金陵科技學(xué)院模電課程設(shè)計(jì)——簡(jiǎn)易電子琴的制作

1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目 ： 簡(jiǎn)易電子琴電路的制作 課 程 名 稱 ： 模擬電子技術(shù) 院 部 名 稱 ： 專 業(yè) ： 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)： 指 導(dǎo) 教 師 ： 金陵科技學(xué)院教務(wù)處制課程設(shè)計(jì)書(shū)寫(xiě)要求課程設(shè)計(jì)報(bào)告原則上要求學(xué)生手寫(xiě)，要求書(shū)寫(xiě)工整。若因課程特點(diǎn)需打印的，要遵照以下字體、字號(hào)、間距等的具體要求。紙張一律采用A4的紙張。課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)寫(xiě)說(shuō)明課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包含一下七部分內(nèi)容：1、摘要 2、目錄 3、前言/引言 4、正文 5、結(jié)論 、6、參考文獻(xiàn) 7、附錄，每部分的書(shū)寫(xiě)要求參見(jiàn)具體條目要求。填寫(xiě)注意事項(xiàng)（1）準(zhǔn)確說(shuō)明，層次清晰。（2）

2、盡量采用專用術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)明事物。（3）外文、符號(hào)、公式要準(zhǔn)確，應(yīng)使用統(tǒng)一規(guī)定的名詞和符號(hào)。（4）應(yīng)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)，嚴(yán)禁抄襲、復(fù)印，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以零分論處。課程設(shè)計(jì)報(bào)告批改說(shuō)明實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批改要及時(shí)、認(rèn)真、仔細(xì)，一律用紅色筆批改。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的批改成績(jī)采用百分制，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)由各院部自行制定。實(shí)驗(yàn)報(bào)告裝訂要求實(shí)驗(yàn)批改完畢后，任課老師將每門(mén)課程的每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)報(bào)告以自然班為單位、按學(xué)號(hào)升序排列，裝訂成冊(cè)，并附上一份該門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)大綱。課程設(shè)計(jì)題目： 簡(jiǎn)易電子琴的制作 一、 摘要本課程設(shè)計(jì)以制作一個(gè)簡(jiǎn)易電子琴為最終結(jié)果，主要以硬件測(cè)試為主。首先進(jìn)行電路分析，設(shè)計(jì)電路圖，其次考慮所有可能出現(xiàn)的問(wèn)題，完

3、善電路圖，再選擇合適的器件，最后按照電路圖線路搭試，調(diào)試測(cè)試，直至達(dá)到理想的目標(biāo)。關(guān)鍵字：電子琴 振蕩電路 放大器二、 目錄三、 前言本次課程設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)電子琴主體部分的電路進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)，按下不同琴鍵改變 RC值，發(fā)出C調(diào)的八個(gè)基本音階， 采用運(yùn)算放大器構(gòu)成振蕩電路，用集成功放電路輸出音調(diào)，從而達(dá)到電子琴固有的基本功能。四、 正文1、 目的2、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求3、 基本原理3.1音樂(lè)產(chǎn)生原理由于一首音樂(lè)是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂(lè)了。如果能夠通過(guò)某種電路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生特定頻率的波形信號(hào)，再通過(guò)揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)

4、，就能制作出簡(jiǎn)易的樂(lè)音發(fā)生器，再結(jié)合電子琴的一般結(jié)構(gòu)，就可實(shí)現(xiàn)電子琴的制作了。3.2 設(shè)計(jì)原理振蕩電路原理由于RC振蕩電路，一般用來(lái)產(chǎn)生1HZ1MHZ范圍內(nèi)的低頻信號(hào)；而LC振蕩電路一般用來(lái)產(chǎn)生1MHZ以上的高頻信號(hào)，由上表我們可以知道選擇RC振蕩電路。其基本電路為RC文氏電橋振蕩電路。3.2.1.1 RC橋式振蕩電路圖3.2.1.2 RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò) RC橋式振蕩電路可以選出特定頻率的信號(hào)。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程的關(guān)鍵是RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，其理論推導(dǎo)如下： 可得選頻特性： 即當(dāng)f0=1(2RC)時(shí)，輸出電壓的幅值最大，并且輸出電壓是輸入電壓的13，同時(shí)輸出電壓與輸出電壓同相。通過(guò)該RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)

