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

实验报告的批改要及时、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。

3.2.1.1 RC桥式振荡电路图

3.2.1.2 RC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：

=1／(2πRC)时，输出电压的幅值最大，并且即当f

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X

i

，由于反馈信号的补偿作用，仍有信号输出，如图3

所示X

f =X

i

，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=28.65 KΩ，R23=23.23 KΩ，R24=20.4KΩ，R25=16.13 KΩ，R26= 13.06KΩ，R27=10.32 KΩ，R28=9.07 KΩ，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、元件布局及布线

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。