关于20xx年电子设计竞赛的一些总结
先和大家分享一下比赛过程中的一些随记吧。
我做的是C题，锁定放大器设计
比赛第一天
首先在寻找方案和理论知识补习，问题：
1、两路输入AD630的信号的相位匹配问题；
2、然后是选择带通滤波与高低通滤波相连，因为所需要的Q值不高，后来选择了何老师上课讲的电路图，正好适用；
3、然后遇到运放的选择问题，这一点上很重要，想用高共模抑制比的仪表放大器，但是仪放需要在输入端叠加一个共模抑制，然后考虑了全差分放大器，但是同样存在这样的问题，也要提升共模电压。后来感觉这种方案不是很好解决，因此转而回来寻找高共模一抑制比、低噪声的运放；
4、OP37，精密低漂，但是供电电压较高的情况下性能较好，降低供电电压性能就减弱了。后来用OPA842，挺普通的运放，供电电压不高，有比较小的噪声。后来在群里又看到用INA282的固定增益运放，性能都很好，但是增益只有50V/V，而我们需要1000V/V的放大倍数，INA285可以满足需求，但是器材室没有。但是循着这个思路，在器材室原器件清单中寻找，找到了INA166，由BB厂生产，固定增益2000V/V，1.3nV/√Hz @1kHz，宽带450kHz，供电电压也很满足要求±4.5V to ±18V，CMRR也可以达到100dB以上，而且是一个双电源供电的高增益仪表放大器，这样不仅很好地解决了前面要抬升共模电压的苦恼，而且可以达到想要的增益。但是好像增益有点太大了。INA118也是一款仪放，但是其噪声较大，要10nV/√Hz@1kHz。G = （1 + 50k?）RG，INA128也是差不多，8nV/√Hz@1kHz。对所有芯片进行折中选择，最后选择了INA128
比赛第二天
第二天，昨天把重点任务放在了增么将小信号放大上面，在运算放大器和仪表放大器的选型上花了很大一笔功夫。今天上午又在反复寻找适合滤波器的过程中，最终确定了加法器最终选定使用第输入失调点啊，高工模一抑制比的OP07运放进行设计，器共模抑制比可以接近100dBc，而输入失调电压的典型值可以达到50uV，相比其他运放，骑在失调电压上存在着明显的优势。在经过了加法器之后，第一级交流放大采用仪表放大器INA128来实现交流放大，不仅可以提供非常高的工模抑制比，而且具有极低的噪声和较高的可设定增益。可以一步变完成设计需要。之后采用OP07组成的带通滤波器，在这一点上又出现了新的问题，虽然昨天拿到了带通滤波器的处理方案，但是该方案除了带通滤波之外还有20大B左右的增
益，这就使得通频带之外的信号在-3dB带宽之外也会出现被放大的现象，无法得到完全的抑制。是否后续会采用低通加高通滤波器都还需要板子做出来后进行调试完成之后再做决定。
这一步完成之后将板子画出做好。此时另外一方面，使用先将输入的正弦波经过整流之后变成方波，将方波利用正弦波移相电路将相位进行偏移，但是自然存在问题，因为正弦波是一个单频率波，而方波则是很多频率叠加而成的，因此在对相位进行偏移的过程中自然会出现波形变形的情况。因为不同的高次谐波经过相同的移相所对应的相移是不同的。所以输出的方波会有失真，所以在相移之后又进行了一步过零比较。这个这里先提一下，以后还要具体设计。
在最后一步出现问题，因为最初的方案选择的是LM311，但是LM311在比较大信号的时候是没问题的，但是其自然有一个门限电压，又由于题目要求输入信号由10uV至1mV高达100倍的电压变化范围实在是无法满足，即使更换对小信号灵敏的电压比较器也很难满足对电压变化的要求。而且在供电电源上引入了不小的麻烦。在此提供了三个方案：
1、先对信号进行放大，在去触发电平翻转。要使可以使小信号也能触发电平翻转，就要适当对信号进行放大，而与此同时又要使大信号稳定输出。想到利用运放的最大输出不会超过电源轨这一特性，将最小值（10uV放大1000倍也就是有效值28mV左右）放大至可以触发电压比较器电平，大信号自然也不会超出电源轨，也不会烧坏器件。但是有一点，需要引入*摆率的运放将信号放大。而题目并没有允许这么做。