5、，可以選出頻率穩(wěn)定的正弦波信號(hào)，也可通過(guò)改變R，C的取值，選出不同頻率的信號(hào)。3.2.1.3 振蕩條件1）自激振蕩條件圖2所示為含外加信號(hào)的正弦波振蕩電路，其中A，F(xiàn)分別為放大器回路和反饋網(wǎng)絡(luò)的放大系數(shù)。圖2中若去掉Xi，由于反饋信號(hào)的補(bǔ)償作用，仍有信號(hào)輸出，如圖3所示Xf=Xi，可得自激振蕩電路。自激振蕩必須滿足以下條件： 2） 起振條件自激振蕩的初始信號(hào)一般較小，為了得到較大強(qiáng)度的穩(wěn)定波形，起振條件需滿足|AF|>1。在輸出穩(wěn)定頻率的波形前，信號(hào)經(jīng)過(guò)了選頻和放大兩個(gè)階段。具體來(lái)說(shuō)，是對(duì)于選定的頻率進(jìn)行不斷放大，非選定頻率的信號(hào)進(jìn)行不斷衰減，結(jié)果就是得到特定頻率的穩(wěn)定波形。3.2.1.

6、4器件選擇知道了電容值通過(guò)公式 f=f0=12RC 結(jié)合表一，即可計(jì)算出八個(gè)音階對(duì)應(yīng)的電阻值，分別為R21=36.3K，R22=28.65 K，R23=23.23 K，R24=20.4K，R25=16.13 K，R26= 13.06K，R27=10.32 K，R28=9.07 K，通過(guò)值選擇電阻器件（就近原則）。3.2.1.5震蕩電路總原理圖3.2.2功率放大電路DG4100 系列低頻集成功率放大電路時(shí)單片式集成電路，如下圖所示，特別適合在低壓下工作。DG4100 型集成功放輸出功率是1.0W。推薦電源電壓為6V，負(fù)載電阻為4；DG4101 型集成功放輸出功率是1.5W，推薦電源電壓為7.5V

7、，負(fù)載電阻為4；DG4102 型集成功放輸出功率是2.1W，推薦電源電壓為9V，負(fù)載電阻為8。本實(shí)驗(yàn)采用了DG4102 型單片式集成功率放大電路，此集成電路是帶散熱片的14 腳雙列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)外形如圖2所示。1輸出端 6反相輸出端 9輸出端 4、5補(bǔ)償電容 10、12旁路電容 13自舉電容 2、7、8、11空腳 3接地 14電源電壓（+VCC）功率放大電路圖4、 簡(jiǎn)易電子琴制作工藝4.1、元件布局及布線4.2、手工焊接技術(shù)焊接技術(shù)在電子工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，在電子產(chǎn)品制造過(guò)程中，幾乎各種焊接方法都要用到，但使用最普遍、最有代表性的是錫焊。錫焊是焊接的一種，它是將焊件和熔點(diǎn)比焊件低

8、的焊料共同加熱到錫焊溫度，在焊件不熔化的情況下，焊料熔化并浸潤(rùn)焊接面，依靠二者原子的擴(kuò)散形成焊件的連接。其主要特征有以下三點(diǎn)：（1） 焊料熔點(diǎn)低于焊件；（2） 焊接時(shí)將焊料與焊件共同加熱到錫焊溫度，焊料熔化二焊件不熔化；（3） 焊接的形成依靠熔化狀態(tài)浸潤(rùn)焊接面，有毛細(xì)作用使焊料進(jìn)入焊件的間隙，形成一個(gè)合金，從而實(shí)現(xiàn)焊件的結(jié)合。進(jìn)行錫焊，必須具備的條件有以下幾點(diǎn)：（1） 焊件必須具有良好的可焊性：所謂可焊性是指在適當(dāng)溫度下，被焊金屬材料與錫焊能形成良好結(jié)合的合金的性能。（2） 焊件表面必須保持清潔：為了使錫焊和焊件達(dá)到良好的結(jié)合，焊接表面一定要保持清潔。（3） 要使用合適的助焊劑：助焊劑的作用是

