简易电子琴设计报告

电子技术课程设计报告

学院：电气与电子工程学院专业班级：电信班

学生姓名：

指导教师：

完成时间：2013 . 7 . 4

成绩：

简易电子琴设计报告

一. 设计要求

本设计是基于学校实验室的环境，根据实验室提供的实验条件来完成设计任务，设计一个简易电子琴。

（1）．按下不同琴键即改变 RC值，能发出C调的八个基本音阶，采用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出。

（2）．选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数并记录对应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。

（3）．连接安装调试电路。

（4）．写出设计总结报告。

二.设计条件

实验室为该设计提供的仪器设备和主要元器件如下：

电脑模拟、数字电子技术实验箱一台

集成运算放大器实验插板两块

直流稳压电源一台

数字万用表一块

主要元器件运放μA741、电阻、电容、导线等

电脑模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用。

三. 设计的作用、目的

1.学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。培养创新能力和创新思维，

锻炼学生自学软件的能力，通过查阅手册和文献资料，培养独立分

析问题和解决问题的能力。

2.培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事

求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

3.通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资

料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。

4.掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程，巩固、

深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。

5.为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。

四.设计的具体实现

1．系统概述

本课程设计采用模拟电路中的RC正弦振荡原理。设计出的电子琴音阶频率满足国际标准，La调频率满足国际标准音C调频率440 Hz。模拟电路中的RC 正弦波振荡电路具有一定的选频特性，乐声中的各音阶频率也是以固定的声音频率为机理的。

简易电子琴是由RC选频网络、集成运算放大器、功率放大电路组成。其框图如图下所示：

其核心是集成运算放大器构成RC正弦波振荡器，实验板上提供了8个音节电阻和电容(C串=C并=0.068μf固定) 构成RC串并联选频网络,分别取不同的电阻值（通过琴键开关接通RC串并联网络的8对电阻）使振荡器产生八个音阶信号。最后，通过扬声器发出乐音。

2．单元电路设计(仿真)与分析

(1)八个音阶的频率

设计电子琴，就要进行八个音阶的调试。查阅资料得知C调各音的振荡频率如下表。

C调 1 2 3 4 5 6 7 i

f/Hz 264 297 330 352 396 440 495 528

表一

(2)振荡电路的选择与设计

接着我们选择振荡电路，由于 RC 振荡电路，一般用来产生1HZ~1MHZ范围内的低频信号；而LC 振荡电路一般用来产生1MHZ 以上的高频信号，由上表我们可以知道选择RC 振荡电路。其基本电路为RC 文氏电桥振荡电路,如下图所示：

图1

原理如下：当f=f0=1／2πRC 时Uo 与Ui 同相，并且|F|=Ui／Uo=1／3。而同相比例运算电路的电压放大倍数为|Au|= Ui／Uo=1+Rf／R1，可见。Rf=2R1 时|Au|=3，|AuF|=1。Uo 与Ui 同相，也就是电路具有正反馈。起振时|AuF|﹥1，|Au|﹥3.随着振荡幅度的增大，|Au|能自动减小，直到满足|Au|=3 或|AuF|=1 时，振幅达到稳定，以后可以自动稳幅。决定用RC 振荡电路后就可以根据其选频特性画出振荡部分的电路图，如下图：

图2

(3)八个电阻的选择

知道了电容值通过公式f=f0=1／2πRC 结合表一，即可计算出八个音阶对应的电阻值，分别为R6=36.3KΩ，R7=28.65 KΩ，R8=23.23 KΩ，R9=20.4KΩ，R10=16.13 KΩ，R11= 13.06KΩ，R12=10.32 KΩ，R13=9.07 KΩ，通过值选择电阻器件（就近原则）。设计中所用电阻的实际阻值为R6=36.4KΩ，R7=28.7 K Ω，R8=23.3 KΩ，R9=20.5KΩ，R10=16.2KΩ，R11= 13.1KΩ，R12=10.3KΩ，R13=9.1 KΩ，

(4)稳幅方式的选择

不光要使电路能够振荡，还要考虑稳幅。稳幅的方式有好几种，比如R2用热敏电阻代替，或者利用JFET工作在可变电阻区，而本次试验我们选择的是采用两个二极管进行稳幅，如上图，原理是当U1幅值很小时，两个二极管相当于开路，则R2，两个二极管的电阻为R2的大小，Av﹥3，有利于起振，而当U1幅值较大时，两个二极管有一个导通，总的电阻变小，Av变小，U1幅值达到稳定。

(5)功率放大电路的设计

图3

电路的接法如图，通过三极管放大电路能较有效的放到功率使喇叭能正常在工作。为了防止出现高频自激（输出波形上叠加有毛刺），通过大小为10uF的电容C3，能较有效的解决这个问题。

3．电路的安装与调试

（1）．在设计过程中，还是出现了比较多的问题，最简单也是最经常出现的问题是出现连线错误，通过逐步地检查更正这些错误。实验中，我按照老师画好的电路在插槽板上连接好之后，进行加电测试，结什么都没显示，果后来我又检查了几遍，和所给画电路图一样，但始终实现不了，不仅浪费时间，最终也没实现。最后经过多方排查发现原来是三极管的b脚与e连接是短路。还有在连接电路时，应该先对电路总体进行规划好位置，以节省导线，而且电路连接出来也好看，尤其是在真正设计电路时，合理布局将能节省成本。

（2）．在连线过程中，检查好电路后，接入电源，在没有按下无自锁按键时，喇叭就开始出噪音，原因是八个无自锁按键和电阻并联且没有接地。经过修改，便能过真确的出声音。

在条件允许的情况下，有效的检查电路故障的方法如下：

a)芯片测试

将芯片插在模拟实验包里面的芯片座上，将缺口朝左，用导线连接成反相比例电路。如下图所示：