金陵科技学院模电课程设计简易电子琴的制作.docx

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金陵科技学院模电课程设计简易电子琴的制作

课程设计报告

题目：

简易电子琴电路的制作

课程名称：

模拟电子技术

院部名称：

专业：

班级：

学生姓名：

学号：

课程设计地点：

课程设计学时：

指导教师：

金陵科技学院教务处制

课程设计书写要求

课程设计报告原则上要求学生手写，要求书写工整。

若因课程特点需打印的，要遵照以下字体、字号、间距等的具体要求。

纸张一律采用A4的纸张。

课程设计报告书写说明

课程设计报告应包含一下七部分内容：

1、摘要2、目录3、前言/引言4、正文5、结论、6、参考文献7、附录，每部分的书写要求参见具体条目要求。

填写注意事项

（1）准确说明，层次清晰。

（2）尽量采用专用术语来说明事物。

（3）外文、符号、公式要准确，应使用统一规定的名词和符号。

（4）应独立完成实验报告的书写，严禁抄袭、复印，一经发现，以零分论处。

课程设计报告批改说明

实验报告的批改要与时、认真、仔细，一律用红色笔批改。

实验报告的批改成绩采用百分制，具体评分标准由各院部自行制定。

实验报告装订要求

实验批改完毕后，任课老师将每门课程的每个实验项目的实验报告以自然班为单位、按学号升序排列，装订成册，并附上一份该门课程的实验大纲。

课程设计题目：

简易电子琴的制作

一、摘要

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。

关键字：

电子琴振荡电路放大器

二、目录

三、前言

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。

四、

正文

1、目的

2、设计任务与要求

3、基本原理

3.1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。

3.2设计原理

3.2.1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。

3.2.1.1RC桥式振荡电路图

3.2.1.2RC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。

3.2.1.3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R21=36.3KΩ，R22=28.65KΩ，R23=23.23KΩ，R24=20.4KΩ，R25=16.13KΩ，R26=13.06KΩ，R27=10.32KΩ，R28=9.07KΩ，通过值选择电阻器件（就近原则）。

3.2.1.5震荡电路总原理图

3.2.2功率放大电路

DG4100系列低频集成功率放大电路时单片式集成电路，如下图所示，特别适合在低压下工作。

DG4100型集成功放输出功率是1.0W。

推荐电源电压为6V，负载电阻为4Ω；DG4101型集成功放输出功率是1.5W，推荐电源电压为7.5V，负载电阻为4Ω；DG4102型集成功放输出功率是2.1W，推荐电源电压为9V，负载电阻为8Ω。

本实验采用了DG4102型单片式集成功率放大电路，此集成电路是带散热片的14脚双列直插式塑料封装结构，其结构外形如图2所示。

1——输出端6——反相输出端9——输出端4、5——补偿电容10、12——旁路电容13——自举电容2、7、8、11——空脚3——接地14——电源电压（+VCC）

功率放大电路图

4、简易电子琴制作工艺

4.1、元件布局与布线

4.2、手工焊接技术

焊接技术在电子工业中的应用非常广泛，在电子产品制造过程中，几乎各种焊接方法都要用到，但使用最普遍、最有代表性的是锡焊。

锡焊是焊接的一种，它是将焊件和熔点比焊件低的焊料共同加热到锡焊温度，在焊件不熔化的情况下，焊料熔化并浸润焊接面，依靠二者原子的扩散形成焊件的连接。

其主要特征

有以下三点：

（1）焊料熔点低于焊件；

（2）焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度，焊料熔化二焊件不熔化；

（3）焊接的形成依靠熔化状态浸润焊接面，有毛细作用使焊料进入焊件的间

隙，形成一个合金，从而实现焊件的结合。

进行锡焊，必须具备的条件有以下几点：

（1）焊件必须具有良好的可焊性：

所谓可焊性是指在适当温度下，被焊金属材料与锡焊能形成良好结合的合金的性能。

（2）焊件表面必须保持清洁：

为了使锡焊和焊件达到良好的结合，焊接表面一定要保持清洁。

（3）要使用合适的助焊剂：

助焊剂的作用是清除焊件表面的氧化膜，通常采用以松香为主的助焊剂，一般式用酒精将松香溶解成松香水使用。

（4）焊件要加热到适当的温度：

焊接时，热能的作用是熔化焊锡和加热焊接对象，使锡、铅原子获得足够

的能量渗透到被焊金属表面的晶格中而形成合金。

（5）合适的焊接时间：

焊接时间是指在焊接全过程中，进行物理和化学所需要的时间，一般，每个焊点焊接一次的时间最长不超过5s。

4.3、元件制作工艺

电子产品的电气连接，是通过对元器件、零部件的装配与焊接来实现的。

安装与连接，是按照设计要求制造电子产品的主要生产环节。

4.3.1元器件引线的弯曲成形

为使元件在印制板上的装配排列整齐便于焊接，在安装前通常采用手工或专用机械把元器件引线弯曲成一定得形状——整形，如图所示。

图（a）比较简单，适合于手工装配；图（b）适合于机械整形和自动装焊，特别是可以避免元器件在机械焊接过程中从印制板上脱落；图（c）虽然对某些怕热的元器件在焊接时散热有利，但因为加工比较麻烦，现在已经少用了。

（a）（b）（c）

各种元件的安装，尽量使它们的标记（用色码或字符标注的数值、精度等）朝上或者朝着易于辨认的方向，并注意标记的读数方向一致（从左到右或者从上到下），这样有利于检查人员的直观检查；卧式安装的元器件，尽量使两端引线的长度相等对称，把元器件放在两孔中央，排列要整齐；立式安装的色环电阻应该高度一致，最好让起始色环向上以便检查安装错误，上端的引线不要留得太长以免与其他元器件短路，如图4所示。

有极性的元器件，插装时要保证方向正确。

4.4、电子琴制作效果

5、电路检测与结果分析

5.1、芯片测试

首先进行741芯片的测试，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，电路图如图所示。

接好之后将输入端接地，然后用万用表打在直流电压档，测试输出端是否为零，如果不是则调零，如果能进行调零则说明芯片是好的。

同理DG4102也是如此。

5.2、振荡电路测试

将芯片插在事先焊接好的741底座上面，然后根据引脚的功能在模拟实验箱上面用导线连接，将六脚连接在示波器的输入端，7脚接模拟实验箱上面的+12V，4脚接-12V，打开开关，按住电路板上的开关，调节电位器，直到出现了稳定的波形，即可，最后在示波器上面算出各自的频率和幅值，计算误差，如下表：

误差分析：

出现的误差可能的原因是选择的电阻值没有很接近所计算的值，从而导致产生的频率不是所给的频率；还有一种可能就是示波器的问题，这就是仪器硬件问题了。

5.2.1、产生波形

5.3、电子琴的测试

再接好功放电路，进行最后的测试。

将模拟实验箱上面的+5V接到14脚上的+VCC上，741芯片步骤二的接法，依次按住电路板上面的开关，看是否能通过扬声器发出八种声音，如果能则说明成功了，否则要耐心地检查电路那边接错了或少接了，或者芯片在测试过程中由于接的不恰当被烧坏了，这些都是需要考虑的问题。

五、

结论

本次的电子琴课程设计让我们初次接触到了模拟电子电路的课程设计，此次设计中我们通过了相关的设计计算和电路的焊接调试让我们深层次的了解了我们之前所学的基础知识，不仅提高了我们自主学习的能力，更重要的是锻炼了我们动手和自主分析解决问题的能力。

六、

参考文献

七、附录