暑假级信号计划.doc

个人收集整理 勿做商业用途2013.7.152013.8。27信号10级培训计划一、集成运放参数测试仪（7.157.22)一、任务设计并制作一台能测试通用型集成运算放大器参数的测试仪,示意图如图1所示.图1二、要求1、基本要求（1) 能测试VIO（输入失调电压)、IIO（输入失调电流)、AVD （交流差模开环电压增益)和KCMR (交流共模抑制比）四项基本参数，显示器最大显示数为 3999;（2）各项被测参数的测量范围及精度如下(被测运放的工作电压为15V）：VIO：测量范围为040mV（量程为4mV和40mV），误差绝对值小于3读数+1个字;IIO:测量范围为04A（量程为0。4A和4A）,误差绝对值小于3读数+1个字；AVD：测量范围为 60dB120dB，测试误差绝对值小于3dB；KCMR：测量范围为 60dB120dB，测试误差绝对值小于3dB； （3)测试仪中的信号源（自制)用于AVD、KCMR参数的测量，要求信号源能输出频率为5Hz、输出电压有效值为4 V的正弦波信号,频率与电压值误差绝对值均小于1%；（4）按照本题附录提供的符合GB3442-82的测试原理图（见图2图4)，再制作一组符合该标准的测试VIO、IIO、AVD 和KCMR参数的测试电路，以此测试电路的测试结果作为测试标准，对制作的运放参数测试仪进行标定。2、发挥部分（1）增加电压模运放BWG (单位增益带宽)参数测量功能，要求测量频率范围为 100kHz3.5MHz，测量时间10秒，频率分辨力为1kHz;为此设计并制作一个扫频信号源，要求输出频率范围为 40kHz4MHz,频率误差绝对值小于1%;输出电压的有效值为2V0。2 V；（2）增加自动测量（含自动量程转换)功能。该功能启动后，能自动按VIO、IIO、AVD 、KCMR 和BWG的顺序测量、显示并打印以上5个参数测量结果;（3）其他。三、评分标准项 目满分基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。50实际制作完成情况50发挥部分完成第(1）项30完成第（2）项15其他5四、说明1、为了制作方便，被测运放的型号选定为8引脚双列直插的电压模运放F741 (LM741、A741、F007等）通用型运算放大器；2、为了测试方便，自制的信号源应预留测量端子；3、测试时用到的打印机自带.附录：参照GB344282标准，VIO、IIO、AVD 和KCMR参数的测试原理图分别如图2、图3和图4所示。图3和图4中的信号源可采用现成的信号源。为了保证测试精度,外接测试仪表(信号源和数字电压表)的精度应比自制的运放参数测试仪的精度高一个数量级。（1）VIO、IIO电参数测试原理图图2 在K1、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为VL0 ，则有: 在K1、K2闭合时，测得辅助运放的输出电压记为VL0 ;在K1、K2断开时，测得辅助运放的输出电压记为VL1，则有:（2）AVD电参数的测试原理与测试原理图 图3设信号源输出电压为VS，测得辅助运放输出电压为VL0,则有（3）KCMR电参数的测试原理与测试原理图图4设信号源输出电压为VS，测得辅助运放输出电压为VL0，则有 附录说明1、测试采用了辅助放大器测试方法.要求辅助运放的开环增益大于60dB，输入失调电压和失调电流值小；2、为了保证测试精度，要求对R、Ri、Rf的阻值准确测量，R1、R2的阻值尽可能一致;IIO与R的乘积远大于VIO； IIO与Ri / Rf的乘积应远小于VIO.测试电路中的电阻值建议取：Ri =100、Rf =20 kW100kW、R1 = R2=30kW、RL=10 k、R=1M；3、建议图3、4中使用的信号源输出为正弦波信号,频率为5Hz、输出电压有效值为4 V.二、简易心电图仪（7。228.1）一、任务设计制作一个简易心电图仪,可测量人体心电信号并在示波器上显示出来，示意图如下：导联电极说明：RA：右臂；LA：左臂；LL:左腿；RL:右腿。第一路心电信号，即标准I 导联的电极接法:RA 接放大器反相输入端（），LA 接放大器同相输入端（)，RL 作为参考电极,接心电放大器参考点。第二路心电信号，即标准II 导联的电极接法：RA 接放大器反相输入端（）,LL 接放大器同相输入端（），RL 作为参考电极，接心电放大器参考点。RA、LA、LL 和RL 的皮肤接触电极分别通过1.5m 长的屏蔽导联线与心电信号放大器连接。二、要求1、基本要求（1） 制作一路心电信号放大器，技术指标如下:a电压放大倍数：1000，误差： 5%；b3dB 低频截止频率：0。05Hz（可不测试，由电路设计予以保证）；c3dB 高频截止频率：100Hz，误差：10Hz；d频带内响应波动：在3dB 之内；e共模抑制比：60dB（含1.5m 长的屏蔽导联线,共模输入电压范围：7.5V）；f差模输入电阻： 5M(可不测试，由电路设计予以保证)；g输出电压动态范围：大于10V.（2） 按标准I 导联的接法对一位参赛队员进行实际心电图测量。a能在示波器屏幕上较清晰地显示心电波形。心电波形大致如下图所示：b实际测试心电时,放大器的等效输入噪声(包括50Hz 干扰）：400V（峰峰值）。(3） 设计并制作心电放大器所用的直流稳压电源：直流稳压电源输出交流噪声:3mV（峰峰值，在对放大器供电条件下测试）。2发挥部分（1） 扩展为两路相同的心电放大器，可同时测量和显示标准I 导联和标准II导联两路心电图，并且能达到基本要求（2）的效果。（2） 具有存储、回放已测心电图的功能。（3) 将心电信号放大器3dB 高频截止频率扩展到500Hz,并且能达到基本要求（2）的效果。