2011全国大学生电子设计大赛题目.doc

A题瞬态响应测试仪
【本科组】
 
一、任务
要求采用指定的FPGA实验平台(含EXCD-1开发板)设计一个二阶系统动态响应测试仪,系统组成框图如图1:
图 1
二、要求
1. 基本部分
(1)设计并制作保证二阶系统正常工作所需要的一组±12V直流电源及FPGA实验平台供电电源。
(2)安装并调试好图2所示的二阶电路系统。
(3)设计并制作输出1V的直流阶跃信号源,要求阶跃信号的上升时间小于
,输出直流信号电压的值在1±。
(4)当给该二阶系统加入1V的阶跃信号时,显示并测量二阶系统的动态响应峰
值时间tp,测量误差小于5%。
(5)显示并测量二阶系统的超调量σp,测量误差小于5%。
(6)显示并测量二阶系统的调节时间ts(取δ为±2%),测量误差小于5%。
2. 发挥部分
(1)~,。
(2) 要求显示二阶系统瞬态响应曲线。
(3)进一步提高测量二阶系统性能指标的精度。
(4) 利用FPGA端口,设计一单脉冲信号源,~1000uS范围
内可任意设置。(可不考虑脉冲源的带负载能力大小)
(5) 利用FPGA设计一个频率为100kHz,要求误差小于2%;幅值为2±
角波信号。
(6)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
10
完成第(2)项
10
完成第(3)项
5
 
完成第(4)项
 
10
完成第(5)项
 
10
完成第(6)项
5

 
说明:
1、有关二阶系统的知识请参阅有关教材内容。
2、实现该测试仪器必须采用组委会指定的EXCD—1可编程片上系统开发板。 3、被测试的二阶系统的电路如图2所示。
 
 

图 2

4、关于二阶系统瞬态参数的定义:(1) 峰值时间tp:从施加阶跃信号开始,
二阶系统输出到达最大值所需要的时间。(2)超调量σp:二阶系统输出响
应的最大峰值与稳态值之间的差。(3)调节时间ts:输出响应值与稳态值
之间的差小于规定稳态值值百分数的时间。
5、在制作二阶系统时,要留有方便更换电阻R的插孔或端子。
6、允许外加必要的辅助测量电路。
 
B题电阻电容电感测试仪的设计与制作
【本科组】
一、任务
设计、制作一个电阻、电容、电感测试仪和测试所用的信号发生器。(不准用现成仪表改制)。
二、要求
1 .基本要求
( 1 )自制一个测试用的正弦信号发生器,输出信号的频率范围1Hz~1MHz ,峰值Vm≥5V,输出阻抗≤50Ω。输出信号的频率和峰值都连续可调。
( 2 )测量范围:电阻 1 Ω~ 5M Ω;电容 10pF ~ 10μF ;电感 10 μ H ~ 100mH 。
( 3 )测量误差:各档均≤±5%
( 4 )显示部分可选用LED或LCD,但应能明确表示出项目和量纲,有效数字4位。可调出最近十次的测量结果显示,显示内容应包括测试的时间、元件类型、参数。
2 .发挥部分
( 1 )测量并显示电感的Q值,Q值范围20~300。同时显示测量频率。
( 2 )能通过键盘设定信号频率、测试对象和量程。
( 3 )测量量程手动或自动转换。
( 4 )其它
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
实际完成情况
50
发挥部分
完成第(1)项
20
完成第(2)项
15
完成第(3)项
10
其它
5
 
C题 VGA显示的多通道数字示波器
【本科组】
一、任务
使用指定的FPGA实验平台(含EXCD-1开发板)设计多通道数字示波器,示波器显示使用普通的VGA显示器。
二、要求

(1)示波器实时采样频率为10MHz,A/D转换精度为10bits。
(2)模拟信号输入电压为----+,频率为0-1MHz。
(3)两路数字信号输入。数字信号低电平为0V,,频率为0-1MHz。
(4)显示采用普通的VGA显示器(分辨率640×480即可)。显示方向和普通示波器方向相同(水平方向为时间,垂直方向为幅度),显示时间轴支持1us/div,1ms/div,1s/div。