【2007国赛A题】音频信号分析仪 一、任务设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。 二、要求1．基本要求（1）输入阻抗：50Ω（2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V（3）输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz（4）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于 100Hz 的频率分量的功率值。）（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的 95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于 10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于 5%。（6）分析时间：5 秒。应以 5 秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。2．发挥部分（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。（2）输入信号包含的频率成分范围：20Hz～10kHz。（3）增加频率分辨力 20Hz 档。（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。 （5）测量被测正弦信号的失真度。（6）其他。 三、说明1．电源可用成品，必须自备，亦可自制。2．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、和完整的测试结果用附件给出。

【2007国赛B题】无线识别装置 一、任务设计制作一套无线识别装置。该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图 1。阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。 装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于 1mm 的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕 10 圈制成。线圈直径为 6.6±0.5 cm（可用直径 6.6 cm 左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。线圈间的介质为空气。两个耦合线圈最接近部分的间距定义为 D。阅读器、应答器不得使用其他耦合方式。 二、要求1．基本要求（1）应答器采用两节 1.5V 干电池供电，阅读器用外接单电源供电。阅读器采用发光二极管显示识别结果，能在 D 尽可能大的情况下，识别应答器的有无。识别正确率≥80%，识别时间≤5 秒，耦合线圈间距 D≥5cm。（2）应答器增加编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。阅读器能正确识别并显示应答器的预置编码。显示正确率≥80%，响应时间≤5 秒，耦合线圈间距 D≥5cm。2．发挥部分（1）应答器所需电源能量全部从耦合线圈获得（通过对耦合到的信号进行整流滤波得到能量），不允许使用电池及内部含有电池的集成电路。阅读器能正确读出并显示应答器上预置的四位二进制编码。显示正确率≥80%，响应时间≤5 秒，耦合线圈间距 D≥5cm。（2）阅读器采用单电源供电，在识别状态时，电源供给功率≤2W。在显示编码正确率≥80%、响应时间≤5 秒的条件下，尽可能增加耦合线圈间距 D。 （3）应答器增加信息存储功能，其存储容量大于等于两个四位二进制数。装置断电后，应答器存储的信息不丢失。无线识别装置具有在阅读器端写入、读出应答器存储信息的功能。（4）其他。 三、说明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。（3）应答器增加信息存储功能，其存储容量大于等于两个四位二进制数。装置断电后，应答器存储的信息不丢失。无线识别装置具有在阅读器端写入、读出应答器存储信息的功能。（4）其他。 

【2007国赛C题】数字示波器 一、任务设计并制作一台具有实时采样方式和等效采样方式的数字示波器，示意图如图 1 所示。 二、要求1．基本要求（1）被测周期信号的频率范围为 10Hz～10MHz，仪器输入阻抗为 1M，显示屏的刻度为 8 div×10div，垂直分辨率为 8bits，水平显示分辨率≥20 点/ div。（2）垂直灵敏度要求含 1V/div、0.1V/div 两档。电压测量误差≤5%。（3）实时采样速率≤1MSa/s，等效采样速率≥200MSa/s；扫描速度要求含 20ms/div、2μs /div、100 ns/div 三档，波形周期测量误差≤5%。（4）仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发，触发电平可调。（5）被测信号的显示波形应无明显失真。 2．发挥部分（1）提高仪器垂直灵敏度，要求增加 2mV/div 档，其电压测量误差≤5%，输入短路时的输出噪声峰-峰值小于 2mV。（2）增加存储/调出功能，即按动一次“存储”键，仪器即可存储当前波形，并能在需要时调出存储的波形予以显示。（3）增加单次触发功能，即按动一次“单次触发”键，仪器能对满足触发条件的信号进行一次采集与存储（被测信号的频率范围限定为 10Hz～50kHz）。（4）能提供频率为 100kHz 的方波校准信号，要求幅度值为 0.3V±5%（负载电阻≥1 M时），频率误差≤5%。（5）其他。 三、说明1．A/D 转换器最高采样速率限定为 1MSa/s，并要求设计独立的取样保持电路。为了方便检测，要求在 A/D 转换器和取样保持电路之间设置测试端子 TP。2．显示部分可采用通用示波器，也可采用液晶显示器。3．等效采样的概念可参考蒋焕文等编著的《电子测量》一书中取样示波器的内容，或陈尚松等编著的《电子测量与仪器》等相关资料。4．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、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。

