本書是全國大學生電子設計競賽培訓教程第2分冊，是針對全國大學生電子設計競賽的特點和需求編寫的。全書共4章，簡要介紹了交直流穩壓、穩流電源設計，放大器設計，信號源設計，濾波器設計，並以提高設計與製作能力為出發點，精選了涉及類比電子線路和電源設計相關的典型賽題21道，對每道賽題進行了詳細的題目分析、方案論證和設計方法介紹。

高吉祥

男，國防科技大學教授，長期從事電子和通信專業領域教學和科研工作，輔導全國大學生電子設計競賽，成績突出，是我社資深作者。

第1章　交直流穩壓、穩流電源設計 001
1．1　穩壓、穩流電源設計基礎 001
1．1．1　直流穩壓電源 001
1．1．2　基準電壓源 008
1．1．3　直流恒流源 017
1．1．4　開關穩壓電源 021
1．2　數控恒流源設計
［（2005年全國大學生電子設計競賽（F題）］ 024
1．2．1　任務與要求 024
1．2．2　題目分析 026
1．2．3　方案論證 026
1．2．4　硬體設計 031
1．2．5　軟體設計 042
1．2．6　測試方法及測試結果 043
1．3　三相正弦變頻電源設計
［2005年全國大學生電子設計競賽（G題）］ 045
1．3．1　任務與要求 045
1．3．2　題目分析 046
1．3．3　方案論證 046
1．3．4　硬體設計 060
1．3．5　軟體設計 068
1．3．6　系統測試 074
1．3．7　結論 078
1．4　開關穩壓電源
［2007年全國大學生電子設計競賽（E題）］ 078
1．4．1　任務與要求 078
1．4．2　題目分析 080
1．4．3　方案論證 081
1．4．4　電路設計與參數計算 088
1．4．5　測試結果及分析 095
1．5　光伏並網發電類比裝置
［2009年全國大學生電子設計競賽（A題）（本科組）］ 097
1．5．1　任務與要求 097
1．5．2　題目分析 101
1．5．3　採用硬體生成SPWM的光伏並網發電裝置 105
1．5．4　採用軟體生成SPWM的光伏並網發電裝置 111
1．6　開關電源模組並聯供電系統
［2011年全國大學生電子設計競賽（A題）（本科組）］ 115
1．6．1　任務與要求 115
1．6．2　 題目分析 117
1．6．3　採用TD1501LDAJ作為主控晶片的擴流裝置 119
1．7　單向AC-DC變換電路
［2013年全國大學生電子設計競賽（A題）］ 127
1．7．1　任務與要求 127
1．7．2　題目分析 129
1．7．3　方案論證 132
1．7．4　主電路的參數設計 137
1．7．5　系統軟體設計分析 138
1．7．6　測試結果及分析 139
1．8　電能收集充電器
［2009年全國大學生電子設計競賽（E題）（本科組）］ 140
1．8．1　任務與要求 140
1．8．2　題目分析 142
1．8．3　採用集成晶片實現DC-DC轉換的電能收集充電器 147
1．8．4　採用反激變換器的電能收集充電器 151
1．9　雙向DC-DC變換器
［2015年全國大學生電子設計競賽（A題）］ 157
1．9．1　任務與要求 157
1．9．2　題目分析 159
1．9．3　方案論證 160
1．9．4　電路與程式設計 163
1．9．5　理論分析與計算 165
1．9．6　測試方案與測試結果 166
1．10　直流穩壓電源及漏電保護裝置
［2013年全國大學生電子設計競賽（L題）（高職高專組）］ 168
1．10．1　任務與要求 168
1．10．2　題目分析 170
1．10．3　方案論證 171
1．10．4　測試方案與測試結果 175
1．11　微電網類比系統
［2017年全國大學生電子設計競賽（A題）］ 175
1．11．1　任務與要求 175
1．11．2　題目分析 177
1．11．3　系統方案 178
1．11．4　理論分析與計算 179
1．11．5　電路與程式設計 180
1．11．6　測試方案與測試結果 183
附錄1　電路部分 184
附錄2　代碼部分 185
1．12　LED閃光燈電源
［2015年全國大學生電子設計競賽（H題）（高職高專組）］ 186
1．12．1　任務與要求 186
1．12．2　系統方案選擇和論證 188
1．12．3　系統軟體設計 193
1．12．4　系統測試 193

