《模电课程设计 简易电子琴》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电课程设计 简易电子琴（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、徐州尤羟f院数理学院简易电子琴电路的设计（模拟电路课程设计）专 业 应用物理学（智能化测试技术）班 级学 号学生姓名指导教师设计时间2014年6月17日教师评分2014年6月17日目录目录2第一章摘要3第二章设计方案32.1设计目的32.2设计要求及主要技术指标. 4第三章电路原理图 63.1电路仿真图6第四章元件清单64.1 元件表格64.2 元件说明7第五章设计过程85.1 电路系统85.2 参数推导95.3仿真参数和仿真电路10第六章 焊接过程与调试15第七章心得体会16第八章参考文献17第一章 摘要于固定的简单功能的实现，模拟电路具有结构简单，实现方便，成本低廉的 优点。在这方面，模拟
2、电路得到广泛的应用。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。本 课程设计以制作一个简易电子琴为最终结果，主要以硬件测试为主。首先进行电 路分析，设计电路图，其次考虑所有可能出现的问题，完善电路图，再选择合适 的器件，最后按照电路图线路搭试，调试测试，直至达到理想的目标。 第二章 设计方案2.1、巩固所学的相关理论知识；通过设计了解如何运用电子技术来实现温度测 量和控制任务；（2）实践所掌握的电子制作技能；（3）会运用multisim工具对所作出的理论设计进行模拟仿真测试，进一步完 善理论设计；（4）通过查阅手册和文献资料，熟悉常用电子
3、器件的类型和特性，并掌握合理 选用元器件的原则；（5）掌握模拟电路的安装、测量与调试的基本技能，熟悉电子仪器的正确使 用方法，能力分析实验中出现的正常或不正常现象（或数据）独立解决调试中所发 生的问题；（6）学会撰写课程设计报告；（7）培养实事求是，严谨的工作态度和严肃的工作作风；（8）完成一个实际的电子产品；进一步提高分析问题、解决问题的能力。2.2、基本乐理知识音调主要由声音的频率决定，乐音（复音）的音调更复杂些，一般可认为主要 由基音的频率来决定。也即一定频率的声音对应特定的乐音。在以C调为基准音 的八度音阶中，所对应的频率如表1所示。如果能够通过某种电路结构产生特定 频率的波形信号，再
4、通过扬声器转换为声音信号，就能制作出简易的乐音发生器， 再结合电子琴的一般结构，就可实现电子琴的制作了。表1八个基本音阶在C调时所对应的频率C调1234567if0 /Hz2642973303523964404955282.3、设计原理RC桥式振荡电路如图IT所示。(1)RC桥式振荡电路可以选出特定频率的信号。具体实现过程的关键是RC串并 联选频网络，其理论推导如下：RC串联谐振:1 1R C并联谐振:2 21 + j R C2 2(2)可得选频特性:1 + j R C R 1R + 1 j C 1 + j R C门R(1 + a +R2(3)取 R = R2 = R ，C1 = C2= C，
5、令 RC得RC13 + j(-0串并联电路的幅频特性为: 、 ,32 + (-0)2I03F =1 最大，申=0。3f申=_arctg oF当=-时,0 RC即当fO=l/(2nRC )时，输出电压的幅值最大，并且输出电压是输入电压的1/3，同时输出电压与输出电压同相。通过该RC串并联选频网络，可以选出频 率稳定的正弦波信号，也可通过改变R, C的取值，选出不同频率的信号。2.3.2 、振荡条件图2所示为含外加信号的正弦波振荡电路，其中A, F分别为放大器回路和反 馈网络的放大系数。图2中若去掉Xi,由于反馈信号的补偿作用，仍有信号输出, 如图3所示Xf=Xi，可得自激振荡电路。自激振荡必须满
6、足以下条件：振幅条件：丨A F I二1(6)相位条件：p +p二2n兀,n e Z(7)A B2.3.3、起振条件自激振荡的初始信号一般较小，为了得到较大强度的稳定波形，起振条件需 满足|AF|1。在输出稳定频率的波形前，信号经过了选频和放大两个阶段。具 体来说，是对于选定的频率进行不断放大，非选定频率的信号进行不断衰减，结 果就是得到特定频率的稳定波形。2.4、设计方案的确定根据上节分析，通过 RC 自激振荡电路产生正弦波来驱动喇叭发出声音，改 变选频网络中R和C的值，即可改变正弦波的频率，从而使喇叭发出不同频率的 声音。要求确定设计原理图，使其能够发出八个不同频率的声音(即通过改变选 频网
