數(shù)字頻率計(jì)賽題的分析-資料下載頁(yè)
2025-01-18 18:43本頁(yè)面
【正文】 空 比 測(cè) 量 電 路fx總體設(shè)計(jì)方案一 （建議） 總體設(shè)計(jì)方案二 5．信號(hào)通道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 寬 帶 放 大 整 形 電 路測(cè) 量 電 路（ F P G A ）fA① 寬帶放大器 寬帶：要求頻率范圍足夠?qū)?，但?duì)帶內(nèi)波動(dòng)要求不高 放大倍數(shù)：注意低噪放大，但放大倍數(shù)不宜過(guò)大 （因噪聲會(huì)隨之放大） 頻率計(jì)最小輸入電壓幅度 后級(jí)比較器觸發(fā)所需最小輸入電壓幅度 ← ← 例如，設(shè)比較器所需最小輸入電壓幅度為 15mV ? 若要求頻率計(jì)最小輸入電壓幅度為 1mV，則放大倍數(shù)應(yīng)該 ≥ 15倍； ? 若要求頻率計(jì)最小輸入電壓幅度為 10mV，則放大倍數(shù)僅需 ≥ 通 道 電 路 = 寬 帶 放 大 + 整 形 電 路? 放大 倍數(shù)約為 15倍， 按比較器的比較電平 10mV計(jì)算； ? 輸入阻抗為 50Ω，增強(qiáng)了高頻性能； ? 采用 超低噪聲寬帶 電壓反饋型運(yùn)算 放大器 OPA847， 增益帶寬積為 3GHz，組成的放大器的 帶寬 接近 200MHz 學(xué)生作品： 南京大學(xué)劉曉真隊(duì) 設(shè)計(jì) 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單 5．信號(hào)通道設(shè)計(jì)要點(diǎn) ② 整形電路 ─── 比較器（或施密特觸發(fā)器）電路 ? 采用高速比較器，以能處理頻率高達(dá) 100MHz的高頻信號(hào)： 例如， TLV350 MAX961，其響應(yīng)時(shí)間僅為 ? 采用具有滯回特性的比較器電路，以增強(qiáng)抗噪能力： 例如， TLV3501自身已經(jīng)具備 6mV的內(nèi)部滯回電壓，在需要更大抗干擾性能時(shí)，可通過(guò)正反饋的滯回電路，進(jìn)一步增大滯回電壓。 總滯后電壓 = 31mV 設(shè)計(jì)要點(diǎn)：信號(hào)幅度峰峰值＞滯回電壓寬度＞噪聲幅度峰峰值。 一個(gè)普遍存在的問(wèn)題： 大部分作品在被測(cè)信號(hào)的低頻段（例， 1Hz）時(shí)測(cè)量誤差大幅度增加。 原因：采用了高速比較器。 高速比較器 具有高增益和寬頻帶的特點(diǎn)， 這意味著信號(hào)在接近比較值附近的時(shí)候，微小的噪聲和抖動(dòng)可能被放大 并引起正反饋 ， 從而 出現(xiàn) “ 振蕩 ” 現(xiàn)象 。 相應(yīng)措施： ① 優(yōu)化 電路板布局 ， 雜散電容和大的源阻抗 是 導(dǎo)致振蕩 的重要因素。布線是要特別注意 地線設(shè)計(jì) 和退耦 電容 的 位置與容量 。 ② 適當(dāng)增大滯回比較器 的閾值 電壓，進(jìn)一步增強(qiáng)抗噪性能。 ③ 適當(dāng)增大放大倍數(shù)，增大輸入信號(hào)的“壓擺率”。因?yàn)?高速比較器的翻轉(zhuǎn)時(shí)間很短， 所以 輸入信號(hào)也 應(yīng)該 有對(duì)應(yīng)的快速邊沿變化 。 ④ 分段處理，信號(hào)低頻段采用低速比較器，例如 LMV3393（ μs級(jí)），或者 在比較器前加入濾波器 （ 高頻時(shí) 再 旁路這個(gè)濾波器 ）。 6．小結(jié) 本科題選題分析 （根據(jù)各賽區(qū)推薦隊(duì)數(shù)） 電力電子類相關(guān)題：（ 273隊(duì)） A題：雙向 DCDC變換器（ 273隊(duì)） 自控類相關(guān)題：（ 407隊(duì)） B題：風(fēng)力擺控制系統(tǒng)（ 346隊(duì)） C題：多旋翼自主飛行器（ 61隊(duì)） 電子信息類相關(guān)題：（ 384隊(duì)） D題：增益可控射頻放大器（ 106隊(duì)） E題： 80MHz100MHz頻譜分析儀（ 49隊(duì)） F題：數(shù)字頻率計(jì)（ 169隊(duì)） G題：短距視頻信號(hào)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)（ 64隊(duì)） 6．小結(jié) 本題是 1997年 數(shù)字頻率計(jì) 賽題的升級(jí)版 ? 頻率上限： 10MHz → 100MHz ? 靈敏度： 500mV→ 10mV ? 測(cè)量精度（閘門時(shí)間為 1s 時(shí)）： 103 → 104 ? 單通道 → 雙通道 2022年的實(shí)測(cè)平均成績(jī)遠(yuǎn)高于 1997年的平均成績(jī)，表明全國(guó)高校電子設(shè)計(jì)的水平有了很大的提高。 F 題全國(guó)獎(jiǎng)測(cè)試成績(jī)分析 全國(guó)一等獎(jiǎng)測(cè)試成績(jī)分布： 68 分～ 98分 全國(guó)二等獎(jiǎng)測(cè)試成績(jī)分布： xx 分～ 84分 未獲全國(guó)獎(jiǎng)測(cè)試成績(jī)分布： xx 分～ 86分 參賽隊(duì) 測(cè)試分 報(bào)告分 綜測(cè)分 總分 獎(jiǎng)項(xiàng) 01 96 28 一等 02 76 17 一等 03 84 17 7 108 二等 04 17 二等 05 86 16 淘汰 06 43 17 淘汰 某些典型參賽隊(duì)成績(jī)分析 測(cè)試成績(jī)最基礎(chǔ)！綜合成績(jī)很關(guān)鍵！報(bào)告成績(jī)也很重要！ 參考資料： ① 感謝武漢大學(xué)黃根春，南京大學(xué)莊建軍老師提供的設(shè)計(jì)報(bào)告 ② 智能儀器原理及應(yīng)用（第 4版），趙茂泰主編 1986年，校內(nèi)教材 1998年，電子工業(yè)出版社，第 1版 2022年，第 2版 2022年，第 3版，十一五規(guī)劃教材 2022年，第 4版 謝 謝 大 家！
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