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第1篇 2005年试题2

第1章 2005年竞赛试题：数控直流电流源（D题）2

1.1 试题：数控直流电流源2

1.1.1 任务2

1.1.2 要求2

1.1.3 评分标准3

1.1.4 说明3

1.2 试题意图与要达到的目的与理想的解决方案3

1.2.1 试题意图与要达到的目的3

1.2.2 理想的解决方案3

1.3 可以获奖的切实可行的解决方案5

1.3.1 恒流源的实现5

1.3.2 手动设置电路和步进控制电路8

1.3.3 驱动控制电路9

1.3.4 自制电源部分10

1.3.5 预置电流值的上、下限逻辑控制电路10

1.3.6 调试方法和过程11

1.3.7 性能指标测试与测试数据12

1.3.8 结论13

1.3.9 系统说明书13

1.4 经验与教训14

第2章 2005年竞赛试题：三相正弦波变频电源（G题）15

2.1 试题：三相正弦波变频电源15

2.1.1 任务15

2.1.2 要求15

2.1.3 评分标准16

2.1.4 说明16

2.2 基本设计思路16

2.3 逆变器与驱动电路设计思路17

2.4 控制电路单元设计思路简介21

2.5 PWM电路设计21

2.6 死区时间的设置与实现25

2.7 计数器与D/A转换器组合实现三相正弦波基准电压27

2.8 计数器与权电阻组合方式31

2.8.1 “基准”正弦波电压产生原理31

2.8.2 单相“基准”正弦波发生器31

2.8.3 三相参考正弦波发生器32

2.9 输出滤波器设计35

2.10 稳定输出电压设计思路35

2.11 负载不对称与负载缺相保护36

2.12 隔离变压器与整流器部分的解决方案37

2.13 更简洁的采用D类音频功率放大器解决方案37

2.13.1 应用LM4651/2的解决方案38

2.13.2 LM4651/2简介38

2.14 应用LM4651/2的解决方案详解42

2.15 三相逆变电源的实现46

第2篇 2007年试题50

第3章 2007年竞赛试题：开关电源（E题）【本科组】50

3.1 试题50

3.1.1 任务50

3.1.2 要求50

3.1.3 说明51

3.1.4 评分标准51

3.2 电源变压器与整流滤波电路解析52

3.2.1 整流电路结构的选择52

3.2.2 整流器的选择52

3.2.3 滤波电容器的选择53

3.2.4 整流输出电压53

3.3 利用PWM控制IC与带有隔离变压器的推挽变换器的解决方案详解53

3.3.1 基本参数的确定54

3.3.2 电路及参数的确定54

3.3.3 主要元器件参数的选择54

3.4 采用准谐振工作方式的解决方案详解58

3.4.1 准谐振电路工作原理58

3.4.2 NCP1207B的基本原理60

3.4.3 电源主要参数的设定64

3.4.4 主要元件的选择65

3.4.5 变压器设计详解68

3.4.6 电流检测用的电流传感器设计71

3.4.7 完整电路图详解72

3.4.8 电路板图详解73

第4章 2007年竞赛试题：信号发生器（H题）【高职高专组】74

4.1 试题74

4.1.1 任务74

4.1.2 要求74

4.1.3 说明74

4.1.4 评分标准75

4.2 解决问题的思路75

4.3 函数发生电路MAX038详解75

4.3.1 封装、引脚功能及内部原理框图75

4.3.2 基本功能的实现77

4.3.3 MAXIM的评估电路79

4.4 应用函数发生电路MAX038的频率及占空比的数字控制82

4.4.1 频率的数字控制82

4.4.2 占空比的数字控制84

4.5 用函数发生电路MAX038实现正弦波、方波、三角波发生电路84

4.6 耳机放大器的利用85

4.6.1 耳机放大器简介85

4.6.2 耳机放大器TPA152的基本电路86

4.6.3 耳机放大器TPA152性能分析87

4.6.4 TPA152作为驱动放大器的应用89

4.6.5 输出电压幅度的调节90

第5章 2007年竞赛试题：可控放大器（1题）【高职高专组】91

5.1 试题91

5.1.1 任务91

5.1.2 要求91

5.1.3 说明92

5.1.4 评分标准92

5.2 放大器部分的设计92

5.2.1 试题来源92

5.2.2 设计思路93

5.3 放大器的设计详解93

5.3.1 单级放大或两级放大的判定93

5.3.2 放大器的选择93

5.4 放大电路详解96

5.4.1 电路设计96

5.4.2 低频截止频率相关元件参数的选择96

5.4.3 反馈网络参数选择97

5.4.4 高频截止频率相关元件参数的选择97

5.5 放大器增益程控化详解98

5.5.1 衰减电路的设计98

5.5.2 继电器控制思路详解99

5.5.3 参数设置显示的实现101

5.6 放大器的调试102

5.6.1 测试仪器的选择102

5.6.2 调试方法103

5.7 应用低通滤波器芯片的滤波器设计104

5.7.1 设计思路104

5.7.2 MAX270简介104

5.7.3 滤波器电路设计109

5.7.4 程控电路设计109

5.8 应用集成运算放大器构成有源滤波器的设计思路110

5.8.1 低通有源滤波器设计110

5.8.2 衰减电路的设计111

5.8.3 高通有源滤波器的设计118

5.8.4 带通有源滤波器的设计119

5.9 2007年竞赛试题：程控滤波器（D题）【本科组】120

5.9.1 试题120

5.9.2 试题分析121

第3篇 2009年试题124

第6章 2009年竞赛试题：电能收集器（E题）【本科组】124