7、络的R和C的值，产生八种不同的振荡频率)。该电路应包括集成运放，RC 正反馈自激振荡电路(其中包括克产生八种不同振荡频率的选频网络)，负反馈 稳幅电路以及驱动集成运放工作的电源电路。第三章电路原理图电路仿真图如下：SPEAKER第四章：元件清单4h如表为课设选取原件列表表6-1课设选取原件列表元件名称与规格数量LM324N1个LM386N1个8Q、0.25W扬声器1个470 u F铝电解电容1个10u F铝电解电容1个0.1 u F瓷片电容2个lOOnF瓷片电容1个47nF瓷片电容1个二极管 1N40072个电阻若干复位器8个导线若干4.2、元件说明1. LM324N43类型:低功率放大器数目
8、：4带宽:1 MHz针脚数：14工作温度范围:-40 C to +85 CSVHC(高度关注物质):No SVHC (18-Ju n-2010) 封装类型:DIP-3dB带宽增益乘积:1MHz变化斜率:0.5V/us器件标号：324工作温度最低:-40 C工作温度最高：85 C放大器类型:低功耗电源电压最大:32V电源电压 最小:3V芯片标号：324表面安装器件:通孔安装输入偏移电压最大：7mV逻辑功能号：324额定电源电压：+5V2. LM386LM386的引脚图LM386的外形和引脚的排列如右图所示。引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5 为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8
9、为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之 间接旁路电容，通常取10 uF。查LM386的datasheet,电源电压4-12V或5-18V(LM386N-4)；静态消耗电流为4mA； 电压增益为20-200；在1、8脚开路时，带宽为300KHZ；输入阻抗为50K；音频功率0.5W。第五章设计过程5.1、电路系统：改变电流值一LM324N自激振荡一产生正弦波一经过LM386放大电路一喇叭 发声5.2、参数推导选定：R 丰 R 且R 1,可得：R + RA 二 1 + F+F2 2Rp1即:R + R RF1 F 2 pl所以RF1, RF2和Rf的选取应满足式(9),但实际取值时，应让RF1略小于
10、Rf。RF2的取值也应适当，以满足式(6),实现自激振荡。选频网络的频率推导公式为:(11)根据式(8)、式(10)、式(11)，再结合表1的频率数据，即可确定电路中的元器件参数。需要注意的是，在确定R2内部电阻值时，应该从R21开始，逐个进行。5.3、仿真参数和仿真电路图根据上述方法,可得出如下所示的参考参数。R21=1495Q.R24=819QR25=600QR28=1781 QRF1=2KQR3=33QRp1=5KQC1=C2=0.1uC5=47nFR22=1070QR26=540QRF2=1KQRp1=10KQC3=10uFC6=470uFR23=575QR27=246QR1=5.1K
11、QRp1=5KQC4=100nF如图3-2为仿真时的电子琴的电路图，上面部分为电子琴的选频网络，左下 角是电路的负反馈放大部分，右下角为音频放大输出部分。为使仿真时电路波形 不失真可以调节Rp 1的大小，为使喇叭不因为电压太大而烧掉可以调节Rp3，使 喇叭上的电压不至于过大。5.3.1、multisim仿真软件界面:5.3.2、仿真电路图R1Wv-170 IQR224EDI-甜Ij IR31_w?5400 V III 1VAGOODVA575D1wSion1107DQA. 2 JL 53i 54J.前iR4R5IRFU K时三IKcy=AIj 1IK 自 y = G Key 三 FKcv =
12、D卜III1C2HFD.1 pFR1DIkflKey=AD.lpFR9-Wv5.1kQR131N4CD7RF2-A/A-1kt1N4-007XFqiR12 5kQ K咅尸Ai LM324NV2=2甘533、仿真过程:C4T卜1Q|1FU2Qj Lr.lIrE-Tbiit-. : mi7*ViJiLLNI586V412 V1、频率为528Hz波形周期Tl=50/13, 频率fl=2601O0nFR11电二Knvz-A-：qlT,i-2、频率为495Hz波形周期T2=50/15,频率f2=300Oscilloscope -XSC1rrr 5田 私T2-T1Time0.000 s0.000 s0.000 sChannel_A0.000 V-0.000 V0.000 VChannel BTimebaseScale:2 ms/t)ivChannel AScale:1 V/DivChannel BScale:5 V/DivTriggerEdge: 国国囚丙屈X pos.Div): 0Y pos.Div): 0Y pos.Div): -0Level:qv丽|顾丽|丽|可|3|百叵|回一Single Normal nuta |7i氣Oscill osco p e-XSC 14、频率为396Hz波形周期T4=50/17.5，频率f4=350
