简易电子琴电路制作论文.doc

成绩

引言…………………………………………………………2 
一、课程设计的目的和要求……………………………..2
二、课程设计的原理………………………………………2
2.1 简易电子琴电路………………………………….2
2.2简易电子琴电路制作工艺……………………….3
三、课程设计所用的仪器…………………………………6
四、课程设计主要内容…………………………………..6
4.1电路设计原理图…………………………………..6
4.2工作原理，仿真性能测试………………………..8
五、结束语…………………………………………………10【引言】声音，是由于振动而发出的。而声音的频率在几十到几千赫兹，若利用设计的程序来控制高低电平，从而产生正弦波，连接上喇叭便可以有声音，再利用延时程序便可以改变音调，本设计中，采用RC振荡电路和功放电路来实现简易的电子琴电路。
一 课程设计的目的和要求
模拟电子技术课程设计是针对《模拟电子技术》课程对学生能力培养的要求进行综合训练性质的课程，其目的是让学生通过有关课题的设计计算和线路搭试调试，进一步加深对所学基础知识的理解，培养和提高学生自学能力、实践动手能力和分析解决实际问题的能力。
二 课程设计的原理
2.1 简易电子琴电路
1．简易电子琴电路是将振荡电路与功率放大电路结合的产物。RC振荡电路（如图1所示）是由RC选频网络和同相比例运算电路组成，对不同频率的输入信号产生不同的响应。当时 和同相，并且 。而同相比例运算电路的电压放大倍数为 , 可见，时, 。和同相，也就是电路具有正反馈。起振时>1, >3.随着振荡幅度的增大, 能自动减小，直到满足或时,振幅达到稳定，以后可以自动稳幅。

2．功率放大电路的任务是将输入的电压信号进行功率放大，保证输出尽可能大的不失真功率，从而控制某种执行机构，如使扬声器发出声音、电机转动或仪表指示等等。
DG4100系列低频集成功率放大电路是单片式集成电路（如图2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DG4100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，其结构外形图和管脚与如图2所示的DG4102类似：

图2 DG4102型单片式集成功放电路结构外形图和管脚
1——输出端 6——反相输入端 9——输入端
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）
2.2简易电子琴电路制作工艺
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
为使元器件在印制板上的装配排列整齐并便于焊接，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的形状——整形，如图3所示。

图3 元器件引线弯曲成形

在这几种元器件引线的弯曲形状中，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，现在已经很少采用。
各种元器件的安装，应该尽量使它们的标记（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（从左到右或从上到下），这样有利于检验人员直观检查；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。
图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方法。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：
⑴ 焊料熔点低于焊件；
⑵ 焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化；
⑶ 焊接的形成依靠熔化状态的焊料浸润焊接面，由毛细作用使焊料进入焊件的间隙，形成一个合金层，从而实现焊件的结合。
除了含有大量铬、铝等元素的一些合金材料不宜采用锡焊焊接外，其它金属材料大都可以采用锡焊焊接。锡焊方法简便，只需要使用简单的工具（如电烙铁）即可完成焊接、焊点整修、元器件拆换、重新焊接等工艺过程。此外，锡焊还具有成本低、易实现自动化等优点在电子工程技术里，它是使用最早、最广、占比重最大的焊接方法。
3． 锡焊必须具备的条件
焊接的物理基础是“浸润”，浸润也叫“润湿”。要解释浸润，先从荷叶上的水珠说起：荷叶表面有一层不透水的腊质物质，水的表面张力使它保持珠状，在荷叶上滚动而不能摊开，这种状态叫做不能浸润；反之，假如液体在与固体的接触面上摊开，充分铺展接触，就叫做浸润。锡焊的过程，就是通过加热，让铅锡焊料在焊接面上熔化、流动、浸润，使铅锡原子渗透到铜母材（导线、焊盘）的表面内，并在两者的接触面上形成Cu6-Sn5的脆性合金层。
在焊接过程中，焊料和母材接触所形成的夹角叫做浸润角，如图5中的。(a)图中，当时，焊料与母材没有浸润，不能形成良好的焊点；(b)图中，当时，焊料与母材浸润，能够形成良好的焊点。仔细观察焊点的浸润角，就能判断焊点的质量。

