开关稳压电源（A 题）
一、任务
设计并制作如图1所示的开关稳压电源。
开关稳压电源
U 1=R L
图1电源框图
二、要求
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求： 1．基本要求 （1） 输出电压U O 可调范围：30V ～36V ；
（2） 最大输出电流I Omax =2A；
（3） U 2从15V 变到21V 时，电压调整率S U ≤2%（I O =2A）； （4） I O 从0变到2A 时，负载调整率S I ≤5%（U 2=18V）；
（5） 输出噪声纹波电压峰-峰值U OPP ≤1V （U 2=18V,U O =36V,I O =2A）； （6） D C-DC 变换器的效率η≥70%（U 2=18V,U O =36V,I O =2A）； （7） 具有过流保护功能，动作电流I O （th ）=2.5±0.2A ；
2．发挥部分 （1） 进一步提高电压调整率，使S U ≤0.2%（I O =2A）；
（2） 进一步提高负载调整率，使S I ≤0.5%（U 2=18V）； （3） 进一步提高效率，使η≥85%（U 2=18V,U O =36V,I O =2A）； （4） 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；
（5） 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V ，同时具有输出电压、电流
的测量和数字显示功能。
（6） 其他。
三、说明
（1） D C-DC 变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。
（2） U 2可通过交流调压器改变U 1来调整。DC-DC 变换器（含控制电路）只能由U IN
端口供电，不得另加辅助电源。
（3） 本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小
于20MHz 模拟示波器（AC 耦合、扫描速度20ms/div）测量U OPP 。
（4） 本题中电压调整率S U 指U 2在指定范围内变化时，输出电压U O 的变化率；负载
调整率S I 指I O 在指定范围内变化时，输出电压U O 的变化率；DC-DC 变换器效率
=P O / PIN ，其中P O ＝U O I O ，P IN ＝U IN I IN 。
（5） 电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过
热等故障）。
（6） 制作时应考虑方便测试，合理设置测试点（参考图1）。
（7） 设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测
试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。
四、评分标准
宽带直流放大器（B 题）
一、任务
设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。
二、要求
1．基本要求
（1）电压增益A V ≥40dB ，输入电压有效值V i ≤20mV 。A V 可在0～40dB 范围内手动连续调
节。
（2）最大输出电压正弦波有效值V o ≥2V ，输出信号波形无明显失真。 （3）3dB 通频带0～5MHz ；在0～4MHz 通频带内增益起伏≤1dB。 （4）放大器的输入电阻≥50Ω，负载电阻（50±2）Ω。 （5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。 2．发挥部分
（1）最大电压增益A V ≥60dB ，输入电压有效值V i ≤10 mV。 （2）在A V ＝60dB 时，输出端噪声电压的峰－峰值V ONPP ≤0.3V 。 （3）3dB 通频带0～10MHz ；在0～9MHz 通频带内增益起伏≤1dB。 （4）最大输出电压正弦波有效值V o ≥10V ，输出信号波形无明显失真。 （5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。
（6）电压增益A V 可预置并显示，预置范围为0～60dB ，步距为5dB （也可以连续调节）；
放大器的带宽可预置并显示（至少5MHz 、 10MHz 两点）。 （7）降低放大器的制作成本，提高电源效率。 （8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。
三、说明
1．宽带直流放大器幅频特性示意图如图1所示。
图1 幅频特性示意图
2．负载电阻应预留测试用检测口和明显标志，如不符合（50±2） 的电阻值要求，则酌情扣除最大输出电压有效值项的所得分数。
3．放大器要留有必要的测试点。建议的测试框图如图2所示，可采用信号发生器与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪进行幅频特性测量。
图2 幅频特性测试框图
四、评分标准
红外光通信装置（C 题）
一、任务
设计并制作一个红外光通信装置。
二、要求
1．基本要求
（1）红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为 2m ，如图 1 所示。
图 1 红外光通信装置方框图
（2）传输的语音信号可采用话筒或Φ3.5mm 的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率范围为 300~3400Hz。
