电子技术课程设计报告模板11.docx
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电子技术课程设计报告模板11
电子技术课程设计报告
学院：
计算机科学与技术
专业班级：
学生姓名：
指导教师：
完成时间：
2015.7.1
成绩：
评阅意见：
评阅教师日期
电子技术课程设计报告
简易电子琴的模拟电路设计
一.设计要求
简易电子琴的模拟电路设计
（1）．掌握正弦振荡器的构成、原理以及设计方法。
（2）.熟悉模拟原件的选择、使用方法。
（3）．学会以及熟练掌握Multisim，达到仿真测试目的。
二.设计的作用、目的
本次课程设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计，按下不同琴键改变RC值，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音调，从而达到电子琴固有的基本功能。
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
1
2
电源
GROUND
1
3
电源
VCC=12V
2
4
电源
VEE=-12V
1
5
连动开关
DIPSW1
8
6
滑动变阻器
5K
1
7
滑动变阻器
100K
1
8
二极管
1N4148
2
9
定值电阻
36.4K
1
10
定值电阻
28.7K
1
11
定值电阻
23.3K
1
12
定值电阻
16.2K
1
13
定值电阻
13.1K
1
14
定值电阻
10.3K
1
15
定值电阻
1K
2
16
定值电阻
5K
1
17
定值电阻
2K
1
18
电容
100nf
2
19
电解质电容
10μf
2
20
电解质电容
100μf
1
21
蜂鸣器
200HZ
1
22
泰克示波器
XSC1
1
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 Hz -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
序号
名称
型号
数量
1
集成运算放大器
LM324AD
2
2
电源
GROUND
4
3
电源
VCC=6V
2
4
电源
VEE=-6V
1
5
定值电阻
10k
4
6
定值电阻
2k
1
7
滑动变阻器
2k
1
8
电容
10nf
2
9
电容
100nf
1
10
泰克示波器
XSC1
1
22
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.
[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.
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