部分竞赛选题
B题 简易数字频率计
一、任务
设计并制作一台数字显示的简易频率计。
二、要求
1．基本要求
（1）频率测量
a．测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；频率：1Hz～1MHz
b．测量误差≤0.1%
（2）周期测量
a．测量范围 信号：方波、正弦波；幅度：0.5V～5V；频率：1Hz～1MHz
b．测量误差≤0.1%
（3）脉冲宽度测量
a．测量范围 信号：脉冲波；幅度：0.5V～5V；脉冲宽度≥100μs
b．测量误差≤1%
（4）显示器
十进制数字显示，显示刷新时间1～10秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。
（5）具有自校功能，时标信号频率为1MHz。
（6）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。
2．发挥部分
（1）扩展频率测量范围为0.1Hz～10MHz（信号幅度0.5V～5V），测量误差降低为0.01%（最大闸门时间≤10s）。
（2）测量并显示周期脉冲信号（幅度0.5V～5V、频率1Hz～1kHz）的占空比，占空比变化范围为10%～90%，测量误差≤1% 。
（3）在1Hz～1MHz范围内及测量误差≤1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。
三、评分意见
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项 目
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得 分
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基本要求
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设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第（1）项
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10
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完成第（2）项
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10
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完成第（3）项
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20
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特色与创新
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10
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C题 水温控制系统
一、任务
设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。
二、要求
1．基本要求
（1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。
（2）环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃。
（3）用十进制数码管显示水的实际温度。
2．发挥部分
（1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。
（2）温度控制的静态误差≤0.2℃。
（3）在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。
三、评分意见
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项 目
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得 分
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基本要求
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设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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减小调节时间和超调量
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20
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温度控制的静态误差≤0.2℃
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10
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实现打印曲线功能
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10
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特色与创新
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10
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D题 调幅广播收音机
一、任务
利用所提供的元器件（附有资料）制作一个中波广播收音机。
二、要求
1．基本要求
（1）接收频率范围：540kHz～1600kHz；
（2）调谐方式：手动电调谐；
（3）输出功率：≥100mW；
（4）测量灵敏度、选择性、镜像抑制比和电调谐特性（测量时用信号发生器直接注入）；写明测试方法，记录实测值，画出曲线。
2．发挥部分
（1）自动和手动搜索电台并有存储功能（可利用所提供的锁相环器件，或其它方法实现）；
（2）可预置电台数目：预置电台数目≥10个；
（3）显示预置电台序号；
（4）特色与创新（例如：提高性能指标，全机用单一+3V电源供电，节电，显示电台频率等）。
三、评分意见
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项 目
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得 分
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基本要求
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设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与测试数据，对测试结果的分析
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第（1）项
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25
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完成第（2）项
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5
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完成第（3）项
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5
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完成第（4）项
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15
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四、说明
1．电调谐特性是指输入信号与变容二极管控制电压之间的关系曲线。
2．所提供的元器件清单（其它元器件自备）
（1）调幅收音机单片机集成电路（带有小功率放大器），型号：CX1600P/M；
（2）调幅收音机输入回路线圈和磁性天线；
（3）变容二极管，型号：SVC341；
（4）本振线圈；
（5）用于电调谐的锁相频率合成器集成电路，型号：LC7218（可选件）；
（6）7.2MHz晶体（可选件）。
3．在设计报告前附一篇400字以内的报告摘要。
B题 数字式工频有效值多用表
一、题目
数字式工频有效值多用表
二、任务
设计并制作一个能同时对一路工频交流电（频率波动范围为50± 1Hz、有失真的正弦波）的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量的数字式多用表。参见附图。
三、要求
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基本要求
（1）测量功能及量程范围
a. 交流电压：0～500V；
b. 交流电流：0～50A；
c. 有功功率：0～25kW；
d. 无功功率：0～25kvar；
e. 功率因数（有功功率/视在功率）：0～1 。
为便于本试题的设计与制作，设定待测0～500V的交流电压、0～50A的交流电流均已经相应的变换器转换为0～5V的交流电压。
（2）准确度
a. 显示为 位（0.000～4.999），有过量程指示；
b. 交流电压和交流电流：± （0.8％读数＋5个字），例：当被测电压为300V时，读数误差应小于± （0.8％×300V＋0.5V）＝± 2.9V ；
c. 有功功率和无功功率：± （1.5％读数＋8个字）；
d. 功率因数：± 0.01 。
（3）功能选择：用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率和功率因数的测量与显示。
2．发挥部分
（1）用按键选择电压基波及总谐波的有效值测量与显示。
（2）具有量程自动转换功能，当变换器输出的电压值小于0.5V时，能自动提高分辨力达0.01V。
（3）用按键控制实现交流电压、交流电流、有功功率、无功功率在测试过程中的最大值、最小值测量。
（4）其它（例如扩展功能，提高性能）。
四、评分意见
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项 目
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满 分
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基本要求
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设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第一项
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14
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完成第二项
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14
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完成第三项
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10
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完成第四项
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12
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五、说明
1．调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号；再经移相输出代表同一路的电流信号。
2．检查交流电压、交流电流有效值测量功能时，可采用函数发生器输出的对称方波信号。电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号，测试结果应与理论值进行比较分析。
C题 频率特性测试仪
一、题目
