毕业设计 简易无线电子琴

电子技术课程
设计报告
题目：简易无线电子琴
专业：电子信息工程（本）
班级：061班
成绩：
1 . 实验简介：
简易无线电子琴是以CMOS计数器CD4060作为音频振荡器，通过收音机能听到其发出9个具有银色圆润甜美的音符。

2. 元器件的选择：
IC选用14位二进制计数/分频振荡电路
CD4060。

CD4060由一振荡器和14级二进制
串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC
或者晶振电路。

CR为高电平时，计数器清零并且振荡器使用无效，所有的计数器位均为主从触发器。

在CP1（和CP0）的下降沿计数器以二进制进行计数，在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。

（1）
CD4060提供了16引线多层陶瓷双列直插（D）,熔封陶瓷双列直插（J），塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4种封装形式。

（2）（3）
CD4060的工作环境：
●VT选用9018或者3DG142型等超高频，低噪声小功率硅NPN三极管，要求电流放大
系数β>80,f T≥800MHz。

●RP1——RP9选用WS-2型有机实芯微调电位器。

●C1 ~ C3选用CT1型低频陶瓷介电容器；C4 ~ C7选用CT1型高频陶瓷介电容器。

●SB1 ~ SB9选用小型无锁轻触按键开关；SA选用1×1小型拨动式开关。

●L可以使用ф0.5mm漆包线在铅笔杆上平绕6匝后脱胎即成，天线W可以用600mm长
的塑料外皮软导线。

●G采用4F22 —6V型叠层干电池4节5号干电池串联组成6V直流电源供电，按键开
关SA用与接通电源。

●阻值为100Ω（实测值为101Ω）的电阻R1,R3,阻值为24KΩ（实测值为22KΩ）的电
阻R2.
3. 实验仪器：
数字万用表VD920，示波器V-252B 一台收音机
4. 电路工作原理：
在简易无线电子琴电路原理图中CD4060第9脚外接振荡定电容，第10脚外接振荡定
时电阻，调节RP1 ~ RP3的值，即可使振荡器在按下SB1 ~ SB9时依次发出的1，2，3，4，
5，6，7， 1，2等9个音符。

音频信号从CD4060第5脚输出，经R1限流后，再经C2耦
合，送入由VT 和外围元件组成的载频振荡器中进行调频。

R 2为VT 的集极提供偏置电压。

R 3为直流反馈，直流反馈的引入使得集电极电流的变化能够通过R 3形成电压V E =V 3,并反馈
到输入回路中来，从而影响三极管反射集两端的偏置电压V BE ，来控制偏置电流I B ，继而控
制集电极电流I C ，最终达到工作点稳定的目的。

T ↑ → I B ↑ → I C ↑ → I E ↑ → V E ↑ → V BE ↓ → I B ↓ → I C ↓
C 3使VT 基极交流接地，构成共集极电路。

共集极放
大电路输入电阻小，输出电阻大，电压放大倍数大，
输入信号与输出信号相位相同，频带宽度较宽，频率
响应较好。

C 4为正反馈电容，电感L 与电容器C 6,C 5,C 4
组成为一典型的电容三点式振荡器，该振荡器的工作
频率由电感L 和电容C 6,C 5,C 4决定。

从CD4060第5
脚输出的音频信号叠加到VT 基极，使VT 集电极的电
交流通路图
压发生变化，同时集电极电容发生改变，从而使载频振荡器的槽路总电容改变，最终达到调
频的目的。

调频信号经C7耦合后，由天线向空间发射，用一台调频接收机即可接收。

由公式可以得出：
541
28.111c PF c c ==+
空心线圈电感量计算公式:
L=(0.01×D×N×N)÷(L÷D+0.44)
线圈电感量 l 单位: 微亨
线圈直径 D 单位: cm
线圈匝数 N 单位: 匝
线圈长度 L 单位: cm
其中L=2cm ，D=0.cm9，N=5（由于我们的线圈第一和最后一圈都只有半圈）
计算过程：
20.010.950.225()0.082 2.660.440.9
L H H μμ⨯⨯===+
106.2o f MHz ===
5. 电路的设计
与调试:
( 1 ) 电路的设计与
制作：
首先，按原理
电路图对元器件进
行排版并依次安装
在万用板上，如实
际电路接线图所
示，在确认无误后，
用焊烙铁把各元器
件固定好，再用锡
丝焊出导线即可，成品如下图所示。

原理电路图
此时，用万用表检查是否出现断路、短路或其它问题。

检查无误后进行调试，包装，完成。

线圈的制作，用ф0.5mm漆包线在铅笔杆上平绕6匝，注意要把两头的漆用火烧掉（漆起到绝缘作用）并且要注意线圈的密集程度。

天线的简易制作，用8~10条漆包线绕在一起并且两头都用锡焊好。

实际电路布线图（万用板背面）
实际电路接线图
（2）电路的装调
将所有电子元器件安装在一块自制电路板上，并将其装入大小合适的塑料或木制盒内，在盒子上固定好电源开关SA以及SB1 ~ SB9按键。

