2023-TI杯大學生電子設計競賽題目

2024---TI杯大學生電子設計競賽題目2024年TI杯高校生電子設計競賽

A題：降壓型直流開關穩(wěn)壓電源

1．任務

以TI公司的降壓掌握器LM5117芯片和CSD18532KCSMOS場效應管為核心器件，設計并制作一個降壓型直流開關穩(wěn)壓電源。額定輸入直流電壓為時，額定輸出直流電壓為，輸出電流最大值為。測試電路可參考圖1。

L

R

圖1電源測試連接圖

2．要求

（1）額定輸入電壓下，輸出電壓偏差：；（10分）

（2）額定輸入電壓下，最大輸出電流：；（10分）

（3）輸出噪聲紋波電壓峰峰值：；（10分）

（4）從滿載變到輕載時，負載調整率：

；（10分）

（5）變化到17.6V和13.6V，電壓調整率：

（10分）（6）效率；（15分）

（7）具有過流愛護功能，動作電流；（10分）

（8）電源具有負載識別功能。增加1個2端子端口，端口可外接電阻R(1kΩ-10kΩ)作為負載識別端口，參考圖1。電源依據(jù)通過測量端口識別電阻R的阻值，確定輸出電壓，；（10分）

（9）盡量減輕電源重量，使電源不含負載的重量。（15分）

（10）設計報告（20分）

3．說明

（1）該開關穩(wěn)壓電源不得采納成品模塊制作。

（2）穩(wěn)壓電源若含其它掌握、測量電路都只能由端口供電，不得增加其他幫助電源。（3）要求電源輸出電壓精確穩(wěn)定，或，作品不參加測試。

2024年TI杯高校生電子設計競賽題

B題：物品分揀搬送裝置

1．任務

在一個以木條（截面不大于

3cm×4cm，木質本色）圍成的100cm×150cm的A區(qū)域內，散落著

邊長均為4cm的正方體。設計一自動物體搬運系統(tǒng)，能夠快速將

這些

正方體移至指定區(qū)域。A區(qū)域的顏色為白色，B區(qū)域為黑色，C區(qū)域

為紅色。

2．要求

（1）在A區(qū)域內任意放置

了12只黑色正方體，以最快的速度將這些正方體移送到B區(qū)域，完成時間不得超過180秒；（24分）

（2）將A區(qū)域的12只黑色正方體以最快的速度移送到紅色C區(qū)域；完成時間不得超過180秒；（26分）

（3）A區(qū)域12只正方體中有桔黃色與黑色兩種顏色，以最快的速度將桔黃色正方體移送到紅色C區(qū)域；（20分）

（4）將A區(qū)域中的正方體改為乒乓球，仍舊有桔黃與黑色兩種顏色，以最快的速度將桔黃色乒乓球移送到紅色C區(qū)域；（25分）

（5）其他。（5分）

（6）設計報告（20分）

3.說明

（1）A、B、C各區(qū)域地面及圍欄的高度都是3cm，A與B之間無間隔，C與A之間的邊界木條有一個長度為20cm的缺口；

（2）搬運物品過程中不得人為干預（如遙控等）；

（3）開頭搬運物品前，不得設置搬運物體的數(shù)量；運動機構需從右上方指定位置D處開頭啟動；

（4）正方體可采納木質PVC、泡沫或其他輕質非金屬材料，不得含磁性物質，重量不超過40克；

（5）不限制移送物品執(zhí)行機構的形式及搬運方式；執(zhí)行機構可以進入A、B、C各區(qū)域；

（6）在要求（3）及（4）中，誤搬黑色物體或乒乓球到C區(qū)扣分；

（7）B、C區(qū)域的顏色如下：紅色（R=255、G=0、B=0），黑色（R=0、G=0、B=0）；

（8）乒乓球采納彩色乒乓球中桔黃色和黑色（或競賽用標準桔黃及用黑色噴涂的乒乓球）；正方體的顏色盡量接近乒乓球的顏色，。

（9）測試時，場地和被搬運物自備。

2024年TI杯高校生電子設計競賽

D題：單相正弦波變頻電源

1．任務

設計并制作一個單相正弦波變頻電源，其原理框圖如圖1所示。變壓器輸入電壓U

=220V，變頻電源輸出溝通電壓UO為36V，額定負載電流IO為2A，負載為電阻性負載。1

圖1單相正弦波變頻電源原理框圖

2．要求

（1）輸出頻率范圍為20Hz~100Hz，UO=36±0.1V的單相正弦波溝通電。（15分）

（2）輸出頻率fO=50±0.5Hz，電流IO=2±0.1A時，使輸出電壓UO=36±0.1V。（10分）

（3）負載電流IO在0.2～2A范圍變化時，負載調整率SI≤0.5%。（15分）

（4）負載電流IO=2A，U1在198V～242V范圍變化時，電壓調整率SU≤0.5%。（15分）

（5）具有過流愛護，動作電流IO(th)=2.5±0.1A，愛護時自動切斷輸入溝通電源。

（10分）

（6）IO=2A，UO=36V時，輸出正弦波電壓的THD≤2%。（15分）（7）IO=2A，UO=36V時，變頻電源的效率達到90%。（15分）（8）其他。（5分）

（9）設計報告（20分）

3．說明

（1）變頻電源系統(tǒng)（包括幫助電源）供電僅由變壓器輸出U2供應。

（2）題中溝通參數(shù)均為有效值。

（3）本題定義：負載調整率

OI2OI1

I

OI1

100%

UU

S

U

-

=?

