【蓝桥杯—单片机】数模电路专项 | 真题整理、解析与拓展 | 省赛题 (更新ing...)

数模电路专项

前言

在本文中我会把 蓝桥杯单片机赛道 历年真题 中涉及到数模电路的题目整理出来,并且做一定的整理和解析,同时进行相关内容的拓展。

先来看蓝桥杯官方给出的大纲涉及到数模电路部分的考点:

我在接下来的解析里也会分为将真题和知识点分为这么五个大块。

数制与编码

计数器和二进制

减法计数器工作机制:每来一个脉冲,计数值减 1

第十四届省赛

这道题考察的是 二进制计数原理

已知 减法计数器每接收一个脉冲,计数值减 1。那么题目中的 "300个输入脉冲"就表示计数减去300

但是,8位二进制 最多表示 256个数,即256个数为一个周期。将300 分为 256+44,即减去了一个周期多44个数
0000 0000 经历一共周期 仍为 0000 0000 ,那么只要在此基础上减去44个数 就能得到答案。
注意: 现在是减法操作,0000 0000 减去1后是 1111 1111(二进制的255),所以如果将这个周期归为 0000 0000 -> 1111 1111 -> 1111 1110 -> ... 的周期的话,可以把 0000 0000 看成是 256,然后就可以直接用 256 - 44 得到 212,即 1101 0100。

D

二级管、三级管、基础门电路

基础门电路

线与逻辑

线与逻辑指通过将多个门电路的输出端直接相连,在不使用额外逻辑门的情况下实现 "与" 逻辑功能。

可以实现线与逻辑的门:OC 门(集电极开路门)、OD 门(漏极开路门)。

其实只要是 开集输出 和 开漏输出 基本就可以。

第十四届省赛

AC

运算放大器、滤波器

运算放大器

理想特性

  1. 无限大开环增益
  2. 无限大输入阻抗:虚短、虚断
  3. 无限大带宽度 且 0相移 与 无限大摆动率
  4. 无限大共模抑制比
  5. 无限大电源电压抑制比
  6. 0输入失调电压
  7. 0输出阻抗
  8. 0噪声
第十五届省赛题

这道题考察对运算放大器理想特性的内容。

ABD

深度负反馈

工作在线性区的运放应该处于深度负反馈状态

因为集成运放的开环增益很大,所以它的输入信号的线性范围很小,输出就会迅速达到饱和,无法实现线性放大。加上深度负反馈后,使得运放的闭环增益稳定且易于控制,使得输出信号与输入信号之间的线性关系可以保持,就实现了线性放大。

第十四届省赛

B

AD、DA转换

分辨率

ADC和DAC的分辨率都是衡量转换精度的指标,位数越多分辨率越高。

首先要分清楚的是,它们的分辨率到底表示的是什么意思:
ADC分辨率 表示的是 对输入模拟信号的分辨能力
DAC分辨率 表示的是 输出模拟信号的精细程度

其次是它们的 计算公式 有两种表示方式,在形式上有一定的相似性。

接下来分开讲讲,也有对应的真题可以练练。

计算公式:基于满量程电压和位数

  1. ADC:

    (VFS是ADC 的满量程输入电压,n为ADC的位数)

  2. DAC:

    (Vref是DAC 的参考电压,n为ADC的位数)

以上公式还可以用 1LSB(最低有效位) 的形式来描述:

  1. ADC:

    表示的是 ADC 能够分辨的最小模拟电压变化量
  2. DAC:

    表示的是DAC 输出的模拟电压每次最小变化量
第十四届省赛题

本题考察的是DAC分辨率基于满量程电压和位数的计算公式。

由题目可知:n=8 Vref = 2.4

带入公式得:

= 0.009375 ≈ 0.0094

D

计算公式:基于百分比

基于百分比的表达式两者是一样的:

第十五届蓝桥杯真题

本题考察的是ADC分辨率基于百分比的计算公式。

由题目可知:n=10

带入公式得:

B

电源转换

BUCK电源电路

BUCK 电源电路是一种直流转直流(DC-DC)的降压变换电路,它用于将较高的直流电压转换为较低的直流电压。

该电路由 直流电压源MOS管(MOSFET)二极管电感电容电阻 组成。

拓扑图如下 (图片来源于网络,侵删)

第十五届省赛题

这道题考察对BUCK电源电路的构成。

ABCD

拓展:BOOST电源电路

BOOST 是直流转直流(DC-DC)的升压变换电路

拓扑图如下 (图片来源于网络,侵删)


因为并没有官方给的标准答案,所以我也只能做到尽可能地详细,尽可能无误,但是不能保证百分百正确,所以大家还是辩证地看比较好,有错误的地方感谢指出。

还有就是,本身这么多年的题目数量就在那了,也不说特别少,而且我还要分门别类地去把它们整理出来再做上解析,也确实会花不少时间,更新可能会比较慢,但是我尽量做到在赛前把这么些年的客观题全整理完吧。

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