接线无误后，接通电源，依次按下SB1 ~ SB9，调节RP1 ~ RP9使调频接收机能够听到电子琴依次发出1，2，3，4，5，6，7，1
等9个音符。

改变L匝间的距离或C6的容量，可以使电子琴发射的中心频率正好落在88 ~ 108MHz的调频收音机接收频段内。

注意发射频率还要避开当地调频广播的中心频率，以免互相之间发生干扰。

调试结果：收音机调试到101.6MHz时，能够清晰地收听到电子琴9个音符发出的声音。

由于元器件不够精确的原因，导致实际值与计算值之间存在误差。

6. 实验技术指标：
1、电路元器件的连接：由于该电路大部分属于高频电路，所以个元器件之间的连线应尽量短。

电路的焊接和各焊点应尽量圆润，防止产生分布电容。

2、天线的制作：高频发射的天线应该尽量符合标准，长度必须达到600mm以上。

3、电感的制作：电感直接影响到频率的发射，所以电感的制作选用直径为0.5的漆包线，绕完成后，应防止电感与其他元件直接接触。

4、包装：包装应选用对电路没影响的塑胶或卡纸等，注意包装过程对各元器件的保护。

5、整体效果：应达到整体效果美观，特别是个琴键的制作要达到电子琴的简单外观。

7. 成品图展示：
（a）
( b )
8. 实验总结：
⑴万用表判断三极管管型和电极：
首先找出基极（b极）使用万用表R×100Ω或者R×1KΩ电阻档随意测量三极管的两极，直到指针摆动较大为止。

然后固定黑（红）表笔，把红（黑）表笔移至另一引脚上，若指针同样摆动，则说明被测管为NPN(PNP)型，且黑（红）表笔所接触引脚为b极。

⑵极和e极的判别：
根据上面的测量已确定了b极,且为NPN（PNP）型，再使用万用表R×1KΩ档进行测量。

假设一极为c极接黑（红）表笔，另一极为e极接红（黑）表笔，用手捏住假设c极和b
极（注意c极和b极不能相碰），读出其阻值R1,然后再假设另一极为c极，重复上述操作（注意捏住b，e极的力度两次都要相同），读出阻值R2。

比较
R1，R2的大小，以小的一极为假设正确，黑（红）表笔对c极。

⑶三极管质量判别：
三极管质量的判别可通过检测一下三点来判断，只要有一点达到要求，三极管就是坏管。

首先判断be,bc两只二极管的好坏，可以参考普通二极管好坏的判别方法（注意要用万用表R×100Ω或者R×1KΩ档测量）。

⑷存在的问题和注意事项：
a)线圈电感的制作比较粗略，导致有时候接收不稳定。

b)此电路的焊工技术强，由于不熟焊工，很容易焊错过以至于烧坏万用板。

c)当在焊元件的时候要注意元件与板之间要有一段的距离，这样可以防止在焊的时候
烧换元件（特别是三极管）。

同理，对于芯片一定要使用插槽，因为芯片不能过热，太热会导致芯片烧坏.
d)元件与元件之间的连接尽量少用跳线，这样可以减少误差。

e)使用焊烙铁时，由于长期高温暴露在空气中，使铁头产生黑色氧化物，这些氧化物
导致焊烙铁不吸锡，如果焊烙铁的尖头变黑色，应该用砂纸或镊子把黑色物质刮掉。

f)在购买电子器件时，要注意自己所需要的电子器件的参数是否与商铺的商品的参数
一致。

例如我们需要的是17μf的电容却买了18μf.（17μf比较精确一般很难买
到）
9.心得体会：
这次课程设计活动意义重大，是对我们本科学生在大学三年里所学的知识理论的一次大规模检阅，经过建立活动小组、选题、设计、元件购买、实验、制作、问题讨论与解决、调试、总结这一系列的步骤，增加了我们的团队精神、团队意识，锻炼了我们的本科生所缺乏的动手能力、创作能力和独立思考能力，增加了我们的自信心，是对大学三年所学知识的一次反馈。

我通过这次的课程设计活动让自身的识图能力和动手能力得到了有力的提高。

总体来说，我对本次课程设计和实际操作在自己所在小组和自己表现比较满意，但还是存在有很多问题：
1、在制作电路板的阶段，把电路图看错
2、在插元件时接错元件，导致电路不能运行，甚至还有烧坏元件的危险
3、在焊接过程中，出现虚焊、漏焊等错误
4、焊接技术不好，经常要重焊
在本次活动中虽然暴露了或多或少的问题，但是凭着我们坚强的意志，团结一致，最终将问题一一攻破。

让我更加深刻地体会到“有志者事尽成”的道理。

还有在这里要多谢周永海老师在实验的过程中对我组实验的指导和支持，师兄和其他组员对我们的帮助。

参考文献：《实用电子电路设计300例》中国电力出版社。