频率特性测试仪
二、任务
设计并制作一个频率特性测试系统，包含测试信号源、被测网络、检波及显示三部分。
三、要求
1．基本要求
（1）制作幅频特性测试仪
a、频率范围：100Hz～100kHz；
b、频率步进：10Hz；
c、频率稳定度：10-4；
d、测量精度：5％；
e、能在全频范围和特定频率范围内自动步进测量，可手动预置测量范围及步进频率值；
f、LED显示，频率显示为5位，电压显示为3位，并能打印输出。
（2）制作一被测网络
a. 电路型式：阻容双T网络；
b. 中心频率：5kHz；
c. 带宽：± 50Hz；
d. 计算出网络的幅频和相频特性，并绘制相位曲线；
e. 用所制作的幅频特性测试仪测试自制的被测网络的幅频特性。
2．发挥部分
（1）制作相频特性测试仪
a. 频率范围：500Hz～10kHz；
b. 相位度数显示：相位值显示为三位，另以一位作符号显示；
c. 测量精度：3° 。
（2）用示波器显示幅频特性。
（3）在示波器上同时显示幅频和相频特性。
（4）其它。
四、评分意见
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项 目
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满 分
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基本要求
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设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第一项
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20
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完成第二项
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10
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完成第三项
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10
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完成第四项
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10
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五、说明
发挥部分(2)、(3)均用所制作的频率特性测试仪测试自制的被测网络的幅频特性和相频特性。
E题 数字化语音存储与回放系统
一、题目
数字化语音存储与回放系统
二、任务
设计并制作一个数字化语音存储与回放系统，其示意图如下：
三、要求
1．基本要求
（1）放大器1的增益为46dB，放大器2的增益为40dB，增益均可调；
（2）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz ；
（3）ADC：采样频率f s＝8kHz，字长＝8位；
（4）语音存储时间≥10秒；
（5）DAC：变换频率f c＝8kHz，字长＝8位；
（6）回放语音质量良好。
2．发挥部分
在保证语音质量的前提下：
（1）减少系统噪声电平，增加自动音量控制功能；
（2）语音存储时间增加至20秒以上；
（3）提高存储器的利用率（在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间）；
（4）其它（例如：校正等）。
四、评分意见
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项 目
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满分
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基本要求
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设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第一项
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15
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完成第二项
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5
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完成第三项
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15
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完成第四项
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15
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五、说明
不能使用单片语音专用芯片实现本系统。
波形发生器（A题）
一、任务
设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。示意图如下：
二、要求
1．基本要求
（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。
（2）用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。
（3）具有波形存储功能。
（4）输出波形的频率范围为100Hz～20kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz。
（5）输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整。
（6）具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能。
2．发挥部分
（1）输出波形频率范围扩展至100Hz～200kHz。
（2）用键盘或其他输入装置产生任意波形。
（3）增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3%（负载电阻变化范围：100Ω～∞）。
（4）具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置。
（5）可产生单次或多次（1000次以下）特定波形（如产生1个半周期三角波输出）。
（6）其它（如增加频谱分析、失真度分析、频率扩展>200kHz、扫频输出等功能）。
三、评分标准
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项 目
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满分
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基本要求
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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。
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第（1）项
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10
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完成第（2）项
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10
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完成第（3）项
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10
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完成第（4）项
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5
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完成第（5）项
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5
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完成第（6）项
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10
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高效率音频功率放大器（D题）
一、任务
设计并制作一个高效率音频功率放大器及其参数的测量、显示装置。功率放大器的电源电压为+5V（电路其他部分的电源电压不限），负载为8Ω电阻。
二、要求
1． 基本要求
（1）功率放大器
a．3dB通频带为300Hz～3400Hz，输出正弦信号无明显失真。
b．最大不失真输出功率≥1W。
c．输入阻抗>10kΩ，电压放大倍数1～20连续可调。
d．低频噪声电压（20kHz以下）≤10mv，在电压放大倍数为10，输入端对地交流短路时测量。
e．在输出功率500mW时测量的功率放大器效率（输出功率/放大器总功耗）≥50%。
（2）设计并制作一个放大倍数为1的信号变换电路，将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出，经RC滤波供外接测试仪表用，如图1所示。 图1中，高效率功率放大器组成框图可参见本题第四项“说明”。
（3）设计并制作一个测量放大器输出功率的装置，要求具有3位数字显示，精度优于5%。
2．发挥部分
（1）3dB通频带扩展至300Hz～20kHz。
（2）输出功率保持为200mW，尽量提高放大器效率。
（3）输出功率保持为200mW，尽量降低放大器电源电压。
（4）增加输出短路保护功能。
（5）其它。
三、评分标准
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项 目
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满分
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基本要求
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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。
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第（1）项
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6
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完成第（2）项
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25
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完成第（3）项
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4
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完成第（4）项
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5
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完成第（5）项
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10
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四、说明
