2012年大学生电子设计竞赛赛题(B题--频率补偿电路)

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4.5 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，输出Vo的噪声均方根电压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，频率0~70kHz范围内的电压增益A(f)的波动在±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. 根据频带要求，直流特性和外部元件参数，自选“模拟模块”中的运算放大器A，该运放必须为TI公司产品。

2. 要求“模拟模块”输出Vb 的−3dB高频截止频率为4.5 kHz ± 0.5 kHz。如果所测高频截止频率≥6 kHz，则以后项目将不予评测。

3. 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。

4. 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

B题--频率补偿电路.doc