（3）接收的声音应无明显失真。当发射端输入语音信号改为 800Hz 单音信号时，在 8Ω电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于 0.4V 。不改变电路状态， 减小发射端输入信号的幅度至 0V ， 采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示， 频率响应范围低端不大于 10Hz 、高端不小于 1MHz ）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于 0.1V 。如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。
（4）当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。
2．发挥部分
（1）增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。数字信号传输时延不超过 10s 。 温度测量误差不超过 2℃。 语音信号和数字信号能同时传输。
（2）设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向 90°，延长通信距离 2 m ，如图 2 所示。语音通信质量要求同基本要求（3）。
图 2 红外光通信中继转发装置方框图
中继转发节点采用 5V 直流单电源供电，电路见图 3。串接的毫安表用来测量其供电直流电流。
图 3 中继转发节点供电电路
三、说明
1．本装置的通信信道必须采用红外光信道，不得使用其他通信装置。发射端及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件，安装时需外露发光管，以便检查。不得采用内部含有现成通信协议的红外光发射芯片或模块。
2． 中继转发节点除外接的单 5V 供电电源外， 不得使用其他供电装置 （如电池、超级电容等） 。 3．测试时，自备 MP3 或录音机及音频连接线。
四、评分标准
四旋翼自主飞行器（D 题）
一、任务
设计并制作一架四旋翼自主飞行器。飞行区域俯视图和立体图分别如图 1和图 2 所示。
二、要求
图 1 飞行区域俯视图（图中单位：cm ）
图 2 飞行区域立体图（图中单位：cm ）
1. 基本要求
（1）四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图 1 所示的 A 区，一键式启动飞行器起飞； 飞向 B 区，在 B 区降落并停机； 飞行时间不大于 45s 。
（2）飞行器摆放在 B 区，一键式启动飞行器起飞；飞向 A 区，在 A 区降落并停机；飞行时间不大于 45s 。 2. 发挥部分
（1）飞行器摆放在 A 区，飞行器下面摆放一薄铁片，一键式启动，飞行器拾取薄铁片并起飞。
（2）飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向 B 区，并在空中将薄铁片投放到B 区；飞行器从示高线上方返回 A 区，在 A 区降落并停机。
（3）以上往返飞行时间不大于 30s 。 （4）其他。
三、评分标准
开关稳压电源（A 题）
一、任务
设计并制作如图1所示的开关稳压电源。
开关稳压电源
U 1=R L
图1电源框图
二、要求
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求： 1．基本要求 （1） 输出电压U O 可调范围：30V ～36V ；
（2） 最大输出电流I Omax =2A；
（3） U 2从15V 变到21V 时，电压调整率S U ≤2%（I O =2A）； （4） I O 从0变到2A 时，负载调整率S I ≤5%（U 2=18V）；
（5） 输出噪声纹波电压峰-峰值U OPP ≤1V （U 2=18V,U O =36V,I O =2A）； （6） D C-DC 变换器的效率η≥70%（U 2=18V,U O =36V,I O =2A）； （7） 具有过流保护功能，动作电流I O （th ）=2.5±0.2A ；
2．发挥部分 （1） 进一步提高电压调整率，使S U ≤0.2%（I O =2A）；
（2） 进一步提高负载调整率，使S I ≤0.5%（U 2=18V）； （3） 进一步提高效率，使η≥85%（U 2=18V,U O =36V,I O =2A）； （4） 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；
（5） 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V ，同时具有输出电压、电流
的测量和数字显示功能。
（6） 其他。
三、说明
（1） D C-DC 变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。
（2） U 2可通过交流调压器改变U 1来调整。DC-DC 变换器（含控制电路）只能由U IN
端口供电，不得另加辅助电源。
（3） 本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小
于20MHz 模拟示波器（AC 耦合、扫描速度20ms/div）测量U OPP 。
（4） 本题中电压调整率S U 指U 2在指定范围内变化时，输出电压U O 的变化率；负载
调整率S I 指I O 在指定范围内变化时，输出电压U O 的变化率；DC-DC 变换器效率