2、想到利用高精度运放和电阻设计出高精度的施密特触发器。就是为运放做成的过零比较加入一个正反馈，使得反馈能够满足给比较带来一个迟滞的效果，因为如果要将触发电压变小的话外界的电源扰动和高次谐波都会对比较器的触发引入都抖动。此处还必须使用精密运放也是这个原因。因为触发电压本来就小，就需要一个精密运放来完成电压比较的任务。具体施密特触发电路的原理和应用设计见文档：施密特触发器电路及工作原理详解。
3、应该利用低阈值比较器也算一种方法吧，但是那样高次谐波对电路的影响一定会在过零边缘产生很多的震荡。而且这种芯片的供电电压比较小，如果是双电源供电的话最多只能到±2.5V左右。很难实现，因此放弃。
接下来就是对相敏检测的选择，这一点上很难把握。ADI公司的AD630，TI公司的MPY634 都是可以直接用来做相敏检测的模拟乘法器，其只要最后输出加一级低通滤波就可以了，很方便，而ADI公司的AD633是一款模拟乘法器芯片，其电路也很简单，只是性能可能相对AD630来说差一些，但是一样可以完成设计需要。在这个选择上也是一个难点，明天继续研究。先看其他组的使用情况来定吧。
比赛第三天
今天直接将AD630画好电路进行制版，然后分别对昨天最后完成的信号调理电路，交流放
大和带通滤波部分，以及早上完成的AD630相敏检测模块进行了测试。两级分别测试的时候都是比较正常的，因为还未进行联调，所以具体参数不能得知，但是各部分电路工作正常基本可以宣布制版和电路设计达到了设计目的。
之后具体设计的就是最后一个模块，因为前面也提到过，其实这个也是最关键的问题，具体要完成怎样的相移才能使信号稳定输出是一个很大的问题。昨天的总结中已经具体阐释过各级特点。现在将实践中遇到的问题进行总结。
1、第一种方法，首先时间看来，如果用运放作为比较器来设计第一级比较的话并不需要使用施密特触发器，只要一个简单的运放构成的比较器就可以用低达20mV的电压触发输出端电平翻转，用这种办法可以达到-20至160左右的相移，但是其移相区间不足180。这是美中不足的地方。而且方波的占空比没有达到50%，因此使用模拟方案实现调相被基本放弃。
2、继续使用单片机进行调相。
后面两天就是对所有模块的优化，但是这里值得一提的是并没有引起太多注意的最开始的电阻分压网咯，线性度不够，在这一点上，希望能和各位大神门交流一下，其他地方肯定也存在不足，交流后希望最后优化一下最初的方案。
第二篇：20xx广东省电子设计竞赛总结
前前后后省赛经历了两个月，今天早上去华工评审，趁结果现在还没有正式出来，小小的做一个总结。
很早之前我们仨（思健和绮颖）就说好要一起参加省赛，应该比去年参加科联那个小车之前还要早吧，一起参加小车是为了加强合作。在题目还没出来之前我们一直以为是做智能家居，所以前期一直在为做智能家居做准备，找资料、设计方案、还开了几次小会。
到最后快期末时华工那边才给出的主题是“智慧城市”，这个主题范围很广，可以做很多东西，开始我们有想过要换题目，但是找不到新意，也不想浪费之前花的功夫，所以最终还是按着智能家居这条思路走下去。
智能家居这个话题很热门，而且也是08年省赛的题目，所以相关的资料很多，但要怎样才能做出亮点，这是个费脑筋的问题。开始我们的方案也是跟往他们做的差不多，但在提交方案之前思健提出了要做一个“基于RFID的智能插座”，将它作为一个创新点嵌入到我们的智能家居系统中，并由我来实现 。我觉得他的想法很好，但查阅相关资料，觉得实现难度挺大的，几次想放弃不做这个，但最终还是找到了解决办法。
查找资料、写方案书、提交方案、方案答辩到方案通过，从六月二十多号到七月二十多号这一个月时间，我没做什么工作，只是查找我负责部分的资料。我撰写方案的能力很弱，思健叫我写好我插座那部分，但一直写不好，知道要如何把这个东西的功能实现但就是不知道如果用文字和图表的形式表现出来。这方面的能力是我的短板，虽然说不是文科生，但文字表达能力太弱的话也会很吃亏，所以一定要加强这方面的锻炼。
