电子技术课程设计报告模板11DOCWord下载.docx
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三.设计的具体实现
1．系统概述
我设计的简易电子琴一共包括四个主要部分：
RC振荡电路部分、信号放大部分、电压控制部分、功率放大部分。
1）.音乐产生原理
由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了。
如果能够通过某种电路结构产生特定频率的波形信号，再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。
查阅资料找到C调音阶对应的基本频率，如下表1所示。
2）.设计方框图
按键输入频率信息
RC桥式振荡器
电压控制器
功率放大器
扬声器
3）.设计实现电子琴功能的电路图，将各个部分连接起来。
如下图所示，表示为实现电子琴功能的整体电路。
图1-1
2．单元电路设计（或仿真）与分析
设计原理
2.1振荡电路原理
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。
2.1.1RC桥式振荡电路图
2.1.2RC串并联选频网络
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：
可得选频特性：
即当f0=1／（2πRC）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。
2.1.3振荡条件
1）自激振荡条件
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。
自激振荡必须满足以下条件：
2）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。
3.2.1.4器件选择
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R1=36.4KΩ，R2=28.7KΩ，R3=23.3KΩ，R4=20.4KΩ，R5=16.2KΩ，R6=13.1KΩ，R10=10.3KΩ，R17=9.1KΩ，通过值选择电阻器件（就近原则）。
3．电路的安装与调试
介绍电路安装调试过程中所遇到的主要技术问题，给出现象记录、原因分析、解决措施及效果，详细介绍电路的性能指标或功能的测试方法、步骤、仪器设备、记录的图表和数据。
仿真结果如下图2-1、3-1所示。
图2-1
图3-1
简易电子琴的电路连接实例图，实现电子琴的发声功能，如下图所示
图3-2
四．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等
首先是利用Multisim软件连接实验电路时，由于对软件操作不太熟悉，经常找不到要用的元件，在找元件上花了不少时间。
尤其是最后的那个蜂鸣器不知道上哪找，最后在老师的指导下利用search搜索出了BUZZER元件，还有由于自己的粗心，没有发现少连接了一根导线就进行测试，正确结果没有出来，再次检查检查电路，找到问题并且进行了修正。
最后经过调试，输出了正确的三个波形。
仿真结果出来的时候，真的好开心！
在整个仿真过程中，不断的查找问题，解决问题，借助网络查找资料，增长了知识，同时我的操作能力也在不断的增强，解决问题的思维得到了提高。
简易电子琴的实际电路图连接过程中，跟在软件上仿真比起来，还是很有难度的，在实际操作中遇到不少问题。
首先就电路的连接方面，由于对电路的连接操作不熟悉，电路连接的很乱，并且电路连接错误，在信号上得不到结果，后来听从老师建议对电路进行逐项检查，发现问题所在：
电源电量不足，电容和电阻连接错误。
后来拆掉原电路重新连接，对电路进行简化，不懂得地方请教了老师。
通过这次实际电路的连接实验，我认识到自己学习方面的许多不足之处，基本知识掌握不够好，动手能力差，往后的实验里，我一定会不断提高自己的能力，不断进步。
同时感谢老师的耐心教导，谢谢老师！
五．附录
元器件明细表
元器件清单
序号
名称
型号
数量
1
集成运算放大器
LM324AD
2
电源
GROUND
3
VCC=12V
4
VEE=-12V
5
连动开关
DIPSW1
8
6
滑动变阻器
5K
7
100K
二极管
1N4148
9
定值电阻
36.4K
10
28.7K
11
23.3K
12
16.2K
13
13.1K
14
10.3K
15
1K
16
17
2K
18
电容
100nf
19
电解质电容
10μf
20
100μf
21
蜂鸣器
200HZ
22
泰克示波器
XSC1
LM324引脚图
六．参考文献
[1]房国志.模拟电子技术基础[M].5版.北京：
高等教育出版社，2010.
[2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].3版.北京：
高等教育出版社，2006.
[3]王立欣，杨春玲.电子技术实验与课程设计[M].哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，2005.
[4]谭会生，张昌凡.EDA技术及应用-VerilogHDL版[M].3版.西安：
西安电子科技大学出版社，2011.
[5]陈新华.EDA技术与应用[M].北京：
机械工业出版社，2008.
函数信号发生器的设计
1．设计要求
1.用集成运放组成正弦波、方波、三角波发生器
2.用幅值和频率可以自定义
3.正弦波、方波和三角波的幅值、频率可调。
4.频率范围
：
在1
Hz－10Hz，10
Hz
-100
Hz,100
-1000
Hz等三个波段。
5.输出电压：
方波UＰ－Ｐ≤24V，三角波UＰ－Ｐ＝8V，正弦波UＰ－Ｐ>
1V。
2．设计的作用、目的
1.掌握信号发生器原理
2.熟悉集成运放的使用
3.熟悉Multisim软件
3．设计的具体实现
1.系统概述
原理框图
图4-1波形发生器的原理图
函数发生器的总方案
函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件（如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片函数发生器模块8038）。
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；
也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：
由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。
差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
2.单元电路设计（或仿真）与分析
仿真电路如图所示
3.电路的安装与调试
仿真结果如图5-1、6-1所示
图5-1
图6-1
实际连接电路图如所示
图7-1
输出正弦波如图8-1所示
图8-1
输出方波如图9-1所示
图9-1
三角波如图
图10-1
4．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等
通过这次实验，使我更加熟悉了Multisim软件的使用，同时对于信号发生器原理有了更加深刻的理解。
实验过程中，由于没有把接地线接在面包板的同一侧，始终没有测出正确的波形，可是自己检查不出来，最终在老师的指导下，发现问题所在，接地线更正到面包板同一侧后，调试后得到正确波形。
试验中对于色环电阻，通过万用表测量出其值后使用，经查阅参考资料知道了色环电阻的识别方法。
实验过程中要耐心细致，有时候因为自己的不细心，少连接一个原件，或者使用了坏了的原件，将导致实验的检查变得繁琐，因此，实验过程中一定要认真细心，实验前，对原件做好检查。
看到自己连接的电路可以正确运行，心里充满喜悦，同时感谢帮助我的同学和老师。
5．附录
1.元器件明细表
VCC=6V
VEE=-6V
10k
2k
10nf
导线
若干
色环电阻识别
1.首先应记住口诀：
黑，棕，红，橙，黄，绿，蓝，紫，灰，白，金，银
2.参照图的顺序识别色环电阻上的颜色，第一位红色代表2、第二位绿色代表5、第三位棕色（为10的倍数，即10的1次方）、第四位是电阻的误差范围即银色10%的误差，即25*10=250Ω的电阻，误差范围是±
10%
6．参考文献
[1]何召兰，张凯利.电子技术基础实验与课程设计[M].北京：
高等教育出版社，20120.
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