1． 采用开关方式实现低频功率放大（即D类放大）是提高效率的主要途径之一， D类放大原理框图如图2。本设计中如果采用D类放大方式，不允许使用D类功率放大集成电路。
2．效率计算中的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供电电压（+5V），不包括“基本要求”中第（2）、（3）项涉及的电路部分功耗。制作时要注意便于效率测试。
3．在整个测试过程中，要求输出波形无明显失真。
数据采集与传输系统（E题）
一、任务
设计制作一个用于8路模拟信号采集与单向传输系统。系统方框图参见图1。
二、要求
1．基本要求
（1）被测电压为8路0～5V分别可调的直流电压。系统具有在发送端设定8路顺序循环采集与指定某一路采集的功能。
（2）采用8位A/D变换器。
（3）采用3dB带宽为30kHz～50kHz的带通滤波器（带外衰减优于35dB/十倍频程）作为模拟信道。
（4）调制器输出的信号峰-峰值vsp-p为0～1V可变，码元速率16k波特（码元/秒）；制作一个时钟频率可变的测试码发生器（如0101…码等），用于测试传输速率。
（5）在接收端具有显示功能，要求显示被测路数和被测电压值。
2．发挥部分
（1）设计制作一个用伪随机码形成的噪声模拟发生器，伪随机码时钟频率为96kHz，周期为127位码元，生成多项式采用 。其输出峰-峰值 为0～1V连续可调。
（2）设计一个加法电路，将调制器输出 与噪声电压 相加送入模拟信道。在解调器输入端测量信号与噪声峰-峰值之比（ ），当其比值分别为1、3、5时，进行误码测试。测试方法：在8路顺序循环采集模式下，监视某一路的显示，检查接收数据的误码情况，监视时间为1分钟。
（3）在（ ）=3时，尽量提高传输速率，用上述第（2）项的测试方法，检查接收数据的误码情况。
（4）其它（如自制用来定量测量系统误码的简易误码率测试仪，其方框图见图2。等等）。
三、评分标准
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项目
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满分
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基本要求
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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。
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第（1）项
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5
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完成第（2）项
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20
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完成第（3）项
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15
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完成第（4）项
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10
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题目二 实用信号源的设计和制作
一、任务
在给定±15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。
二、要求
1．基本要求
（1）正弦波信号源
① 信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz
② 频率稳定度：优于10-4
③ 非线性失真系数≤3%
（2）脉冲波信号源
① 信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz
② 上升时间和下降时间：≤1μs
③ 平顶斜降：≤5%
④ 脉冲占空比：2%～98%步进可调，步长为2%
（3）上述两个信号源公共要求
① 频率可预置。
② 在负载为600Ω时，输出幅度为3V。
③ 完成5位频率的数字显示。
2．发挥部分
（1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。
（2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV～3V，步长为100mV。
（3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。
（4）降低正弦波非线性失真系数。
三、评分标准
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项 目
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得 分
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基本要求
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设计与总结报告：方案设计与论证，理论计算与分析，电路图，测试方法与数据，结果分析
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第一项
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10
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完成第二项
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10
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完成第三项
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5
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完成第四项
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5
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特色与创新
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20
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题目三 简易无线电遥控系统
一、任务
设计并制作无线电遥控发射机和接收机。
1．无线电遥控发射机
2．无线电遥控接收机
二、要求
1．基本要求
（1）工作频率：fo=6～10MHz中任选一种频率。
（2）调制方式：AM、FM或FSK……任选一种。
（3）输出功率：不大于20mW（在标准75Ω假负载上）。
（4）遥控对象：8个，被控设备用LED分别代替，LED发光表示工作。
（5）接收机距离发射机不小于10m。
2．发挥部分
（1）8路设备中的一路为电灯，用指令遥控电灯亮度，亮度分为8级并用数码管显示级数。
（2）在一定发射功率下（不大于20mW），尽量增大接收距离。
（3）增加信道抗干扰措施。
（4）尽量降低电源功耗。
注：不能采用现成的收、发信机整机。
三、评分意见
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项 目
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得 分
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基本要求
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设计与总结报告：方案设计与论证，理论计算与分析，电路图，测试方法与数据，结果分析
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第（1）项
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12
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完成第（2）项
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8
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完成第（3）项
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5
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完成第（4）项
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5
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特色与创新
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20
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题目四 简易电阻、电容和电感测试仪
一、任务
设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：
二、要求
1．基本要求
（1）测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。
（2）测量精度：±5% 。
（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位。
2．发挥部分
（1）扩大测量范围。
（2）提高测量精度。
（3）测量量程自动转换。
三、评分意见
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项 目
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得 分
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基本要求
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设计与总结报告：方案设计与论证，理论计算与分析，电路图，测试方法与数据，结果分析
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50
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实际制作完成情况
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50
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发挥部分
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完成第（1）项
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9
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完成第（2）项
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9
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完成第（3）项
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12
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特色与创新
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20
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