9、清除焊件表面的氧化膜，通常采用以松香為主的助焊劑，一般式用酒精將松香溶解成松香水使用。（4） 焊件要加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋汉附訒r(shí)，熱能的作用是熔化焊錫和加熱焊接對(duì)象，使錫、鉛原子獲得足夠的能量滲透到被焊金屬表面的晶格中而形成合金。（5） 合適的焊接時(shí)間：焊接時(shí)間是指在焊接全過(guò)程中，進(jìn)行物理和化學(xué)所需要的時(shí)間，一般，每個(gè)焊點(diǎn)焊接一次的時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò)5s。4.3、元件制作工藝電子產(chǎn)品的電氣連接，是通過(guò)對(duì)元器件、零部件的裝配與焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。安裝與連接，是按照設(shè)計(jì)要求制造電子產(chǎn)品的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 元器件引線的彎曲成形為使元件在印制板上的裝配排列整齊便于焊接，在安裝前通常采用手工或?qū)Ｓ脵C(jī)械把元器件引線彎曲成

10、一定得形狀整形，如圖 所示。圖（a）比較簡(jiǎn)單，適合于手工裝配；圖（b）適合于機(jī)械整形和自動(dòng)裝焊，特別是可以避免元器件在機(jī)械焊接過(guò)程中從印制板上脫落；圖（c）雖然對(duì)某些怕熱的元器件在焊接時(shí)散熱有利，但因?yàn)榧庸け容^麻煩，現(xiàn)在已經(jīng)少用了。（a） （b） （c）各種元件的安裝，盡量使它們的標(biāo)記（用色碼或字符標(biāo)注的數(shù)值、精度等）朝上或者朝著易于辨認(rèn)的方向，并注意標(biāo)記的讀數(shù)方向一致（從左到右或者從上到下），這樣有利于檢查人員的直觀檢查；臥式安裝的元器件，盡量使兩端引線的長(zhǎng)度相等對(duì)稱，把元器件放在兩孔中央，排列要整齊；立式安裝的色環(huán)電阻應(yīng)該高度一致，最好讓起始色環(huán)向上以便檢查安裝錯(cuò)誤，上端的引線不要留得太長(zhǎng)

11、以免與其他元器件短路，如圖4 所示。有極性的元器件，插裝時(shí)要保證方向正確。4.4、電子琴制作效果5、電路檢測(cè)與結(jié)果分析5.1、芯片測(cè)試首先進(jìn)行741芯片的測(cè)試，將芯片插在模擬實(shí)驗(yàn)包里面的芯片座上，將缺口朝左，用導(dǎo)線連接成反相比例電路，電路圖如圖所示。接好之后將輸入端接地，然后用萬(wàn)用表打在直流電壓檔，測(cè)試輸出端是否為零，如果不是則調(diào)零，如果能進(jìn)行調(diào)零則說(shuō)明芯片是好的。同理DG4102也是如此。5.2、振蕩電路測(cè)試將芯片插在事先焊接好的 741 底座上面，然后根據(jù)引腳的功能在模擬實(shí)驗(yàn)箱上面用導(dǎo)線連接，將六腳連接在示波器的輸入端，7 腳接模擬實(shí)驗(yàn)箱上面的+12V，4 腳接-12V，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，按住電路板上的開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電位器，直到出現(xiàn)了穩(wěn)定的波形，即可，最后在示波器上面算出各自的頻率和幅值，計(jì)算誤差，如下表：誤差分析：出現(xiàn)的誤差可能的原因是選擇的電阻值沒(méi)有很接近所計(jì)算的值，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的頻率不是所給的頻率；還有一種可能就是示波器的問(wèn)題，這就是儀器硬件問(wèn)題了。5.2.1、產(chǎn)生波形5.3、電子琴的測(cè)試再接好功放電路，進(jìn)行最后的測(cè)試。將模擬實(shí)驗(yàn)箱上面的+5V 接到14 腳上的+VCC 上，741 芯片步驟二的接法，依次按住電路板上面的開(kāi)關(guān)，看是否能通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出八種聲音，如果能則說(shuō)明成功了，否則