A题：降压型直流开关稳压电源
1．任务
以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。额定输入直流电压为𝑈IN=16V时，额定输出直流电压为𝑈O=5V，输出电流最大值为𝐼Omax=3A 。测试电路可参考图1。
IO＋＋UIN－降压直流稳压电源UO－RL负载识别端口R
图1 电源测试连接图
2．要求
（1）额定输入电压下，输出电压偏差：|∆𝑈O|=|5V−𝑈O|≤100mV； （10分）
（2）额定输入电压下，最大输出电流：𝐼O≥3A； （10分）
（3）输出噪声纹波电压峰峰值：𝑈OPP≤50mV(𝑈IN=16V,𝐼O=𝐼Omax)；
（
A-1
10分）
（4）𝐼O从满载𝐼Omax变到轻载0.2𝐼Omax 时，负载调整率：
𝑆𝑖=|
𝑈O轻载𝑈O满载
−1|×100%≤5% (𝑈IN=16V)；
（10分）
（5）𝑈IN变化到17.6V和13.6V，电压调整率：
(|𝑈O17.6V−𝑈O16V|,|𝑈O16V−𝑈O13.6V|)max
𝑆V=×100%≤0.5% (𝑅L
𝑈O16V
𝑈O16V=) 𝐼Omax
（10分）
（6）效率η≥85%（𝑈IN=16V，𝐼O=𝐼Omax）； （15分）
（7）具有过流保护功能，动作电流𝐼Oth=3.2±0.1A； （10分）
（8）电源具有负载识别功能。增加1个2端子端口，端口可外接电阻
R(1kΩ-10kΩ)作为负载识别端口，参考图1。电源根据通过测量端口识别电阻R的阻值，确定输出电压，𝑈O=（10分）
R1kΩ
(V)；
A-2
（9）尽量减轻电源重量，使电源不含负载𝑅L的重量≤0.2kg。 （15分）
（10）设计报告 （20分）
项 目 比较与选择 方案论证 方案描述 降低纹波的方法 理论分析与计DC-DC变换方法 算 稳压控制方法 电路与程序设主回路与器件选择 6 计 测试方案与 测试结果及其完整性 测试结果 测试结果分析 设计报告结构 摘要、报告正文结构、公式、图表的完2 及规范性 整性和规范性 总分 3．说明
（1） 该开关稳压电源不得采用成品模块制作。
主要内容 满分 3 6 其它控制电路与控制程序(若有) 测试方案及测试条件 3 20 A-3
（2） 稳压电源若含其它控制、测量电路都只能由𝑈IN端口供电，不得增加其
他辅助电源。
（3） 要求电源输出电压精确稳定，|∆𝑈O|
>240mV或𝑈OPP>240mV，作品
不参与测试。
A-4
TI杯大学生电子设计竞赛题 B题：物品分拣搬送装置
1．任务
在一个以木条（截面不于3cm×4cm，木质本色）成的100cm×150cm的A
30cm150cmDD20cmAA大
100cm围区
域内，散落着边长均为的正方体。设计一自动物
BB4cm
20cm体
30cm搬运系统，能够快速将这正方体移至指定区域。A
域的颜色为白色，B区域为黑色，C区域为红色。 2．要求
C些区
30cm（1） 在A区域内任意放置了12只黑色正方体，以最快的速度将这些正方体移送到B区域，完成时间不得超过180秒； （24分）
（2） 将A区域的12只黑色正方体以最快的速度移送到红色C区域；完成
时间不得超过180秒； （26分） （3） A区域12只正方体中有桔黄色与黑色两种颜色，以最快的速度将桔
黄色正方体移送到红色C区域； （20分） （4） 将A区域中的正方体改为乒乓球，仍然有桔黄与黑色两种颜色，以最
快的速度将桔黄色乒乓球移送到红色C区域； （25分） （5） 其他。 （5
分） （6） 设计报告 （20
A-5
分）
项 目 方案论证 理论分析与计算 电路与程序设计 法 测试方案与测试系统测试 5 结果 设计报告结构及摘要，正文结构规范，图表的完2 规范性 整与准确性 总 分 3.说明
（1） A、B、C各区域地面及围栏的高度都是3cm，A与B之间无间隔，
C与A之间的边界木条有一个长度为20cm的缺口； （2） 搬运物品过程中不得人为干预（如遥控等）；
