信号失真度测量装置(A 题)--2021 年全国大学生电子设计竞赛试题

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一 任务

设计制作信号失真度测量装置,对来自函数/任意波形发生器的周期信号(以下简称为输入信号)进行采集分析,测得输入信号的总谐波失真 THD(以下简称为失真度),并可在手机上显示测量信息。测量装置系统组成示意图如图 1 所示。

二 要求

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1.基本要求

  • (1)输入信号的峰峰值电压范围:300mV~600mV。
  • (2)输入信号基频:1kHz。
  • (3)输入信号失真度范围:5% ~ 50%。
  • (4)要求对输入信号失真度测量误差绝对值 :
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    THDx THDo分别为失真度的测量值与标称值。
  • (5)显示失真度测量值THDx 。
  • (6)失真度测量与显示用时不超过 10 秒。

2. 发挥部分

  • (1)输入信号的峰峰值电压范围:30mV ~ 600mV。
  • (2)输入信号基频范围:1kHz ~100kHz。
  • (3)测量并显示输入信号失真度THDx 值,要求
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  • (4)测量并显示输入信号的一个周期波形。
  • (5)显示输入信号基波与谐波的归一化幅值,只显示到 5 次谐波。
  • (6)在手机上显示测量装置测得并显示的输入信号THDx 值、一个周期波形、基波与谐波的归一化幅值。
  • (7)其他。

三 说明

  • (1)本题用于信号失真度测量的主控制器和数据采集器必须使用 TI 公司的MCU 及其片内 ADC,不得使用其他片外 ADC 和数据采集模块(卡)成品。
  • (2)关于 THD 的说明:当放大器输入为正弦信号时,放大器的非线性失真表现为输出信号中出现谐波分量,即出现谐波失真,通常用“总谐波失真 THD(total harmonic distortion)”定量分析放大器的非线性失真程度。
    若放大器的输入交流电压为 :
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    出现谐波失真的放大器输出交流电压为:
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    则uo的总谐波失真(失真度)定义为:
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    本题信号失真度测量采用近似方式,测量和分析输入信号谐波成分时,限定只处理到5次谐波。定义
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    为本题失真度的标称值。
    若失真度测量值为THDx ,则失真度测量误差的绝对值为
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(3)基波与谐波的归一化幅值:当输入信号的基波幅值为Um1,各次谐波幅值分别为Um2 、Um3…,基波与谐波的归一化幅值为:
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(4)用函数/任意波形发生器(以下简称为发生器)输出的周期信号作为测量装置的输入信号。参赛队员必须熟练掌握发生器“谐波发生”功能的操作技能(包括但不限于设置信号谐波参数、存储与调用信号)。
(5)参赛队必须自带本队自用的发生器参加赛区作品测试,根据测试专家提出的有关要求自行设定、存储自带发生器的输出信号,作为测量装置输入信号。
(6)除输入信号外,不得再有任何其他信号引入测量装置。一键启动测量后,装置应在 10 秒钟内自动完成失真度测量与显示(期间不得有人工操作),超时扣分。一旦测量显示总用时超过 30 秒,停止作品测试。

优秀作品开源参考(来源立创开源平台)

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好好加油!!!

版权声明:本文为CSDN博主「行走的皮卡丘」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_44908159/article/details/121135789

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一 任务

设计制作信号失真度测量装置,对来自函数/任意波形发生器的周期信号(以下简称为输入信号)进行采集分析,测得输入信号的总谐波失真 THD(以下简称为失真度),并可在手机上显示测量信息。测量装置系统组成示意图如图 1 所示。

二 要求

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1.基本要求

  • (1)输入信号的峰峰值电压范围:300mV~600mV。
  • (2)输入信号基频:1kHz。
  • (3)输入信号失真度范围:5% ~ 50%。
  • (4)要求对输入信号失真度测量误差绝对值 :
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    THDx THDo分别为失真度的测量值与标称值。
  • (5)显示失真度测量值THDx 。
  • (6)失真度测量与显示用时不超过 10 秒。

2. 发挥部分

  • (1)输入信号的峰峰值电压范围:30mV ~ 600mV。
  • (2)输入信号基频范围:1kHz ~100kHz。
  • (3)测量并显示输入信号失真度THDx 值,要求
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  • (4)测量并显示输入信号的一个周期波形。
  • (5)显示输入信号基波与谐波的归一化幅值,只显示到 5 次谐波。
  • (6)在手机上显示测量装置测得并显示的输入信号THDx 值、一个周期波形、基波与谐波的归一化幅值。
  • (7)其他。

三 说明

  • (1)本题用于信号失真度测量的主控制器和数据采集器必须使用 TI 公司的MCU 及其片内 ADC,不得使用其他片外 ADC 和数据采集模块(卡)成品。
  • (2)关于 THD 的说明:当放大器输入为正弦信号时,放大器的非线性失真表现为输出信号中出现谐波分量,即出现谐波失真,通常用“总谐波失真 THD(total harmonic distortion)”定量分析放大器的非线性失真程度。
    若放大器的输入交流电压为 :
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    出现谐波失真的放大器输出交流电压为:
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    则uo的总谐波失真(失真度)定义为:
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    本题信号失真度测量采用近似方式,测量和分析输入信号谐波成分时,限定只处理到5次谐波。定义
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    为本题失真度的标称值。
    若失真度测量值为THDx ,则失真度测量误差的绝对值为
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(3)基波与谐波的归一化幅值:当输入信号的基波幅值为Um1,各次谐波幅值分别为Um2 、Um3…,基波与谐波的归一化幅值为:
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(4)用函数/任意波形发生器(以下简称为发生器)输出的周期信号作为测量装置的输入信号。参赛队员必须熟练掌握发生器“谐波发生”功能的操作技能(包括但不限于设置信号谐波参数、存储与调用信号)。
(5)参赛队必须自带本队自用的发生器参加赛区作品测试,根据测试专家提出的有关要求自行设定、存储自带发生器的输出信号,作为测量装置输入信号。
(6)除输入信号外,不得再有任何其他信号引入测量装置。一键启动测量后,装置应在 10 秒钟内自动完成失真度测量与显示(期间不得有人工操作),超时扣分。一旦测量显示总用时超过 30 秒,停止作品测试。

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