湖北省大学生电子设计竞赛试题本科A(简易网络导纳分析仪）

作者: 佚名   发布日期:2006-10-06 10:28   查看数:0   出自:互联网

全国大学生电子设计竞赛参赛注意事项

（1）2006年9月7日8:00竞赛正式开始，每支参赛队限定在提供的题目中任选一题。

（2）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有
效证件（如学生证）随时备查。本科学生必须选做本科组的题目，专科学生可以选做专科组的题目,也
可选做本科组的题目。
（3）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。
（4）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，
不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（5）2006年9月10日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物，由专人封存。
一、全国大学生电子设计竞赛任务
设计并制作一个简易网络导纳测量仪，示意图如下：
 

全国大学生电子设计竞赛示意图

二、全国大学生电子设计竞赛要求

1、全国大学生电子设计竞赛基本要求
(1) 制作正弦波信号发生器，技术指标如下：
a、 能产生100Hz、300Hz、1kHz、3kHz、10kHz 五个频率，频率误差的绝对值小于所
要求频率的1%；
b、输出电压峰-峰值为1V，输出电压误差的绝对值小于20mV；
c、 输出电阻小于1Ω（在设计报告中给出推导和计算结果，不进行测试）；输出波形无
明显失真。
(2) 制作一端口网络N0 的电导Re[Y ]、电纳Im[Y ]、导纳模|Y |和导纳角φY 的测量电路，
技术指标如下：
a、 电导Re [Y ]的测量范围为0.1 mS ~ 10mS，分为若干量程，测量误差的绝对值小于
理论计算值的10%；
b、电纳Im [Y ]的测量范围为0.1 mS ~ 10mS，分为若干量程，测量误差的绝对值小于理论计算值的10%；
c、 导纳模|Y |测量误差的绝对值小于理论计算值的10%；
d、导纳角φY 的测量范围为±90º，测量误差的绝对值小于理论计算值的5%。

2、全国大学生电子设计竞赛发挥部分
（1） 将Re [Y ]和Im [Y ]的测量范围扩展到0.01mS ~100mS，测量误差仍达到基本要求（2）
中的要求。
（2） 自动测量功能
a、 正弦波信号发生器的频率可以从100Hz 开始，以100Hz 的步进增加，最后到达
10kHz 结束；
b、能在上述各频率点对网络的Re [Y ]和Im [Y ]（或|Y |和φY）进行连续的测量、存储
和回放显示，其中，Re [Y ]和Im [Y ]（或|Y |）的测量具有量程自动转换功能；
c、 能分别显示上述4 个参数的频率特性曲线。
（3） 其它。

三、全国大学生电子设计竞赛评分标准
 略

四、全国大学生电子设计竞赛说明
1. 根据GB3102-93，导纳Y = G + jB，导纳模 |Y | = G2 + B2 ，导纳角 φY = arctan (B/G)。
其中，G = Re[Y ] = |Y |cosφY，B = Im[Y ] = |Y |sinφY。
2. 测量和数据处理建议从以下3 种方法中选择1 种：
a. 测量导纳模|Y |和导纳角φY，然后通过计算得到Re[Y ]和Im[Y ]；
b. 根据傅里叶变换， ∫∞
− ∞
F ( jω ) = f (t )(cos ω t − jsin ω t )dt ，建议采用模拟乘法器和低通
滤波器首先得到Re[Y ]和Im[Y ]，然后通过计算得到导纳模|Y |和导纳角φY；
c. 根据离散傅里叶变换， ( ) ( )[cos( 2π ) jsin( 2π )]
1
0 N
mn
N
X m x n mn
N
n
− =Σ−
=
，用离散数学方法首
先得到Re[Y ]和Im[Y ]，然后通过计算得到导纳模|Y |和导纳角φY。
3. 简易网络导纳分析仪的校准方法：
a. 选择稳定性较好、参数适当的电阻、电容、电感作为标准元件；
b. 用2％或以上精度级别的仪器分别测量出它们的参数值；
c. 用上述标准元件组成结构不同的一端口网络对制作的仪器进行校准。
4. 设计时要注意仪器各部分电路的误差分配，以保证对一端口网络的测量误差在允许的
范围之内。在报告中要求包含对仪器各部分误差分配的分析。

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