（3） 开始搬运物品前，不得设置搬运物体的数量；运动机构需从右上方
指定位置D处开始启动；
（4） 正方体可采用木质PVC、泡沫或其他轻质非金属材料，不得含磁性
物质，重量不超过40克；
（5） 不限制移送物品执行机构的形式及搬运方式；执行机构可以进入A、
B、C各区域；
（6） 在要求（3）及（4）中，误搬黑色物体或乒乓球到C区扣分；
20 主要内容 系统结构及实现方法论证 机械机构及电路设计 物品辨识及搬运机构运动控制方5 满分 3 5 A-6
（7） B、C区域的颜色如下：红色（R=255、G=0、B=0），黑色（R=0、
G=0、B=0）；
（8） 乒乓球采用彩色乒乓球中桔黄色和黑色（或比赛用标准桔黄及用黑
色喷涂的乒乓球）；正方体的颜色尽量接近乒乓球的颜色，。 （9） 测试时，场地和被搬运物自备。
A-7
TI杯大学生电子设计竞赛 C题：自动循迹小车
1．任务
设计制作一个自动循迹小车。小车采用一片 TI公司LDC1314或LDC1000电感数字转换器作为循迹传感器，在规定的平面跑道自动按顺时针方向循迹前进。跑道的标识为一根直径0.6~0.9mm的细铁丝，按照图1的示意尺寸，用透明胶带将其贴在跑道上。图中所有圆弧的半径均为为20cm±2cm。
2m一角硬币0.6m0.4m0.6m1.2m 图1 跑道示意图
2．要求
（1）在图1小车所在的直线区任意指定一起点（终点），小车依据跑道上设
置的铁丝标识，自动绕跑道跑完一圈。时间不得超过10分钟。小车运行时必须保持轨迹铁丝位于小车垂直投影之下。如有越出，每次扣2分。 （40分）
（2）实时显示小车行驶的距离和运行时间。 （10
A-8
分）
（3）在任意直线段铁丝上放置4个直径约19mm的镀镍钢芯硬币（第五套
人民币的1角硬币），硬币边缘紧贴铁丝，如图1所示。小车路过硬币时
能
够
发
现
并
发
出
声
音
提
示
。
（20分）
（4）尽量减少小车绕跑道跑完一圈运行时间。 （25
分）
（5）其他。 （ 5
分）
（6）设计报告 （20
分）
项 目 方案论证 理论分析与计算 电路与程序设计 电路图，系统软件与流程图 测试方案与测试测试结果完整性，测试结果分析 结果 设计报告结构及摘要，正文结构规范，图表的完2 规范性 整与准确性 总 分 3．说明
（1）自动循迹小车允许用玩具车改装。小车用自带电池供电运行，不能使
A-9
主要内容 比较与选择,方案描述 系统相关参数设计 系统组成，原理框图与各部分的满分 3 5 5 5 20 用外接电源。小车的尺寸为其在地面的投影不超过A4纸大小。小车自动运行后，不得有任何人工干预小车运动的行为，如遥控等。 （2）电感传感器除了使用TI公司配发的LDC1314芯片外，也可使用
LDC1000芯片或模块，数量也仅限一只。不得使用任何其他类型的传感器用于循迹。
（3）跑道除指定的铁丝外，不得另外增加任何标记。跑道附近不应有其他
额外金属物体。
A-10
TI杯大学生电子设计竞赛 D题：单相正弦波变频电源
1． 任务
设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。变压器输入电压U1=220V，变频电源输出交流电压UO为36V，额定负载电流IO为2A，负载为电阻性负载。
IOU1变压器U2AC-DCDC-ACUO
图1 单相正弦波变频电源原理框图
2． 要求
（1） 输出频率范围为20Hz~100Hz，UO=36±0.1V的单相正弦波交流电。 （15分）
（2） 输出频率fO=50±0.5Hz，电流IO=2±0.1A时，使输出电压
UO=36±0.1V。 （10分） （3） 负载电流IO在0.2～2A范围变化时，负载调整率SI≤0.5%。 （15分）
（4） 负载电流IO=2A，U1在198V～242V范围变化时，电压调整率SU≤0.5%。 （15分）
（5） 具有过流保护，动作电流IO(th)=2.5±0.1A，保护时自动切断输入交流电源。
（
10分）
A-11