（4） 将心电信号放大器共模抑制比提高到80dB 以上（含1.5m 长的屏蔽导联线）。（5） 其它.四、说明:对人体心电信号进行实测时应注意的事项：1。 可用20mm20mm 薄铜皮作为皮肤接触电极。2. 用带有尼龙拉扣的布带或普通布带将电极分别捆绑在四肢相应位置,如示意图所示。3。 测量心电图前，应使用酒精棉球仔细将与电极接触部位的皮肤擦净，然后再捆绑电极。为减小电极与皮肤间的接触电阻,最好在电极下滴12滴5的盐水，或用5盐水浸过的棉球垫在电极与皮肤之间。4。 被测人员应静卧，以避免测量基线大幅度漂移，降低噪声。三、微弱信号检测装置（8.18。10）一、任务正弦波信号源微弱信号检测电路噪声源VS VN VC Vo 纯电阻分压网络显示电路加法器Vi A B C D E 设计并制作一套微弱信号检测装置,用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。为便于测评比较，统一规定显示峰值。整个系统的示意图如图1所示。正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。噪声源采用给定的标准噪声（wav文件）来产生，通过PC机的音频播放器或MP3播放噪声文件，从音频输出端口获得噪声源,噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。图1 微弱信号检测装置示意图二、要求1. 基本要求（1）噪声源输出VN的均方根电压值固定为1V0。1V；加法器的输出VC =VS+VN,带宽大于1MHz;纯电阻分压网络的衰减系数不低于100.(2）微弱信号检测电路的输入阻抗Ri1 MW。（3)当输入正弦波信号VS 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值,要求误差不超过5%。2. 发挥部分（1)提高正弦波信号的识别能力，当输入正弦波信号VS 的频率在100Hz10kHz范围内、幅度峰峰值在20mV 200mV范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，误差不超过5%。（2）在发挥部分（1)的条件下,要求检测误差不超过2。（3）当输入正弦波信号VS 的频率在100Hz10kHz范围内时，进一步降低VS 的幅度，检测并显示正弦波信号的幅度值，误差不超过2.(4）其它。三、说明1. 本题只能采用模拟技术，不得使用数字信号处理技术来完成。2. 微弱信号检测电路要求采用模拟方法来实现。常用的微弱信号检测方法有:滤波，锁相放大，取样积分等（仅供参考）。3. 为便于各个模块的测试，所有测试端点（AE）应做成跳线连接方式。4. 赛区测评时，应固定使用某一装置（PC机或MP3）来产生噪声源，所有作品均应采用该噪声源进行测试。四、评分标准设计报告项 目满分方案论证5理论分析与计算4电路设计6测试方案与测试结果3设计报告结构及规范性2总分20基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项12完成第（2)项16完成第（3)项12其它10总分50四、数字幅频均衡功率放大器(8.108.25）一、任务设计并制作一个数字幅频均衡功率放大器。该放大器包括前置放大、带阻网络、数字幅频均衡和低频功率放大电路，其组成框图如图1所示。图1 数字幅频均衡功率放大器组成框图二、要求1基本要求（1）前置放大电路要求:a。 小信号电压放大倍数不小于400倍(输入正弦信号电压有效值小于10mV）。b. -1dB通频带为20Hz20kHz。c。 输出电阻为600W。（2)制作带阻网络对前置放大电路输出信号v1进行滤波，以10kHz时输出信号v2电压幅度为基准，要求最大衰减10dB。带阻网络具体电路见题目说明1。(3）应用数字信号处理技术，制作数字幅频均衡电路，对带阻网络输出的20Hz20kHz信号进行幅频均衡。要求：a。 输入电阻为600W。b。 经过数字幅频均衡处理后，以10kHz时输出信号v3电压幅度为基准，通频带20Hz20kHz内的电压幅度波动在1。5dB以内。2. 发挥部分制作功率放大电路，对数字均衡后的输出信号v3进行功率放大,要求末级功放管采用分立的大功率MOS晶体管。(1)当输入正弦信号vi电压有效值为5mV、功率放大器接8W电阻负载（一端接地）时,要求输出功率10W，输出电压波形无明显失真.(2）功率放大电路的3dB通频带为20Hz20kHz。（3）功率放大电路的效率60%。（4)其他。三、说明1题目基本要求中的带阻网络如图2所示.图中元件值是标称值,不是实际值，对精度不作要求，电容必须采用铝电解电容。图2 带阻网络2本题中前置放大电路电压放大倍数是在输入信号vi电压有效值为5mV的条件下测试。3题目发挥部分中的功率放大电路不得使用MOS集成功率模块。4本题中功率放大电路的效率定义为：功率放大电路输出功率与其直流电源供给功率之比，电路中应预留测试端子，以便测试直流电源供给功率。5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、重要的源程序用附件给出。四、评分标准项目主要内容满分设计报告系统方案总体方案设计6理论分析与设计前置放大电路设计功率放大电路设计数字幅频均衡电路设计数字处理算法设计12电路与程序设计总体电路工作流程4测试方案与测试结果调试方法与仪器测试数据完整性测试结果分析5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13完成第(2）项12完成第(3)项20其他5总分： 50