=P O / PIN ，其中P O ＝U O I O ，P IN ＝U IN I IN 。
（5） 电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过
热等故障）。
（6） 制作时应考虑方便测试，合理设置测试点（参考图1）。
（7） 设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测
试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。
四、评分标准
宽带直流放大器（B 题）
一、任务
设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。
二、要求
1．基本要求
（1）电压增益A V ≥40dB ，输入电压有效值V i ≤20mV 。A V 可在0～40dB 范围内手动连续调
节。
（2）最大输出电压正弦波有效值V o ≥2V ，输出信号波形无明显失真。 （3）3dB 通频带0～5MHz ；在0～4MHz 通频带内增益起伏≤1dB。 （4）放大器的输入电阻≥50Ω，负载电阻（50±2）Ω。 （5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。 2．发挥部分
（1）最大电压增益A V ≥60dB ，输入电压有效值V i ≤10 mV。 （2）在A V ＝60dB 时，输出端噪声电压的峰－峰值V ONPP ≤0.3V 。 （3）3dB 通频带0～10MHz ；在0～9MHz 通频带内增益起伏≤1dB。 （4）最大输出电压正弦波有效值V o ≥10V ，输出信号波形无明显失真。 （5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。
（6）电压增益A V 可预置并显示，预置范围为0～60dB ，步距为5dB （也可以连续调节）；
放大器的带宽可预置并显示（至少5MHz 、 10MHz 两点）。 （7）降低放大器的制作成本，提高电源效率。 （8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。
三、说明
1．宽带直流放大器幅频特性示意图如图1所示。
图1 幅频特性示意图
2．负载电阻应预留测试用检测口和明显标志，如不符合（50±2） 的电阻值要求，则酌情扣除最大输出电压有效值项的所得分数。
3．放大器要留有必要的测试点。建议的测试框图如图2所示，可采用信号发生器与示波器/交、直流电压表组合的静态法或扫频仪进行幅频特性测量。
图2 幅频特性测试框图
四、评分标准
红外光通信装置（C 题）
一、任务
设计并制作一个红外光通信装置。
二、要求
1．基本要求
（1）红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件，用来定向传输语音信号，传输距离为 2m ，如图 1 所示。
图 1 红外光通信装置方框图
（2）传输的语音信号可采用话筒或Φ3.5mm 的音频插孔线路输入，也可由低频信号源输入；频率范围为 300~3400Hz。
（3）接收的声音应无明显失真。当发射端输入语音信号改为 800Hz 单音信号时，在 8Ω电阻负载上，接收装置的输出电压有效值不小于 0.4V 。不改变电路状态， 减小发射端输入信号的幅度至 0V ， 采用低频毫伏表（低频毫伏表为有效值显示， 频率响应范围低端不大于 10Hz 、高端不小于 1MHz ）测量此时接收装置输出端噪声电压，读数不大于 0.1V 。如果接收装置设有静噪功能，必须关闭该功能进行上述测试。
（4）当接收装置不能接收发射端发射的信号时，要用发光管指示。
2．发挥部分
（1）增加一路数字信道，实时传输发射端环境温度，并能在接收端显示。数字信号传输时延不超过 10s 。 温度测量误差不超过 2℃。 语音信号和数字信号能同时传输。
（2）设计并制作一个红外光通信中继转发节点，以改变通信方向 90°，延长通信距离 2 m ，如图 2 所示。语音通信质量要求同基本要求（3）。
图 2 红外光通信中继转发装置方框图
中继转发节点采用 5V 直流单电源供电，电路见图 3。串接的毫安表用来测量其供电直流电流。
图 3 中继转发节点供电电路
三、说明
1．本装置的通信信道必须采用红外光信道，不得使用其他通信装置。发射端及转发节点必须采用分立的红外发光管作为发射器件，安装时需外露发光管，以便检查。不得采用内部含有现成通信协议的红外光发射芯片或模块。
2． 中继转发节点除外接的单 5V 供电电源外， 不得使用其他供电装置 （如电池、超级电容等） 。 3．测试时，自备 MP3 或录音机及音频连接线。
四、评分标准
四旋翼自主飞行器（D 题）
一、任务
设计并制作一架四旋翼自主飞行器。飞行区域俯视图和立体图分别如图 1和图 2 所示。
二、要求
图 1 飞行区域俯视图（图中单位：cm ）
图 2 飞行区域立体图（图中单位：cm ）
1. 基本要求
（1）四旋翼自主飞行器（下简称飞行器）摆放在图 1 所示的 A 区，一键式启动飞行器起飞； 飞向 B 区，在 B 区降落并停机； 飞行时间不大于 45s 。
（2）飞行器摆放在 B 区，一键式启动飞行器起飞；飞向 A 区，在 A 区降落并停机；飞行时间不大于 45s 。 2. 发挥部分
（1）飞行器摆放在 A 区，飞行器下面摆放一薄铁片，一键式启动，飞行器拾取薄铁片并起飞。
（2）飞行器携带薄铁片从示高线上方飞向 B 区，并在空中将薄铁片投放到B 区；飞行器从示高线上方返回 A 区，在 A 区降落并停机。
（3）以上往返飞行时间不大于 30s 。 （4）其他。
三、评分标准