七月二十三号学院统一安排和提供场地给参赛队伍进行作品制作，每天都要到而且需要考勤。在这之前，思健回家并在家里学习AMR9，绮颖也在学习相关的WIFI模块和/chuankou/ 这种串口联网装置，我由于家里的一些事情，迟迟没开始着手做。
开始去实验室之后，我们每天都加班加点，老师要求我们早上八点到，我们通常会提前，为此还特地搬到了思健他们宿舍去睡，我中午一般也没有回去休息，累了就在实验室趴着眯一下，晚上老师没要求来我们基本上都有去，有时还到九点多十点快到宿舍关门的时候才走，晚上两个基友一起买完夜宵走回来的感觉挺好的。由于我们在前期时间上抓得比较紧，事实证明我们这样做也是对
的，因为在后期我们做得很轻松，在其他队伍开始抓紧时间的时候我们已经快做完了，到二十号我们的作品已经基本完成。到后期别人开始加班的时候，我们的工作只是改善外观还有拍摄视频、撰写论文还有制作答辩的PPT，但遗憾的是在后期工作我做的依然很少，因为自己各种各样的私事，感觉挺对不起队员们的。
下面再谈谈我所做的
在这次省赛当中，我主要是负责“RFID智能插座”的设计和制作。在开始的两天就遇到了麻烦，开始的时候思健叫我用stc12c2052这款小的单片机来控制，但弄了两天，最小系统也搭了几次但程序老是会烧不进去，偶尔只会昙花一现，查阅资料说要将P10与P11接地，还有调低一点波特率，这些都试过。后来换成了STC12C5A60S2，结果开始还是出现问题，经过检查原来是最小系统的晶振没接好，以后如果偶尔有一次下载不了只要将波特率调低一点就行了。
调试完最小系统就开始操作RFID模块，新买的模块配套有相关资料和代码，根据自己的系统修改了代码然后测试。这个模块是通过SPI串口通信协议与单片机进行通信的，了解了一下SPI后，因为所用的这款单片机有专门的SPI接口，所以打算用硬件SPI，按照数据手册配置SPI，然后修改程序中软件SPI的部分，但无论怎样配置都不能与模块通信。因为没用过SPI，所以觉得是自己没配置正确，然后就去研究手册里关于SPI的部分，还找了不少例程，觉得没有错，但就是没有结果出来。后来实验室的人说不要用硬件SPI，用软件SPI就可以了。按照他们说的，我去用软件SPI，结果还是一样，就这样纠结了两三天，去咨询卖家，他叫我去读写一下寄存器，通过寄存器的状态判断是否与模块正常通信，结果还是一样毫无反应。后来我开始怀疑模块是不是坏了，就跟罗武借了他的模块来试，结果就行了，坑爹啊！！！！之前没有想这个是觉得卖家说发货前会测试，然后又是全新的，这就是教训啊，太相信专家的货了，不过卖家还好，跟他说明情况很快就给我发多一个过来，还为我没有跟他索赔而感谢我，不过确实浪费我挺多时间的。
在模块能正常使用后，因为有原码，所以只需调用他原有的函数就可以进行读写卡操作，很快就把这部分弄好了。接着就是一个AD转换，因为这个之前也做过，所以很快也搞定了。
再接着就是很危险而刺激的部分——强电控制。去淘宝买了一个遥控开关回来改装，为了弄懂它里面的电路，大大小小被电了五次，每次都让我冒点冷汗。还有一次测到地线与火线之前有200多V的电压，以为是电容里面的电压，因为我总电源已经关了，所以用电笔放在电压之前想把电放掉。结果，惊险的一幕出现了：随着“啪”的一声与眼前的一道白光，整个实验室一片黑暗，我眼前的插座也被熏黑了，短路跳闸了！！！不止实验室跳了，整层楼都跳了，那个壮观啊，还有心里被吓到怕怕的。此外还连累了使用台式机的基友们啊，幸好他们不是画了一天图没保存那种，不然我可能要偿命的。又是一次坑爹啊，实验室的电路是怎么回事啊，怎么零线与地线之间也有220伏电压啊，这不是要命吗！！不过在这次之后就倍加小心，到最后也没被电过了。
测试完插座、AD、显示、还有RFID模块，功能基本上就已经实现了，后来做的就是把它整合在一起。在做省赛之前没有自己画过PCB，也没有制过板，也没有焊过贴片元件，这次全部做了，感觉收获还不少。
写到这里，结果已经看到了，二等奖，我们那个伤心啊，就差那么一点点，不过在我们心目中一等我们已经拿到了，大家都很给力，我们比有些一等还好，只是我们运气不好，下次加油！！