图5

进行锡焊，必须具备的条件有以下几点：
⑴ 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，被焊金属材料与焊锡能形成良好结合的合金的性能。
⑵ 焊件表面必须保持清洁
为了使焊锡和焊件达到良好的结合，焊接表面一定要保持清洁。
⑶ 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。
在焊接印制电路板等精密电子产品时，为使焊接可靠稳定，通常采用以松香为主的助焊剂。一般是用酒精将松香溶解成松香水使用。
⑷ 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。
⑸ 合适的焊接时间
焊接时间是指在焊接全过程中，进行物理和化学变化所需要的时间。
一般，每个焊点焊接一次的时间最长不超过5s。
三 课程设计所用仪器
示波器、数字万用表、焊接实验板、函数信号发生器、运算放大器uA741、集成功放4100、晶体三极管（9013）、电阻器若干、电容器若干、按键式开关8只、电烙铁、焊锡丝、若干导线
四 课程设计主要内容
4.1电路设计原理图
简易电子琴电路的制作
设计一简易电子琴电路，按下不同琴键即改变RC值，能发出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。
已知八个基本音阶在C调时所对应的频率如下表所列
C调
1
2
3
4
5
6
7

f0 /HZ
264
297
330
352
396
440
495
528
4.1.1 RC振荡电路
根据频率算出各音阶所对应的电阻值，对照实验室提供的电阻，完成开关部分的设计及组合。将开关部分与RC振荡电路连接，组成课程设计电路的第一部分，焊接好电路，并进行调试。通过调试电位器，选取八个合适的正弦波，记录数据。（电路如图6）

（图6）

R21=36.3KΩ R22=28.65KΩ R23=23.23KΩ R24=20.41KΩ
R25=16.13KΩ R26=13.06KΩ R27=10.32KΩ R28=9.07KΩ

4.1.2功率放大电路

测试完振荡电路，设计功放电路并将其于振荡电路相搭配。功率放大电路是将输入信的电压信号进行功率放大，保证输出尽可能大的不失真功率，从而控制某种执行机构，使扬声器发出声音。连接电路时，注意每个引脚所连接的器件以及二极管的正负端。（电路如图7）（图7）
4.2工作原理，仿真性能测试
下面的图像是调试时各个开关所对应的图形：

第一个开关： 第二个开关：

：

第三个开关： 第四个开关：

第五个开关： 第六个开关：

第七个开关： 第八个开关：

：

记录数据得出的表格为：
C调
1
2
3
4
5
6
7
i
幅度（V）
3.8×1
3.6×1
2.2×2
2.2×2
2.3×2
2.1×2
2.6×2
2.5×2
周期（ms）
4.6×0.5
3.9×0.5
3.3×0.5
3.1×0.5
2.6×0.5
2.6×0.5
2.2×0.5
2.2×0.5
f（实测值）（Hz）
434.8
512.8
606.1
645.2
769.2
769.2
800
800
f（理论值）（Hz）
264
297
330
352
396
440
495
528
误差分析：
通过这个表格，可以发现实际测得的频率要比理论值大很多。导致这一现象的原因有：振荡电路中的八个电阻值要通过几个电阻的串并联得到，虽然得到的电阻值能够接近所需的阻值，但还是不能做到百分之百一样；还有就是在调试时，要把示波器上的波形调到正好不失真—这一点还是有点难控制的，这样也好直接导致读数与理论值之间的误差。

五 结束语
简易电子琴电路制作这门课，我们用了三天时间完成，回想这几天的经历，辛苦与甜蜜各占一半。开始这门课之前，其实很没底，在网上查了很多资料，希望在实验室里不要太迷茫。但真正坐在实验室里的时候，发现其实没有想象中那么困难，焊接元器件，组合电阻，一切都很顺利，直到调试振荡电路的时候。我们一直在旋滑动变阻器，一直没有出现我们想看到的波形。从上午一直旋到下午，期间我们检查电路，检查芯片，什么办法都想了，还是没用，就在我们快放弃的时候，我们换了反方向接着旋，奇迹就发生了，终于看到了期待的结果。其实，就是一瞬间的事。当时真的就快热泪盈眶了。接下来的功放电路就很顺利了，好像也是因为有了信心吧，最后我们的八个开关终于唱出了自己的声音。这次课程,锻炼了我的思考能力，增强了我的探索精神，让我对这门课有了更深入的理解，培养了我对这门课的兴趣，也提高了我的动手能力。