完成第（7）項6其他5總分50紅外光通信裝置（C題）一、任務(wù)設(shè)計并制作一個紅外光通信裝置。二、要求1基本要求（1）紅外光通信裝置利用紅外發(fā)光管和紅外光接收模塊作為收發(fā)器件，用來定向傳輸語音信號，傳輸距離為 2m，如圖 1 所示。圖 1 紅外光通信裝置方框圖（2）傳輸?shù)恼Z音信號可采用話筒或3.5mm 的音頻插孔線路輸入，也可由低頻信號源輸入；頻率范圍為 3003400Hz。（3）接收的聲音應(yīng)無明顯失真。當發(fā)射端輸入語音信號改為 800Hz 單音信號時，在 8電阻負載上，接收裝置的輸出電壓有效值不小于 0.4V。不改變電路狀態(tài)， 減小發(fā)射端輸入信

9、號的幅度至 0V， 采用低頻毫伏表（低頻毫伏表為有效值顯示， 頻率響應(yīng)范圍低端不大于 10Hz、高端不小于 1MHz）測量此時接收裝置輸出端噪聲電壓，讀數(shù)不大于 0.1V。如果接收裝置設(shè)有靜噪功能，必須關(guān)閉該功能進行上述測試。（4）當接收裝置不能接收發(fā)射端發(fā)射的信號時，要用發(fā)光管指示。2發(fā)揮部分（1）增加一路數(shù)字信道，實時傳輸發(fā)射端環(huán)境溫度，并能在接收端顯示。數(shù)字信號傳輸時延不超過 10s。 溫度測量誤差不超過 2。 語音信號和數(shù)字信號能同時傳輸。（2）設(shè)計并制作一個紅外光通信中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，以改變通信方向 90°，延長通信距離 2 m，如圖 2 所示。語音通信質(zhì)量要求同基本要求（3）

10、。圖 2 紅外光通信中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置方框圖中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點采用 5V 直流單電源供電，電路見圖 3。串接的毫安表用來測量其供電直流電流。圖 3 中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點供電電路三、說明1本裝置的通信信道必須采用紅外光信道，不得使用其他通信裝置。發(fā)射端及轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點必須采用分立的紅外發(fā)光管作為發(fā)射器件，安裝時需外露發(fā)光管，以便檢查。不得采用內(nèi)部含有現(xiàn)成通信協(xié)議的紅外光發(fā)射芯片或模塊。 2 中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點除外接的單 5V 供電電源外， 不得使用其他供電裝置 （如電池、超級電容等） 。3測試時，自備 MP3 或錄音機及音頻連接線。四、評分標準設(shè)計報告項 目主要內(nèi)容分數(shù)系統(tǒng)方案紅外光通信裝置總體方案設(shè)計4理論分析與計算通信原理

11、分析，提高轉(zhuǎn)發(fā)器效率的方法6電路與程序設(shè)計總體電路圖程序設(shè)計4測試方案與測試結(jié)果測試數(shù)據(jù)完整性測試結(jié)果分析4設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)圖表的規(guī)范性2總分20基本要求完成第（1）項25完成第（2）項5完成第（3）項15完成第（4）項5總分50發(fā)揮部分完成第（1）項10完成第（2）項10完成第（3）項25其他5總分50四旋翼自主飛行器（D 題）一、任務(wù)設(shè)計并制作一架四旋翼自主飛行器。飛行區(qū)域俯視圖和立體圖分別如圖 1和圖 2 所示。圖 1 飛行區(qū)域俯視圖（圖中單位：cm）圖 2 飛行區(qū)域立體圖（圖中單位：cm）二、要求1. 基本要求（1）四旋翼自主飛行器（下簡稱飛行器）擺放在圖 1 所示的 A 區(qū)，一鍵式啟動飛行器起飛； 飛向 B 區(qū)，在 B 區(qū)降落并停機； 飛行時間不大于 45s。（2）飛行器擺放在 B 區(qū)，一鍵式啟動飛行器起飛；飛向 A 區(qū)，在 A 區(qū)降落并停機；飛行時間不大于 45s。2. 發(fā)揮部分（1）飛行器擺放在 A 區(qū)，飛行器下面擺放一薄鐵片，一鍵式啟動，飛行器拾取薄鐵片并起飛。（2）飛行器攜帶薄鐵片從示高線上方飛向 B 區(qū)，并在空中將薄鐵片投放到B 區(qū)；飛行器從示高線上方返回 A 區(qū)，在 A 區(qū)降落并停機。（3）以上往返飛行時間不大于 30s。（4）其他。三、評分標準設(shè)計報告項 目主要內(nèi)容分數(shù)系統(tǒng)方案