，其中UOI1為IO=0.2A時的輸

出電壓；UOI2為IO=2.0A時的輸出電壓。

（4）本題定義：電壓調整率

OU2OU1

U

OU1

100%

UU

S

U

-

=?

，UOU1為U1=198V時的輸出電

壓；UOU2為U1=242V時的輸出電壓。

（5）幫助電源可購買電源模塊（亦可自制），作為作品的組成部分，測試時，不再另行供應穩(wěn)壓電源。

（6）效率測量時，可采納功率分析儀或電參數(shù)測量儀測量，損耗應包括幫助

電源損耗，效率

O

2

P

P

η=

，PO為變頻電源輸出功率，P2為變壓器輸出功率。

（7）制作時需考慮測試便利，合理設置測試點。

2024年TI杯高校生電子設計競賽

E題：脈沖信號參數(shù)測量儀

1.任務

設計并制作一個數(shù)字顯示的周期性矩形脈沖信號參數(shù)測量儀，其輸入阻抗為50Ω。同時設計并制作一個標準矩形脈沖信號發(fā)生器，作為測試儀的附加功能。

2.要求

（1）測量脈沖信號頻率，頻率范圍為10Hz～2MHz，測量誤差的肯定值不大于0.1%。

（15分）（2）測量脈沖信號占空比D，測量范圍為10％～90％，測量誤差的肯定值不大于2%。

（15分）（3）測量脈沖信號幅度，幅度范圍為0.1～10V，測量誤差的肯定值不大于2%。

（15分）（4）測量脈沖信號上升時間，測量范圍為50.0～999ns，測量誤差的肯定值不大于5%。

（15分）（5）供應一個標準矩形脈沖信號發(fā)生器，要求：（30分）

a)頻率為1MHz，誤差的肯定值不大于0.1%；

b)脈寬為100ns，誤差的肯定值不大于1%；

c)幅度為5±0.1V（負載電阻為50）；

d)上升時間不大于30ns，過沖不大于5%。

（6）其他。（10分）（7）設計報告。（20分）

3.說明

（1）脈沖信號參數(shù)的定義如圖1所示。其中，上升時間是指輸出電壓從上升到所需要的時間；過沖是指脈沖峰值電壓超過脈沖電壓幅度的程度，其定義為。

圖1脈沖信號參數(shù)的定義

（2）被測脈沖信號可采納基于DDS的任意波形信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號。

2024年TI杯高校生電子設計競賽F題：位同步時鐘提取電路

1.任務

設計并制作一個從二進制基帶信號中提取位同步時鐘的電路，并能測定和顯示提取出的位同步時鐘頻率，設計制作的電路組成框圖如圖1所示。

2．要求

（1）設計制作“基帶信號產(chǎn)生電路”，用來模擬二進制數(shù)字通信系統(tǒng)接收端中被抽樣判決的非規(guī)律電平基帶信號。要求：（15分）

①m序列發(fā)生器的反饋特征多項式（本原多項式）為1)(2348++++=xxxxxf，其序列輸出信號及外輸入ck信號均為TTL電平。

②設計制作3dB截止頻率為300kHz的無限增益多路負反饋二階有源低通濾波器，對m序列輸出信號進行濾波，并衰減為峰-峰值0.1V的基帶模擬信號（A信號）。（2）當m序列發(fā)生器外輸入ck信號頻率為200kHz時，設計制作可從A信號中提取出位同步時鐘（B信號）的電路，并數(shù)字顯示同步時鐘的頻率。（30分）

（3）改進位同步時鐘提取電路，當m序列發(fā)生器外輸入ck信號頻率在200kHz~240kHz之間變化時，能從A信號中自適應提取位同步時鐘，并數(shù)字顯示同步時鐘的頻率。（30

圖1設計制作的電路組成框圖

（

分）

（4）降低位同步時鐘（B信號）的脈沖相位抖動量?，要求max?≤1個位同步時鐘周期的10%。（15分）

（5）其他。（10分）

（6）設計報告。（20分）

3．說明

（1）位同步是數(shù)字同步傳輸?shù)幕A同步技術，是指接收端提取的位同步時鐘與發(fā)送端位時鐘在頻率上嚴格相等、相位差固定的信號同步狀態(tài)。接收端位時鐘需從收到的基帶數(shù)據(jù)序列中提取，并將作為接收端的抽樣判決脈沖及進一步實現(xiàn)其他同步使用。數(shù)字通信系統(tǒng)中的“位”指的是最基本的碼元，發(fā)送端位時鐘（題目中m序列發(fā)生器外輸入時鐘ck）是數(shù)據(jù)序列的碼元時鐘。

（2）要求“基帶信號產(chǎn)生電路”必需制成單獨的電路板，只能用兩條輸出信號線（A信號線、地線）與位同步時鐘提取電路部分連接。

（3）無限增益多路負反饋二階有源低通濾波器類型（如切比雪夫型或巴特沃斯型）不限。

2024年TI杯高校生電子設計競賽

G題：簡易電子秤

2.任務

設計并制作一個以電阻應變片為稱重傳感器的簡易電子秤，電子秤的結構如右圖所示。如右圖所示，鐵質懸臂梁固定在支架上，支架高度不大于40cm，支架及秤盤的外形與材質不限。懸臂梁上粘貼電阻應變片作為稱重傳感器。

應變片

2．要求

（1）電子秤可以數(shù)字顯示被稱物體的重量，單位克（g）；

（10分）

（2）電子秤稱重范圍5.00g~500g；重量小于50g，稱重誤差小