第2章　放大器設計 195
2．1　放大器設計基礎 195
2．1．1　概述 195
2．1．2　運算放大器 196
2．1．3　功率放大器 203
2．1．4　丁類（D類）功率放大器 204
2．1．5　專用集成放大電路介紹 206
2．2　手寫繪圖板
［2013年全國大學生電子設計競賽（G題）］ 220
2．2．1　任務與要求 220
2．2．2　題目分析 222
2．2．3　方案比較與選擇 224
2．2．4　系統結構與理論分析及計算 224
2．2．5　電路與程式設計 226
2．2．6　測試方案及測試結果 228
2．3　高效率音訊功率放大器設計
［2001年全國大學生電子設計競賽（D題）］ 230
2．3．1　任務與要求 230
2．3．2　題目分析 231
2．3．3　方案論證 232
2．3．4　主要電路工作原理分析與計算 234
2．3．5　系統測試及資料分析 241
2．4　簡易心電圖儀設計
［2004年湖北省大學生電子設計競賽（B題）］ 243
2．4．1　任務與要求 243
2．4．2　簡易心電圖儀作品解析 245
2．4．3　系統設計 250
2．4．4　系統軟體設計 255
2．4．5　系統測試方法及資料 256
2．5　簡易照明線路探測儀
［2013年全國大學生電子設計競賽（K題）（高職高專組）］ 257
2．5．1　任務與要求 257
2．5．2　題目分析 259
2．5．3　系統方案 260
2．5．4　理論分析與計算 261
2．5．5　電路與程式設計 262
2．5．6　測試方案與測試結果 264
2．6　低頻功率放大器
［2009年全國大學生電子設計競賽（G題）（高職高專組）］ 265
2．6．1　任務與要求 265
2．6．2　題目剖析 267
2．6．3　具備參數檢測及顯示功能的低頻功率放大器 271
2．6．4　基於MOS管的低頻功率放大器 274

第3章　信號源設計 278
3．1　信號源設計基礎 278
3．1．1　正弦波振盪器 278
3．1．2　非正弦波振盪器 280
3．1．3　555電路結構及應用 281
3．1．4　直接數位頻率合成技術 284
3．2　波形發生器設計
［2001年全國大學生電子設計競賽（A題）］ 290
3．2．1　題目分析 291
3．2．2　方案論證 292
3．2．3　系統設計 300
3．2．4　調試過程 305
3．2．5　指標測試 305
3．2．6　結論 306
3．3　信號發生器
［2007年全國大學生電子設計競賽（H題）（高職高專組）］ 307
3．3．1　題目分析 308
3．3．2　方案論證 308
3．3．3　硬體設計 309
3．3．4　軟體設計 311
3．3．5　測試方案與測試結果 312

第4章　濾波器設計 313
4．1　開關電容濾波器 313
4．1．1　基本原理 313
4．1．2　實際電路 314
4．1．3　LTC1068介紹 317
4．2　程式控制濾波器
［2007年全國大學生電子設計競賽（D題）（本科組）］ 328
4．2．1　任務與要求 328
4．2．2　題目分析 330
4．2．3　方案論證 331
4．2．4　理論分析與計算 332
4．2．5　系統電路設計 335
4．2．6　系統軟體設計 338
4．2．7　測試方法與測試結果 338
4．2．8　結論 339
4．3　可控放大器
［2007年全國大學生電子設計競賽（I題）（高職高專組）］ 339
4．3．1　任務與要求 339
4．3．2　題目分析 340
4．3．3　方案論證 341
4．3．4　硬體設計 342
4．3．5　系統軟體設計 344
4．3．6　測試結果 345
4．4　自我調整濾波器
［2017年全國大學生電子設計競賽（E題）］ 345
4．4．1　任務與要求 345
4．4．2　題目分析 347
4．4．3　系統方案 347
4．4．4　濾波器的理論分析與計算 348
4．4．5　電路與程式設計 349

