2018北京理工大学电子设计大赛总结

这篇文章只是把自己的感悟写在这里,另一篇有详细的电路和分析。

另外如果有学弟学妹对这方面很感兴趣,希望我的经历能对你们,虽然我不知道究竟有没有人会看到,有一些帮助吧!

校赛之前老师就已经告诉我们是用555芯片和运放,当时我问了有没有三极管,稳压管,老师说只涉及35(555)和运放,再说就直接把题目告诉你们了hh,其实当时我忘问提不提供二极管了,因为555典型的多谐振荡电路是需要二极管才可以实现占空比0-100%可调,而不用二极管(似乎)只能实现50%-100%矩形波,然而比赛中还真是不让用1N4148..虽然它就在盒子里。

一开始,说是用555,可是我连555是什么都不知道,于是我从网上查了一些资料,我觉得最重要的是TI的datasheet还有一些典型的电路图,

2018北京理工大学电子设计大赛总结_第1张图片

2018北京理工大学电子设计大赛总结_第2张图片

第一个图片就是datasheet,虽然是英文的,但是其实挺好懂得,有些词比较专业的,比如mono-stable什么的,不会就查就好了,大部分词汇还是能懂的,记得是谁,可能是51单片机的郭天祥,或者是教fpga的特权同学说过,要让英语成为你的工具,而不是一个障碍,这样你一定会有很大的进步,因为官方的datasheet是最原汁原味的,很多中文版的翻译真的是漏洞百出,掌握好官方手册就好了,三角波电路,我也事先准备了一下,大家在multisim上可以自己先画电路仿真,到时就会省下不少时间。

需要注意的是,multisim上的仿真往往比较理想,当你亲身操作就会发现,仿真的波形往往和示波器上的不一致,面包板上搭的电路和实际焊出来也经常不一样,所以在比赛之前大家最好自己用面包板实际搭一下,这些电路用不了十几根线,看起来可能很简单,但一到实际往往不是那么回事,而且一旦遇到问题,出不来波形,或者波形不对的时候,也需要大家的自我检查能力,这也是极其重要的。

那么有人会问,我手上没有面包板,没有示波器,没有电源,没有万用表,啥啥啥都没有怎么办呢,这里给大家推荐一个地方,在良乡图书馆地下室,有个叫自动控制创新基地的地方,这个地方是自动化学院的,但是他也允许其他学院的人进去,只要你别捣乱就行。这个基地里面有我上述提到的所有物品,但问题是,没有555,运放,电阻,电容,你还是搭不起来。不过依我观察,自动化学院在比赛前会购置一批材料,专门为电赛的人准备。你也可以自己在淘宝上买一些,真的很便宜,二三十块钱就可以买成千上万个电阻电容,真的是一个一分钱都没有,而且,这个东西你可以自己搞一个袋子或者就用快递盒装着,可以长期使用。

如果大家条件更好的话,可以自己买一块洞洞板,但是这个就不像面包板那么容易拆卸了,基本可以说是一次性的,因为这个是必须焊上去的,不过如果大家有机会的话,焊一焊还是很有帮助的,比赛的时候很大一部分问题都是焊的毛病。

以上基本就是事先准备的部分,当然如果你是大神的话,也就随便看看就好,我是针对一般同学对这个比较有兴趣的来讲的,接下来是比赛的一些情况,我们当时是建立了一个电赛群,早上8点老师把题面发给我们,大概就是用555产生10khz 占空比20%的矩形波,可调, 然后是波形变换成锯齿,正弦,三次正弦谐波,就是4个波形。 给一个555,4个运放(2个芯片,每个集成了俩运放)

当时拿到题感觉还好,不过老师特意强调不能用二极管,这个20%就不太好搞了,于是我一开始用了一个愚蠢的方法,就是80%矩形波反向成20%,其实这个反向是很正确的思路,但问题是我想的反向是比较器的反向,就是那种最无脑的,因为555我只知道单电源供电,产生的是一个0-VCC的矩形波,频率由你的电阻电容决定,但是,因为只能产生50%-100%占空比的,所以必须反向,这就用了一个运放,但是,题面上说的是峰峰值是1V(一开始看的是9V所以导致之后一系列连错),我这样搞出来峰峰值一定是给运放的供电的值,远不是1V,因为这不是负反馈,放大器工作在饱和区。当时用了2小时调出锯齿波开心坏了,结果一到中午老师说了两句,发现情况不对就又重新推翻再来,相当于一上午就接了个555,浪费了很多时间,这个错误给我印象很深,读题不仔细,脑子太相当然了。

之后用耦合的方法,把方波用100uf电容耦进来,一个0-5V 80%的锯齿波,耦进-2.5V里,经过反向缩小电路,得到峰峰值为1v 占空比20%的矩形波,锯齿波这个东西一开始根本没思路,因为我知道三角波,我就想你不用二极管方波哪来的锯齿波,然后突然灵光一现,发现,嗯,这不是方波,是锯齿波,直接积分就好了,当时顿时感觉自己之前几十分钟是个智障。

其实到积分电路时间就不太多了,大概离结束就2-3个小时了,因为一开始耽误了好多时间,焊也需要时间,锯齿波电容选的最后有点问题,电阻也是,导致锯齿波上升部分有点失真,而且峰峰值只有0.2mV,当时也是因为紧张吧,我就直接用了一个同向5倍放大的电路,浪费一个运放把1V峰峰值的做出来了。因为当时想三次谐波比较难,肯定没时间了,就不做了。

最后是正弦,用傅里叶级数,锯齿,矩形可以看成很多正弦叠加,其实就是考你一个10k的低通滤波,当时我们用的二阶,不过最后没调出来,第二天测试的时候,还有一点时间可以再焊一焊,发现我们信号没拉导线...一接上就好了..其实这个真不难,只要知道低通我估摸着用一阶有源就行,无源我没试过,应该不太好,负载影响太大了。滤出来峰值还是不够,但是没有运放了,一共四个都用上了,最后就交了3个波形,最后的没有完全做好。

最后拿了个二奖,离一奖就差一名,还是有点遗憾吧..不过确实自己技不如人,还需要多多努力,从这个比赛中也确确实实收获很多,无论是电路设计,调试,软件仿真,团队协作,查错等等等等感觉有了很大的提高,最后特别感谢wxh队友的通力合作!


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