### 电子设计竞赛训练教程之信号源类题目分析
#### 一、实用信号源的设计与制作（1995年）
##### 1. 设计任务
- 在±15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。
##### 2. 设计要求
- **基本要求**
- 正弦波信号源：
- 信号频率范围：20Hz～20kHz，步进调整为5Hz。
- 频率稳定度：优于10^-4。
- 非线性失真系数≤3%。
- 脉冲波信号源：
- 信号频率范围：20Hz～20kHz，步进调整为5Hz。
- 上升时间和下降时间：≤1μs。
- 平顶斜降：≤5%。
- 脉冲占空比：2%～98%，步进可调，步长为2%。
- 公共要求：
- 频率可预置。
- 在负载为600Ω时，输出幅度为3V。
- 完成5位频率的数字显示。
- **发挥部分**
- 正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。
- 正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV～3V，步长为100mV。
- 正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。
- 降低正弦波非线性失真系数。
**涉及基础知识与技能**：
- RC振荡器
- 脉冲振荡器
- 数字可调电位器
- 单片机
- 数字显示与控制
#### 二、波形发生器（2001年）
##### 1. 设计任务
- 设计制作一个能够产生正弦波、方波、三角波及用户自定义特定形状波形的波形发生器。
##### 2. 设计要求
- **基本要求**
- 具备产生正弦波、方波、三角波的能力。
- 可通过键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。
- 波形存储功能。
- 输出波形频率范围为100Hz～20kHz（非正弦波频率按10次谐波计算），重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz。
- 输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整。
- 显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度。
- **发挥部分**
- 输出波形频率范围扩展至100Hz～200kHz。
- 用键盘或其他输入装置产生任意波形。
- 增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3%（负载电阻变化范围：100Ω～∞）。
- 具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置。
- 可产生单次或多次（1000次以下）特定波形（如产生1个半周期三角波输出）。
- 其他功能，如增加频谱分析、失真度分析、频率扩展>200kHz、扫频输出等。
**涉及基础知识与技能**：
- 单片机或可编程逻辑器件
- 存储器
- 数字显示与控制
- 滤波器
#### 三、电压控制LC振荡器（2003年）
##### 1. 设计任务
- 设计并制作一个电压控制LC振荡器。
##### 2. 设计要求
- **基本要求**
- 振荡器输出为正弦波，波形无明显失真。
- 输出频率范围：15MHz～35MHz。
- 输出频率稳定度：优于10^-3。
- 输出电压峰-峰值：Vp-p=1V±0.1V。
- 实时测量并显示振荡器输出电压峰-峰值，精度优于10％。
- 可实现输出频率步进，步进间隔为1MHz(100kHz)。
- **发挥部分**
- 进一步扩大输出频率范围。
- 采用锁相环进一步提高输出频率稳定度，输出频率步进间隔为100kHz。
- 实时测量并显示振荡器的输出频率。
- 制作一个功率放大器，放大LC振荡器输出的30MHz正弦信号，在50Ω纯电阻负载上的输出功率≥20mW，尽可能提高功率放大器的效率。
- 功率放大器负载改为50Ω电阻与20pF电容串联，在此条件下50Ω电阻上的输出功率≥20mW，尽可能提高放大器效率。
- 其他功能。
**涉及基础知识与技能**：
- 单片机或可编程逻辑器件
- PLL（锁相环）
- LC振荡器
- 数字显示与控制
- 滤波器
- 高频功率放大器
### 综合分析
通过以上三个竞赛题目可以看出，电子设计竞赛中的信号源类题目主要围绕信号源的设计与制作展开，旨在考查参赛者对电子技术的基本理论知识掌握情况以及实践操作能力。这些题目涵盖了信号源设计的基本要素，如频率控制、波形产生、信号放大与调节等方面。同时，每个题目还提出了具体的技术指标和实现要求，这不仅考验了设计者的理论知识水平，还对其实际操作能力和创新思维提出了挑战。
在具体的实现过程中，设计者需要综合运用多种电子元器件和技术手段来满足题目的要求。例如，对于“实用信号源的设计与制作”这一题目，参赛者需要熟练掌握RC振荡器和脉冲振荡器的工作原理，以及如何利用单片机进行频率控制和显示等功能。而在“波形发生器”的设计中，则更加强调了单片机编程和数据存储的能力，同时也需要掌握滤波器的设计方法。至于“电压控制LC振荡器”的设计，则更加侧重于高频电路的设计和锁相环的应用。
信号源类题目是电子设计竞赛中非常重要的一个组成部分，它不仅考察了参赛者的基本电子技术知识，还考验了其实验设计、编程实现、调试优化等多方面的能力。这对于培养学生的创新意识、实践能力和团队协作精神都具有重要意义。