參考文獻 351

全國大學生電子設計競賽是由教育部高等教育司、工業和資訊化部人事教育司共同主辦的，面向全國高等學校本科、專科學生的一項群眾性科技活動，目的在於推動普通高等學校在教學中培養大學生的創新意識、協作精神和理論聯繫實際的能力，加強學生工程實踐能力的訓練和培養；鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動，把主要精力吸引到學習和能力培養上來，促進高等學校形成良好的學習風氣；同時，也為優秀人才脫穎而出創造條件。

全國大學生電子設計競賽自1994年至今已成功舉辦13屆，深受全國大學生的歡迎和喜愛，參賽學校、參賽隊和參賽學生的數量逐年增加。對參賽學生而言，電子設計競賽和賽前系列培訓，使他們獲得了電子綜合設計能力，鞏固了所學知識，培養了他們用所學理論指導實踐，團結一致，協同作戰的綜合素質；通過參加競賽，參賽學生可以發現學習過程中的不足，找到努力的方向，為畢業後從事專業技術工作打下更好的基礎，為將來就業做好準備。對指導老師而言，電子設計競賽是新、奇、特設計思路的充分展示，更是各高等學校之間電子技術教學、科研水準的檢驗，通過參加競賽，可以找到教學中的不足之處。對各高等學校而言，全國大學生電子設計競賽現已成為學校評估不可缺少的項目之一，這種全國大賽是提高學校整體教學水準、改進教學的一種好方法。

全國大學生電子設計競賽只在單數年份舉辦。然而，近年來，許多地區、省、市在雙數年份也單獨舉辦地區性或省內電子設計競賽，許多學校甚至每年舉辦多次電子設計競賽，目的在於通過這類電子設計大賽，讓更多的學生受益。

全國大學生電子設計競賽組委會為組織好這項賽事，於2005年編寫了《全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編（2005）》。我們在組委會的支持下，從2007年開始至今，編寫了“全國大學生電子設計競賽培訓教程”（共14冊），深受參賽學生和指導教師的歡迎與喜愛。

據不完全統計，培訓教程出版發行後，已被數百所高校採用為全國大學生電子設計競賽及各類電子設計競賽培訓的主要教材或參考教材。讀者紛紛來信、來電表示，這套教材寫得很成功、很實用，同時也提出了許多寶貴的意見。因此，從2017年開始，我們對培訓教程進行了整編。新編寫的5本培訓教程包括《基本技能訓練與綜合測評》《類比電子線路與電源設計》《數位系統與自動控制系統設計》《高頻電子線路與通信系統設計》《電子儀器儀錶與測量系統設計》。

《類比電子線路與電源設計》是新編系列教程的第2分冊，是在前幾個版的基礎上修訂而成的，刪除了陳舊的內容，增加了2013年、2015年和2017年的競賽內容。全書共4章，內容包括交直流穩壓、穩流電源設計、放大器設計、信號源設計和濾波器設計。全書搜集整理歷屆關於類比電子線路與電源設計方面的競賽試題25道，將它們歸類為4章，每章的第一節都介紹與本章相關的基礎知識、基本技術及關鍵器件。每道賽題均給出題目分析、方案論證及比較、理論分析與參數計算、軟硬體設計、測試方法、測試結果及結果分析。

參加本書編寫工作的有高吉祥、吳了、董招輝、歐陽宏志、廖靈志、劉亮、朱俊標等。本書由高吉祥擔任主編，吳了、董招輝擔任副主編，歐陽宏志、廖靈志、劉亮、朱俊標等人參加了部分章節的編寫。西安電子科技大學傅豐林教授在百忙之中對本書進行了主審。長沙學院電子資訊與電氣工程學院院長劉光燦、副院長劉輝為本書的立項、組織做了大量工作。南華大學王彥教授、湖南科技大學吳新開為本書的編寫提供了大量優秀作品和論文。北京理工大學羅偉雄教授、武漢大學趙茂泰教授等人為本書編寫出謀劃策，對本書的修訂提出了寶貴意見，在此表示衷心的感謝。

由於時間倉促，書中難免存在疏漏和不足，歡迎廣大讀者和同行批評指正。
 
編者