2019年全国电子设计大赛D题《简易电路特性测试仪》仿真阶段

Posted 2021-06-07 学工科的皮皮志^_^

文章目录

• 前言
• 一、仿真阶段
• 二、仿真结果
• 三、仿真结果分析
• 四、实物制作
• 总结

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前言

国赛就是把往年的真题都做会了，你就会了。这次我们训练的是2019年全国电子设计大赛D题《简易电路特性测试仪》，这道题出得十分好，各方面都考察到了，坑也不少。但是做下来真的收获很多。现在来让我们看看题目

制作图 1 中被测放大器电路，该电路板上的元件按图 1 电路图布局，
保留元件引脚，尽量采用可靠的插接方式接入电路，确保每个元件可以容
易替换。电路中采用的电阻相对误差的绝对值不超过 5%，电容相对误差
的绝对值不超过 20%。晶体管型号为 9013，其 β 在 60~300 之间皆可。电
路特性测试仪的输出端口接放大器的输入端 Ui, 电路特性测试仪的输入
端口接放大器的输出端 Uo。

二、要求

1. 基本要求
   （1） 电路特性测试仪输出 1kHz 正弦波信号，自动测量并显示该放大器的
   输入电阻。输入电阻测量范围 1kΩ~50kΩ，相对误差的绝对值不超过
   10%。
   （2） 电路特性测试仪输出 1kHz 正弦波信号，自动测量并显示该放大器的
   输出电阻。输出电阻测量范围 500Ω~5kΩ，相对误差的绝对值不超过
   10%。
   （3） 自动测量并显示该放大器在输入 1kHz 频率时的增益。相对误差的绝
   对值不超过 10%。
   （4） 自动测量并显示该放大器的频幅特性曲线。显示上限频率值，相对误
   差的绝对值不超过 25%。
2. 发挥部分
   （1） 该电路特性测试仪能判断放大器电路元器件变化而引起故障或变化
   的原因。任意开路或短路 R1~R4 中的一个电阻，电路特性测试仪能
   够判断并显示故障原因。
   （2） 任意开路 C1~C3 中的一个电容，电路特性测试仪能够判断并显示故
   障原因。
   （3） 任意增大 C1~C3 中的一个电容的容量，使其达到原来值的两倍。电
   路特性测试仪能够判断并显示该变化的原因。
   （4） 在判断准确的前提下，提高判断速度，每项判断时间不超过 2 秒。
   （5） 其他。
   三、说明
   （1） 不得采用成品仪器搭建电路特性测试仪。电路特性测试仪输入、输出
   端口必须有明确标识，不得增加除此之外的输入、输出端口。
   （2） 测试发挥部分（1）~（4）的过程中，电路特性测试仪能全程自动完
   成，中途不得人工介入设置测试仪。

其中输入电阻，输出电阻的概念大家可以看我这篇博文
输入阻抗，输出阻抗

一、仿真阶段

好的仿真可以使电路设计事半功倍，并且结果可供参考，为软件设计节省了大量时间，要知道在比赛中如果要等到硬件队友把硬件电路做好才开始写程序，那效率就大大降低了，如果在仿真阶段就开始设计，那么最后只需要微调程序即可，可以说是并驾齐驱，所以仿真的作用尤为重要。
刚开始仿真的时候也遇到了困难！！，那就是mutism没有S9013！,因为9013是日本的芯片，mutism是美国的软件，自然没有，好在队友及时解决了这个问题
大家可以看看这篇博文：
mutism如果导入9013三极管
经过仿真，我们得到了大量信息，为我们电路设计提供了大量参考，就是我们不仅要考虑交流，而且还要考虑直流，而且电阻的故障直流可以直接判定！！，还有输入阻抗！

二、仿真结果

三、仿真结果分析

我们发现，电阻故障都可以通过直流和输入阻抗判定，符合哪一个就是哪一个故障，程序就这样判断的，没啥好说的，最难的是电容的故障。我们后面会讲到。

四、实物制作

仿真完后没啥问题，那就顺水推舟，画原理图，画PCB，要注意题目要求，确保每一个元器件，并且电容可以两倍，可插拔！采用单排圆孔母座。

总结

好的仿真为我们的电路设计的方向保驾护航，什么？你说仿真不可信，有时候是可以信的。