【2007国赛D题】程控滤波器 一、任务设计并制作程控滤波器，其组成如图 1 所示。放大器增益可设置；低通或高通滤波、器通带、截止频率等参数可设置。 二、要求1. 基本要求（1）放大器输入正弦信号电压振幅为 10mV，电压增益为 40dB，增益 10dB 步进可调，通频带为 100Hz～40kHz，放大器输出电压无明显失真。（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB 截止频率 fc 在 1kHz～20kHz 范围内可调，调节的频率步进为 1kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于 30dB, RL=1k。（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB 截止频率 fc 在 1kHz～20kHz 范围内可调，调节的频率步进为 1kHz，0.5fc 处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1k。（4）电压增益与截止频率的误差均不大于 10%。（5）有设置参数显示功能。2. 发挥部分（1）放大器电压增益为 60dB，输入信号电压振幅为 10mV；增益 10dB 步进可调，电压增益误差不大于 5%。（2）制作一个四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏≤1dB，-3dB 通带为 50kHz，要求放大器与低通滤波器在 200kHz 处的总电压增益小于 5dB，-3dB 通带误差不大于 5%。（3）制作一个简易幅频特性测试仪，其扫频输出信号的频率变化范围是 100Hz～200kHz，频率步进 10kHz。（4）其他。 三、说明设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。

【2007国赛E题】开关稳压电源 一、任务设计并制作如图 1 所示的开关稳压电源。 二、要求在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：1．基本要求（1）输出电压 UO可调范围：30V～36V；（2）最大输出电流 IOmax：2A；（3）U2从 15V 变到 21V 时，电压调整率 SU≤2%（IO=2A）；（4）IO从 0 变到 2A 时，负载调整率 SI≤5%（U2=18V）；（5）输出噪声纹波电压峰-峰值 UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（6）DC-DC 变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（7）具有过流保护功能，动作电流 IO（th）=2.5±0.2A；2．发挥部分（1）进一步提高电压调整率，使 SU≤0.2%（IO=2A）；（2）进一步提高负载调整率，使 SI≤0.5%（U2=18V）；（3）进一步提高效率，使≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（4）排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；（5）能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值 1V，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。（6）其他。 三、说明（1）DC-DC 变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。 （2）U2可通过交流调压器改变 U1来调整。DC-DC 变换器（含控制电路）只能由UIN端口供电，不得另加辅助电源。（3）本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于 20MHz 模拟示波器（AC 耦合、扫描速度 20ms/div）测量 UOPP。（4）本题中电压调整率 SU指 U2在指定范围内变化时，输出电压 UO的变化率；负载调整率 SI指 IO在指定范围内变化时，输出电压 UO的变化率；DC-DC变换器效率=PO/ PIN，其中 PO＝UOIO，PIN＝UINIIN。（5）电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）。（6）制作时应考虑方便测试，合理设置测试点（参考图 1）。（7）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、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。

