制作一个简易电子琴 课程设计.doc

目录**总体的设计思路第一部分：设计前准备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2.6 原理图第三部分：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：设计心得体会第六部分：参考文献**总体的设计思路本设计以制作一个电子琴为最终结果首先进行电路分析，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，最后按照电路线路搭试，调试测试，直至达到理想的成品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。

这样才能使我们的制作出来的电子琴更加完美第一部分：设计前准备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 ） 1 （a） （b）图 1DG4100 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。

图 21——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5s3、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一所列：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 图 5原理如下：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|=1Uo 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：C 调 1 2 3 4 5 6 7 iFo（HZ）264 297 330 352 396 440 495 528 图 63、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=28.65 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）。

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 图 76、原理图综上所述即为我的工作原理 现根据原理画出我所设计的电路图原理图 如图ll图 ll第三部分：简易电子琴电路的检测与误差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：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 1uA741 运算放大器 1DG4102 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 若干电烙铁 1第五部分：心得体会本次的电子琴课程设计让我们初自己设计自己制作，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，当一件完整并且成功的电子琴奏出了声音时，那种感觉是很激动美妙的实验中也出现了很多问题，首先我们注意的事项是很多的，这是课程设计中必备的要求，比如焊接时不能出错，接线要注意不能短路和断路等等在保证连线正确的前提下我们也要注重美观最后调试的时候我们也出现了些问题，我们没有把振荡电路调试好就照成了最后出现了失真的问题， 后来进过查资料等方法才解决的当电子琴发出声音时我们可是很激动的，也发出了我们的感慨，我们也学到了很多东西，包括与同学之间的合作都是我们所需要的第六部分：参考文献序 号 书 名 编 者 出 版 社 版 本1 电子技术基础 康华光 高等教育 第五版2 电工学 秦曾煌 高等教育 下 册3 模拟电子技术课程设计指导书 王 雪 自 编4 网上资料。