简易电子琴电路课程设计模拟电路.docx

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简易电子琴电路课程设计模拟电路

逗你玩

课程设计报告

课程名称：

模拟电子技术课程设计

专业班级：

电子信息工程

（2）班

学生学号：

0705110931

学生姓名：

夏柳

所属院部：

信息技术学院

指导教师：

王雪

2008——2009学年第2学期

《模拟电子技术》课程设计报告

--------简易电子琴的制作

简易电子琴电路

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。

当然在这之前对焊点等要事先查阅资料，了解手工焊接技术；查阅有关4100芯片，741芯片的功能等参数，还有测试其芯片是否好坏的电路和方法；同时还要了解RC振荡电路，与其产生振荡的条件跟原理，选择稳幅电路，理解其稳幅的原理；当然还要计算八个音阶的产生的频率，再根据RC振荡电路计算电阻值，以便选择合适的电阻，这些都是课前准备。

测试电子琴我们要一步一步的，首先是振荡电路的线路测试，其次选频电路的测试，功放电路的测试，最后再是总体测试，尽量消除噪音，使音质能够很清晰。

这样电子琴我们就做好了。

关键图：

电子琴的主干图

第一部分：

课前准备

1.1芯片性能指标

1.2手工焊接技术

1.3元件制作工艺

第二部分：

设计方案及选定

2.1八个音阶的频率

2.2振荡电路的选择与设计

2.3八个电阻的选择

2.4稳幅方式的选择

2.5功率放大电路的设计

第三部分：

简易电子琴电路的检测与误差分析

3.1芯片测试

3.2振荡电路测试

3.3电子琴的测试

第四部分：

元器件清单

第五部分：

心得体会

第六部分：

参考文献

第一部分、课前准备

1、芯片性能指标

首先了解芯片的功能，它是电路的心脏，如果没有它，电子琴是不能工作的。

要想使用必须先了解芯片。

本次课程设计采用了741芯片，它是通用高增益运算放大器，其工作电压在±22V，差分电压30V，输入电压18V，允许功耗500，其逻辑图如图1（a）。

在使用该芯片时要注意缺口朝左，数引脚的标号，这样才不会弄错各引脚的功能，否则会烧掉芯片，如上图：

一脚为空脚，二脚接反相输入端，三脚接同相端，四脚接负电压，七脚接正电压，六脚输出，同时一脚，四脚，五脚可以配合连接电位器。

如图1（b）。

（a）（b）

图1

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。

图2

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）

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。

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。

（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3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）

图3

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。

良好不好

图4

第二部分、设计方案及选定

1、八个音阶的频率

设计电子琴，就要进行八个音阶的调试。

查阅资料得知，八个基本音阶在C调时所对应的频率如下表

（1）所列：

C调

1

2

3

4

5

6

7

ⅰ

Fo（HZ）

264

297

330

352

396

440

495

528

表一

2、振荡电路的选择与设计

接着我们选择振荡电路，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，如图5所示。

图5

原理如下：

当f=f0=1／2πRC时Uo与Ui同相，并且|F|=Ui／Uo=1／3。

而同相比例运算电路的电压放大倍数为|Au|=Ui／Uo=1+Rf／R1，可见。

Rf=2R1时|Au|=3，|AuF|=1。

Uo与Ui同相，也就是电路具有正反馈。

起振时|AuF|﹥1，|Au|﹥3.随着振荡幅度的增大，|Au|能自动减小，直到满足|Au|=3或|AuF|=1时，振幅达到稳定，以后可以自动稳幅。

决定用RC振荡电路后就可以根据其选频特性画出振荡部分的电路图，如图6：

图6图7

3、八个电阻的选择

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）。

4、稳幅方式的选择

不光要使电路能够振荡，还要考虑稳幅。

稳幅的方式有好几种，比如Rf用热敏电阻代替，或者利用JFET工作在可变电阻区，而本次试验我们选择的是采用两个二极管进行稳幅，如图6，原理是当Uo幅值很小时，两个二极管相当于开路，则Rf，两个二极管的电阻为Rf的大小，Av﹥3，有利于起振，而当Uo幅值较大时，两个二极管有一个导通，总的电阻变小，Av变小，Uo幅值达到稳定。

5、功率放大电路的设计

如图7，采用的是SL4100芯片。

电路的接法如图。

如果出现高频自激（输出波形上叠加有毛刺），可以在13脚与14脚之间加0.15uF的电容，或减小560PF的电容的大小。

第三部分：

简易电子琴电路的检测与结果分析

考虑了上述的因素之后，就根据图1选择相应的元器件焊接在电路板上面，完成之后。

要想达到预想的效果，必须分步测试。

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8所示。

图8

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。

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：

C调

1

2

3

4

5

6

7

ⅰ

Fo（HZ）

254

300

324

345

417

430

510

55

误差

2.1％

2.0％

3.24％

2.42％

5.30％

2.14％

4.01％

4.30％

幅值（V）

5.5

5.2

4.5

4.0

3.65

3.2

3.0

2.75

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。

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。

第四部分：

元器件清单

元件清单如下表：

元器件型号

数量

喇叭

1

uA741运算放大器

1

DG4102功率放大器

1

电解电容0.1uF

2

电解电容4.7uF

1

电解电容33uF

1

电解电容100uF

1

电解电容220uF

3

电解电容470uF

1

陶瓷电容0.15pF

1

陶瓷电容50pF

1

陶瓷电容560pF

1

元器件型号

数量

电阻100Ω

若干

电阻1K

1

电阻3K

2

电阻6K

1

电阻8.2K

1

电阻9K

1

电子10K

3

电阻20K

3

电阻30K

1

滑动变阻器

1

二极管

2

按键式开关

8

插槽

2

导线

若干

焊锡丝

若干

示波器

1

数字万用表

1

函数信号发生器

1

电烙铁

1

模拟试验箱

1

焊接实验板

1

第五部分：

心得体会

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。

本次实验最大的感受实际的应用是很重要的，以前学习的东西都是些理论知识，从没有接触过具体的实物，不知道做一个东西从哪里下手，如何去规划，很是茫然。

在接触了之后，慢慢的从中寻找到了他的乐趣，当一件完整并且成