【2007国赛F题】电动车跷跷板【本科组】 一、任务 设计并制作一个电动车跷跷板，在跷跷板起始端A一侧装有可移动的配重。配重的位置可以在从始端开始的200mm～600mm范围内调整，调整步长不大于50mm；配重可拆卸。电动车从起始端A出发，可以自动在跷跷板上行驶。电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示。 二、要求 1.基本要求 在不加配重的情况下，电动车完成以下运动： （1）电动车从起始端A出发，在30秒钟内行驶到中心点C附近； （2）60秒钟之内，电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态，保持平衡5秒钟，并给出明显的平衡指示； （3）电动车从（2）中的平衡点出发，30秒钟内行驶到跷跷板末端B处（车头距跷跷板末端B不大于50mm）； （4）电动车在B点停止5秒后，1分钟内倒退回起始端A，完成整个行程； （5）在整个行驶过程中，电动车始终在跷跷板上，并分阶段实时显示电动车行驶所用的时间。 2.发挥部分 将配重固定在可调整范围内任一指定位置，电动车完成以下运动： （1）将电动车放置在地面距离跷跷板起始端A点 300mm以外、90°扇形区域内某一指定位置（车头朝向跷跷板），电动车能够自动驶上跷跷板，如图3所示： （2）电动车在跷跷板上取得平衡，给出明显的平衡指示，保持平衡5秒钟以上； （3）将另一块质量为电动车质量10％～20％的块状配重放置在A至C间指定的位置，电动车能够重新取得平衡，给出明显的平衡指示，保持平衡5秒钟以上； （4）电动车在3分钟之内完成（1）～（3）全过程。 （5）其他。 三、说明 （1）跷跷板长1600mm、宽300mm，为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式。 （2）跷跷板中心固定在直径不大于50mm的半圆轴上，轴两端支撑在支架上，并保证与支架圆滑接触，能灵活转动。 （3）测试中，使用参赛队自制的跷跷板装置。 （4）允许在跷跷板和地面上采取引导措施，但不得影响跷跷板面和地面平整。 （5）电动车(含加在车体上的其它装置)外形尺寸规定为：长≤300mm，宽≤200mm。 （6）平衡的定义为A、B两端与地面的距离差d=∣dA-dB∣不大于40mm。 （7）整个行程约为1600mm减去车长。 （8）测试过程中不允许人为控制电动车运动。 （9）基本要求（2）不能完成时，可以跳过，但不能得分；发挥部分（1）不能完成时，可以直接从（2）项开始，但是（1）项不得分。

【2007国赛G题】积分式直流数字电压表 一、任务在不采用专用 A/D 转换器芯片的前提下，设计并制作积分型直流数字电压表。 二、要求1．基本要求（1）测量范围：10mV～2V（2）量程：200mV，2V（3）显示范围：十进制数 0～1999（4）测量分辨率：1mV（2V 档）（5）测量误差：≤±0.5％±5 个字（6）采样速率：≥ 2 次/秒（7）输入电阻：≥1M（8）具有抑制工频干扰功能2．发挥部分（1）测量范围：1mV～2V（2）量程：200mV，2V（3）显示范围：十进制数 0～19999（4）测量分辨率：0.1mV（2V 档）（5）测量误差：≤±0.05％±5 个字（6）具有自动校零功能（7）具有自动量程转换功能（8）其他三、说明在电路中应有可测得积分波形的测试点。

【2007国赛H题】信号发生器 一、任务设计并制作一台信号发生器，使之能产生正弦波、方波和三角波信号，其系统框图如图 1 所示。 二、要求1．基本要求（1）信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形；（2）输出信号频率在 100Hz～100kHz 范围内可调, 输出信号频率稳定度优于 10-3；（3）在 1k负载条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值 Vopp在 0～5V 范围内可调；（4）输出信号波形无明显失真；（5）自制稳压电源。2．发挥部分（1）将输出信号频率范围扩展为 10Hz～1MHz，输出信号频率可分段调节：在 10Hz～1kHz 范围内步进间隔为 10Hz；在 1kHz～1MHz 范围内步进间隔为 1kHz。输出信号频率值可通过键盘进行设置；（2）在 50负载条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值 Vopp在 0～5V 范围内可调，调节步进间隔为 0.1V，输出信号的电压值可通过键盘进行设置；（3）可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值；（4）其他。 三、说明设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。

