B题频率补偿电路

2012年陕西省大学生电子设计竞赛（TI杯）试题

参赛注意事项

（1）2012年8月5日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在A、B、C、D、E题目中任选一

题；高职高专组参赛队原则上在F、G、H题中任选一题，也可以选择其他题目。

（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。

（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）2012年8月8日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。

频率补偿电路（B题）

【本科组】

一、任务

设计并制作一个频率补偿电路，补偿“模拟某传感器特性的电路模块”（以下简称“模拟模块”）的高频特性。电路结构如图1所示。

图1 电路结构

二、要求

1. 基本要求

(1) 按图1虚线框中所示组装“模拟模块”电路，其中正弦波电压信号发生器可使用普通函数信号发生器。在开关K接Vs的条件下达到如下要求：

① Vs为200Hz、峰峰值为10V时，“模拟模块”输出Vb没有明显失真。 ② 以200Hz为基准，Vb的 3dB高频截止频率为2.5 kHz±0.5 kHz。 (2) 设计并制作频率补偿电路，使之达到如下要求： ① 频率为200Hz时的电压增益A(200Hz)=|Vo/Vs|=1±0.05。

② 以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)=|Vo/Vs|的 3dB高频截止频率扩展到大于50kHz。

③ 以电压增益A(200Hz)为基准，频率0~35kHz范围内的电压增益A(f)的波动在±20%以内。

(3) 在达到基本要求(2)的第①、②项指标后，将开关K切换到接地端，Vo输出噪声的均方根电压Vn≤30 mV。 2. 发挥部分

(1) 在达到基本要求(2)的第①项指标后，以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)的 3dB高频截止频率扩展到100kHz ± 5kHz。

(2) 以电压增益A(200Hz)为基准， 0~70kHz范围内的电压增益A(f)波动在±10%以内。

(3) 在达到基本要求(2)的第①项和发挥部分(1)的指标后，将开关K切换到接地端，输出Vo的噪声均方根电压Vn ≤10 mV。

(4) 其他。

三、说明

1. “模拟模块”中的运算放大器A要求使用TI公司产品OPA2134。 2. 频率补偿必须采用模拟方案实现，不得用DAC或DDS方式输出信号。 3. 图1虚线内模块的性能必须满足基本要求（1）中②的要求，否则不予评测。 4. 根据对高频响应特性的要求，频率补偿电路中插入适当的低通滤波电路可以有效降低输出Vo的高频噪声。此外，还应注意输入电路的屏蔽。

5. 在图1所示开关K切换到接地端的条件下，在T端接入图2(a)所示的电路可简化系统频率特性的测试、调整过程。设定函数信号发生器输出Vt为频率500Hz、峰峰值5V的三角波电压，则输出Vb的波形应近似为方波脉冲。如果频率补偿电路的参数已调整适当，则输出Vo的方波脉冲会接近理想形状。若高频截止频率为fH=50kHz，则输出的方波脉冲上升时间应为tr ≈ 7μs；若fH=100kHz，则tr ≈ 3.5μs；tr的定义如图2(b)所示。应用fH·tr ≈ 0.35的原理，可将系统的频率响应特性调整到所要求的指标。注意：Ci到运放A反相输入端的引线应尽量短，以避免引入额外干扰。

(a) (b)

图2 辅助调试电路及波形定义

4. 要求在Vb端和Vo端预设测试点（TP1、TP2），以便于测试时连接示波器探头。

四、评分标准