6.1 试题124

6.1.1 任务124

6.1.2 要求124

6.1.3 评分标准125

6.1.4 说明125

6.2 试题分析125

6.3 设计方案的确定126

6.4 电路拓扑的选择128

6.5 MC34063简介129

6.5.1 MC34063简介129

6.5.2 MC34063内部工作原理132

6.5.3 MC34063的典型应用133

6.6 MAX756/7简介136

6.6.1 MAX756/7引脚功能介绍136

6.6.2 MAX756/7参数138

6.6.3 MAX756/7典型应用电路139

6.7 电源电压在3.6V及以上时的电路设计140

6.7.1 电源电压在3.6V及以上时，完整电路要完成的功能140

6.7.2 电源电压在3.6V及以上时的完整电路设计140

6.8 电源电压在3.6V以下时的电路设计143

6.9 调试与测试结果145

第7章 2009年竞赛试题：光伏并网发电模拟装置（A题）【本科组】146

7.1 试题146

7.1.1 任务146

7.1.2 要求146

7.1.3 说明147

7.1.4 评分标准147

7.2 试题分析148

7.3 DC-AC逆变器的设计148

7.3.1 电路拓扑的选择149

7.3.2 D类音频功率放大器是最简单的解决方案149

7.3.3 D类音频功率放大器芯片的选择150

7.3.4 开关频率的设置150

7.3.5 电路设计150

7.4 正弦信号源的设计156

7.4.1 正弦信号源应具有的功能156

7.4.2 用ICL8038函数发生器实现正弦波信号源的设计157

7.4.3 频率调节与锁相环的解决方案158

7.4.4 正弦波信号源输出电压幅度控制的解决方案与最大功率跟踪的实现159

7.5 直流母线欠压保护的实现161

7.6 输出过电流保护的实现161

7.6.1 在直流母线正端检测电流161

7.6.2 在直流母线负端检测电流162

7.7 输出滤波器的设计163

7.7.1 滤波电容器的选择163

7.7.2 滤波电感的选择与制作164

7.8 变压器的设计164

7.9 直流母线电容器的选择164

第8章 2009年竞赛试题：宽带直流放大器（C题）【本科组】166

8.1 试题166

8.1.1 任务166

8.1.2 要求166

8.1.3 说明166

8.1.4 评分标准167

8.2 试题分析168

8.3 简单实用的解决方案168

8.3.1 放大电路的设计169

8.3.2 输出电路的设计172

8.3.3 直流稳压电源的设计173

8.3.4 制作与调试的要点174

8.3.5 可能使级联放大器带宽变窄的原因174

8.4 采用示波器Y通道实现直流宽带放大器175

第9章 2009年竞赛试题：音频功率放大器（G题）【高职高专组】177

9.1 试题177

9.1.1 任务177

9.1.2 要求177

9.1.3 说明177

9.1.4 评分标准178

9.2 试题分析与解题思路178

9.2.1 采用线性功率放大器电路还是选用开关型功率放大器电路178

9.2.2 采用什么样的电路178

9.3 放大器的选择方案179

9.3.1 通用集成电路的选择179

9.3.2 单级放大或两级放大的判定179

9.4 电路设计详解179

9.4.1 前置级的设计179

9.4.2 功放级的设计180

9.4.3 电源电压的设置182

9.4.4 完整电路184

第10章 2009年竞赛试题：模拟路灯控制系统（1题）【高职高专组】185

10.1 试题185

10.1.1 任务185

10.1.2 要求186

10.1.3 说明186

10.1.4 评分标准186

10.2 试题意图与要达到的目的187

10.3 理想的模拟路灯控制系统解决方案187

10.3.1 系统总体解决方案187

10.3.2 显示、键盘输入模块189

10.3.3 时钟模块190

10.3.4 环境明暗检测与自动开关灯190

10.3.5 声光报警模块191

10.3.6 路灯故障检测模块191

10.3.7 物体检测模块191

10.3.8 LED恒流驱动及调光模块192

10.3.9 控制器设计195

10.4 简单可行的解决方案197

10.4.1 系统总体方案设计198

10.4.2 系统硬件电路设计199

10.4.3 系统软件设计203

10.4.4 测试结果与分析204

10.5 实际的解决方案与出现的问题及其根源206

第4篇 总结208

第11章 如何在电子设计竞赛中取得好成绩208

11.1 参加电子设计竞赛的基础准备工作208

11.2 充分发挥本校的资源优势213

11.3 本书的设计思想对毕业后工作的指导作用213

第12章 经验与教训215

12.1 新器件在电子设计竞赛中的优势215

12.2 赛前辅导的经验与教训216

12.3 选题的经验与教训216

12.4 历届电子设计竞赛的经验与教训实例217

第5篇 展望222

第13章 非接触式充电技术设计思路222

13.1 非接触式充电的可实现性和基本构成222

13.2 非谐振式无线充电电路的实现222

13.3 谐振方式无线充电的实现223

第14章 电池保护电路228

14.1 电池保护电路的起因228

14.2 电池保护电路需要的技术要求228

14.3 应用通用元件对电池保护电路进行设计229

14.3.1 廉价的电压基准电路229

14.3.2 电压检测电路229

14.3.3 多节电池串联的过电压／欠电压检测电路的实现230

14.3.4 电流检测电路233

14.3.5 开关的选择233

本篇小结236

参考文献237