1南 昌 航 空 大 学课程设计报告书课题： 八音阶简易电子琴设计学院： 测试与光电工程专业： 生物医学工程 班级：140841 班指导老师： 艾信友 姓名： 李长海 学号：14084108日期： 年 月 日2目录前言-3设计任务及要求-4方案的选择与论证-5原理框图及元器件选择-9仿真图-10电路的焊接调试-13收获与体会及参考文献-143前言电子琴作为一种乐器，对丰富人们的日常生活其着一定的作用，使人们的生活更加丰富多彩，对于缓解人们的紧张情绪，陶冶人们的情操等方面，作用自是不言而喻的。电子琴结构简单，声源是利用文氏电桥 RC 震荡电路产生的自激震荡，并通过 LM380 音频功率放大器进行功率放大，驱动扬声器发出声音，由于一首音乐是由不同音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，所以在整个设计过程中，利用 RC 串并联选频网络来选取对应的频率，并通过 8 个按钮开关来实现音乐的演奏。掌握最基本的简易电子琴的工作原理，有利于将来研究更高级的乐器，甚至前沿的电子技术，提高现代电子产品水平，更好的服务于社会，有着广大的发展前景和用途。4设计任务和要求设计的任务和要求是：1 设计一个简易电子琴，产生 E 调 8 个音阶的震荡频率，对应 1，2,3,4,5,6,7,0 这 8 个音调，其频率分别为1:261.6HZ，2:293.6HZ，3:329.6HZ，4:349.2HZ，5:392.0HZ，6:440.0HZ，7:493.9HZ，0:523.0HZ。2 利用集成功放放大该信号，驱动扬声器。3 通过 RC 选频网络来选取对应的频率，生成不同的频率声音。5方案的选择与论证方案一：用两个三极管组成多谐振荡器，用它来发出所要音频的频率，最后连接到扬声器组成基本电路。此方案虽然可行，但是扬声器的声音不大，效果不是很真实，所以不采用此方案。图-仿真电路图（一）该种方案的频率计算公式是：f=1/0.639(R1+Rx)*C1+(R2+Rx)*C2.6方案二：用 RC 串并联选频网络作主震荡电路和 LM380 芯片作功放完成，通过 RC 回路中不同的电阻值可得到想要的频率。图仿真电路图（2）方案的分析与论证通过方案 1 与方案 2 的 multisim 仿真结果证明，用方案 2 的方法制作电子琴结构简单，而且成本低廉，符合 C 调基准音标准。此外，RC 串并联振荡器调节方便，调节范围也较宽。综上所述，选择方案二更佳。7方案二参数计算：取 R9=200，C=C1=C2=0.33uf，R12/R11 是放大一定的倍数，只要选取合理即可，我选取R12=5.5k，R11=3.5k根据 RC 串并联的频率计算公式= 12 9算得各音调对应的阻值为：元件/RxR8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1阻值/k12.8 10.8 8.8 7.6 6.5 5.3 4.25 3.8频率/HZ261.6 293.6 329.6 349.6 392.0 440.0 493.9 523.0主震荡回路：图8音频功放回路：图音频功放外部管脚接线图注：功放芯片选择 LM380，也可选择 LM386 的一些常用音频功放芯片，但在连接时应注意其管脚的接法。multisim 仿真时扬声器用蜂鸣器代替。9原理框图一 二 三 四说明一：选出所需的频率二：构成一般负反馈回路，放大一定的倍数三：放大音频信号四：驱动扬声器发出声音元器件选择该设计用到两块主要的芯片，一个是运放 741，另一个是音频功放 LM380，选择8 管脚的，扬声器选择 2W，8 的，其耐压值为 4V，电位器适中即可，用于调节音量的大小。其他的电阻和电容按照规格即可。RC选频网络 运算放大音频功放喇叭10仿真图“1”音调“2”音调“3”音调11“4”音调“5 音调 ”“6”音调12“7 音调 ”“0”音调由仿真图知，音调越高，波形越密，周期越短，正好符合 E 调八音阶规律。13电路的焊接调试电路图仿真没问题，花了两天的时间按照电路图焊接板子及调试完成，在调试过程中，遇到以下几个问题：1 接上电源，电路无响应，喇叭不发出声音；解决措施：认真检查电路，发现运放 741 的同相和反相输入端接反了；2 进一步改进之后，接上正负 12V 电源，电路工作，但是芯片和喇叭异常的发烫，声音很大；解决措施：进一步调试发现是由于电压过大导致的，将电压从原来的 12V 换为 5V，工作正常；3 最后的问题是发出的声音不清晰，噪声较大解决措施：在输出端接上一个滤波电容，一切就 OK 了。14收获与体会在这次模拟电路课程设计中，从拿到题目到请教询问指导老师，网上，图书馆查阅资料，渐渐熟悉掌握了设计简易电子琴的原理并确定总设计电路图。通过对电路图进行 multisim 仿真，让我也仅一步的熟悉这款软件的应用功能，掌握了 741 和 lm380 的工作原理和外部接线图及管脚功能。由于本设计是基于 RC 文氏震荡的工作原理，通过计算频率值，对老师以前讲的理论知识有了更深的领悟，如醍醐灌顶一般，突然明白了很多的知识点，能很好地将理论与实际相结合。最重要的一点当然是实际动手操作能力的提升，通过自己动手焊接电路板，习得焊接过程中的一些小技巧，比如如何走锡连线才不会出现虚焊，如何安排跳线，布局等，这是十分有意思的。当然，这次课设还存在一些小问题，比如电源只能用实验电源，没设计引出移动电源接口，希望后期能进一步完善。这次选用的扬声器功率低，耐压值不是很高，只有 4V，因此，可以改进换一个耐压性能更好的，这样在保证不烧坏喇叭的前提下，可以听到清脆悦耳的音调。参考文献电子技术基础模拟部分 （第五版）康华光主编电子技术实践基础沈小丰主编