【2007国赛I题】可控放大器 一、任务设计并制作一个可控放大器，其组成框图如图 1 所示。放大器的增益可设置；低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器的通带、截止频率等参数可设置。 二、要求1．基本要求（1）放大器输入正弦信号电压振幅为 10mV，电压增益为 40dB，通频带为 100Hz～40kHz，放大器输出电压无明显失真。（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB 截止频率 fc在 1kHz～20kHz 范围内可调，调节的频率步进为 1kHz，2fc 处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB,RL=1k。（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB 截止频率 fc在 1kHz～20kHz 范围内可调，调节的频率步进为 1kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于 30dB, RL=1k。（4）截止频率的误差不大于 10%。（5）有设置参数显示功能。2、发挥部分（1）放大器电压增益为 60dB，输入正弦信号电压振幅为 10mV，增益 10dB 步进可调，通频带为 100Hz～100kHz。（2）制作一个带通滤波器，中心频率 50kHz，通频带 10kHz，在 40kHz 和 60kHz频率处，要求放大器与带通滤波器的总电压增益不大于 45dB。（3）上述带通滤波器中心频率可设置，设置范围 40kHz～60kHz，步进为 2kHz。（4）电压增益、截止频率误差均不大于 5%。（5）其他。 三、说明1. 正弦输入信号由信号源提供。2. 放大器输出端应留测试端子。3.设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图和主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。

【2007国赛J题】电动车跷跷板 一、任务设计并制作一个电动车跷跷板，要求跷跷板起始端一侧装有可移动的配重物体，配重物体位置可调范围不小于 400mm。电动车从起始端出发，按要求自动在跷跷板上行驶。电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图 1 和图 2 所示。 二、要求 1．基本要求（1）先将跷跷板固定为水平状态，电动车从起始端 A 位置出发，行驶跷跷板的全程(全程的含义：电动车从起始端 A 出发至车头到达跷跷板顶端 B 位置)。停止 5 秒后，电动车再从跷跷板的 B 端倒退回至跷跷板的起始端 A，电动车能分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在 1 分钟内、倒退行驶在 1.5 分钟内完成。（2）跷跷板处在图 1 所示的状态下（配重物体位置不限制），电动车从起始端 A 出发，行驶跷跷板的全程。停止 5 秒后，电动车再从跷跷板的 B 端倒退回至跷跷板的起始端 A，电动车能分别显示前进和倒退所用的时间。前进行驶在 1.5分钟内、倒退行驶在 2 分钟内完成。 2．发挥部分（1）由参赛队员将配重物体设定在可移动范围中的某位置，电动车从起始端 A 出发，当跷跷板达到平衡时，保持时间不小于 5 秒，同时发出声光提示，电动车显示所用的时间。全过程要求在 2 分钟内完成。（2）在可移动范围内任意设定配重物体的位置（由测试人员指定），电动车从起始端 A 出发，当跷跷板达到平衡时，保持时间不小于 5 秒，同时发出声光提示，电动车显示所用的时间。全过程要求在 2 分钟内完成。（3）其他。 三、说明1.跷跷板长 1600mm、宽 300mm。为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式。2.跷跷板中心固定在直径不大于 40mm 的圆轴上，圆轴两端支撑在两个支架上，与支架圆滑接触。跷跷板在图 2 所示的平衡状态下，跷跷板底距地面或桌面的距离为 70mm。3.允许在跷跷板面上画有寻迹线。4.电动车（含车体上的其它装置）的外形尺寸规定：长≤300mm，宽≤200mm。测试过程中电动车外形尺寸不允许变动。5.电动车不允许采用有线或无线遥控，电动车自身应具备转弯功能。6.电动车行驶距离的测量以车尾为基准。7.平衡状态的含义是：当跷跷板出现上下摆动，且 B 端底部与水平状态的偏移量≤60mm 范围内时，可视为进入平衡状态。