（6） IO=2A，UO=36V时，输出正弦波电压的THD≤2%。 （15分）
（7） IO=2A，UO=36V时，变频电源的效率达到90%。 （15分） （8） 其（5分） （9） 设（20分）
项 目 方案论证 理论分析与计算 分析 电路与程序设计 测试方案与测试结果 设计报告结构及规范性 总 分 3． 说明
（1） 变频电源系统（包括辅助电源）供电仅由变压器输出U2提供。 （2） 题中交流参数均为有效值。
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他。
计报告
主要内容 设计与论证，方案描述 电路结构设计，器件选择，仿真满分 3 5 电路图及有关设计文件 测试方法与仪器，测试数据及测5 5 试结果分析 摘要，正文结构规范，图表的完2 整与准确性 20 （3） 本题定义：负载调整率
SIUOI2UOI1100%UOI1，其中 UOI1为IO=0.2A
时的输出电压；UOI2为IO=2.0A 时的输出电压。 （4） 本题定义：电压调整率
SUUOU2UOU1100%UOU1，UOU1为U1=198V时
的输出电压；UOU2为U1=242V时的输出电压。
（5） 辅助电源可购买电源模块（亦可自制），作为作品的组成部分，测试时，不再另行提供稳压电源。
（6） 效率测量时，可采用功率分析仪或电参数测量仪测量，损耗应
包括辅助电源损耗，效率变压器输出功率。
POP2，P为变频电源输出功率，P为
O2
（7） 制作时需考虑测试方便，合理设置测试点。
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TI杯大学生电子设计竞赛 E题：脉冲信号参数测量仪
1.任务
设计并制作一个数字显示的周期性矩形脉冲信号参数测量仪，其输入阻抗为50Ω。同时设计并制作一个标准矩形脉冲信号发生器，作为测试仪的附加功能。 2.要求
（1）测量脉冲信号频率𝑓O，频率范围为10Hz～2MHz，测量误差的绝对值
不
大于0.1%。 （15分）
（2）测量脉冲信号占空比D，测量范围为10％～90％，测量误差的绝对值
不大于2%。 （15
A-14
分）
（3）测量脉冲信号幅度𝑉𝑚，幅度范围为0.1～10V，测量误差的绝对值不大
于2%。 （
15分）
（4）测量脉冲信号上升时间𝑡𝑟，测量范围为50.0～999ns，测量误差的绝对
值不大于5%。 （15分）
（5）提供一个标准矩形脉冲信号发生器，要求：
（30分）
a) 频率𝑓O为1MHz，误差的绝对值不大于0.1%； b) 脉宽𝑡𝑤为100ns，误差的绝对值不大于1%； c) 幅度𝑉； 𝑚为5±0.1V（负载电阻为50）
A-15
d) 上升时间𝑡𝑟不大于30ns，过冲σ不大于5%。
（
6
）
其
他
。
（10分）
告
。 （20分）
（7）设计报
项 目 方案论证 理论分析与计算 电路与程序设计 主要内容 比较与选择,方案描述 系统相关参数设计 系统组成，原理框图与各部分的满分 3 5 5 电路图，系统软件与流程图 测试方案与测试测试结果完整性，测试结果分析 结果 设计报告结构及摘要，正文结构规范，图表的完2 规范性 整与准确性 总 分 3.说明
（1）脉冲信号参数的定义如图1所示。其中，上升时间𝑡𝑟是指输出电压从0.1𝑉𝑚上升到0.9𝑉𝑚所需要的时间；过冲σ是指脉冲峰值电压超过脉冲电压幅度 𝑉𝑚的程度，其定义为σ=
5 20 Δ𝑉m𝑉m
×100%。
A-16
图1 脉冲信号参数的定义
（2） 被测脉冲信号可采用基于DDS的任意波形信号发生器产生的信号。
A-17
TI杯大学生电子设计竞赛 F题：位同步时钟提取电路
1. 任务
设计并制作一个从二进制基带信号中提取位同步时钟的电路，并能测定和显示提取出的位同步时钟频率，设计制作的电路组成框图如图1所示。
2．要求
（1）设计制作“基带信号产生电路”，用来模拟二进制数字通信系统接
收端中被抽样判决的非逻辑电平基带信号。要求： （15分）
① m序列发生器的反馈特征多项式（本原多项式）为
f(x)x8x4x3x21，其序列输出信号及外输入ck信号均为TTL
外输入 ck信号 （TTL电平） m序列 发生器 二阶有源低通滤波与衰减器 A 位同步时钟提取电路 B 位同步时钟频率数显 基带信号产生电路 图1 设计制作的电路组成框图
位同步时钟输出 电平。
②设计制作3dB截止频率为300kHz的无限增益多路负反馈二阶有源低通滤波器，对m序列输出信号进行滤波，并衰减为峰-峰值0.1V的基带模拟信号（A信号）。
（2）当m序列发生器外输入ck信号频率为200kHz时，设计制作可从
A-18
A信号中提取出位同步时钟（B信号）的电路，并数字显示同步时钟的频率。 （30分）
（3）改进位同步时钟提取电路，当m序列发生器外输入ck信号频率在200kHz~240kHz之间变化时，能从A信号中自适应提取位同步时钟，并数字显示同步时钟的频率。（30分）
（4）降低位同步时钟（B信号）的脉冲相位抖动量，要求max≤1个位
同
步
时
钟
周
期
的
10%
。
（15分）
（（10分）
（6）设计报告。 （20分）
满项 目 方案论证 理论分析与计算 电路与程序设计 路图，系统软件与流程图 测试方案与测试测试结果完整性，测试结果分析 结果 设计报告结构及规范性 摘要，正文结构规范，图表的完整2 与准确性。 总分
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5）其他。
主要内容 分 比较与选择，方案描述 系统相关参数设计 系统组成，原理框图与各部分的电5 3 5 5 20 3．说明
（1）位同步是数字同步传输的基础同步技术，是指接收端提取的位同步时钟与发送端位时钟在频率上严格相等、相位差固定的信号同步状态。接收端位时钟需从收到的基带数据序列中提取，并将作为接收端的抽样判决脉冲及进一步实现其他同步使用。数字通信系统中的“位”指的是最基本的码元，发送端位时钟（题目中m序列发生器外输入时钟ck）是数据序列的码元时钟。
（2）要求“基带信号产生电路”必须制成单独的电路板，只能用两条输出信号线（A信号线、地线）与位同步时钟提取电路部分连接。
（3）无限增益多路负反馈二阶有源低通滤波器类型（如切比雪夫型或巴特沃斯型）不限。
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TI杯大学生电子设计竞赛 G题：简易电子秤
应变片
2. 任务
设计并制作一个以电阻应变片为称重传感器的简易电子秤，电子秤的结构如右图所示。如右图所支架示，铁质悬臂梁固定在支架上，支架高度不大于40cm，支架及秤盘的形状与材质不限。悬臂梁上粘贴电阻应变片作为称重传感器。
被称物体
秤盘2．要求
（1）电子秤可以数字显示被称物体的重量，单位克（g）；
（10分）
（2）电子秤称重范围5.00g~500g；重量小于50g，称重误差小于0.5g；
重量在50g及以上，称重误差小于1g； （50分）
（3）电子秤可以设置单价（元/克），可计算物品金额并实现金额累加； （15分）
（4）电子秤具有去皮功能，去皮范围不超过100g； （15分）
（5）其他。 （10分）
（6）设计报告： （20分） 项 目 方案论证 理论分析与计算 电路与程序设计 测试方案与测试结果
主要内容 比较与选择，方案描述 系统相关参数设计 系统组成，原理框图与各部分的电路图，系统软件与流程图 测试结果完整性，测试结果分析 A-21
满分 3 5 5 5 设计报告结构及规范性 3．说明
摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性。 总分 2 20 （1）称重传感装置需自制，不得采用商用电子称的称重装置。 （2）铁质悬臂梁可用磁铁检验，悬臂梁上所用电阻应变片的种类、型号、数量自定。
（3）测试时以砝码为重量标准。
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