电子技术课程设计报告
学院：电气与电子工程学院专业班级：电信班
学生姓名：
指导教师：
完成时间：2013 . 7 . 4
成绩：
简易电子琴设计报告
一. 设计要求
本设计是基于学校实验室的环境，根据实验室提供的实验条件来完成设计任务，设计一个简易电子琴。

（1）．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。

（2）．选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

计算电路元件参数并记录对应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。

（3）．连接安装调试电路。

（4）．写出设计总结报告。

二.设计条件
实验室为该设计提供的仪器设备和主要元器件如下：
电脑模拟、数字电子技术实验箱一台
集成运算放大器实验插板两块
直流稳压电源一台
数字万用表一块
主要元器件运放μA741、电阻、电容、导线等
电脑模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用。

三. 设计的作用、目的
1.学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。

培养创新能力和创新思维，
锻炼学生自学软件的能力，通过查阅手册和文献资料，培养独立分
析问题和解决问题的能力。

2.培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事
求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

3.通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资
料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。

4.掌握电子电路的一般设计方法，了解电子产品研制开发过程，巩固、
深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。

5.为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。

四.设计的具体实现
1．系统概述
本课程设计采用模拟电路中的RC正弦振荡原理。

设计出的电子琴音阶频率满足国际标准，La调频率满足国际标准音C调频率440 Hz。

模拟电路中的RC 正弦波振荡电路具有一定的选频特性，乐声中的各音阶频率也是以固定的声音频率为机理的。

简易电子琴是由RC选频网络、集成运算放大器、功率放大电路组成。

其框图如图下所示：
其核心是集成运算放大器构成RC正弦波振荡器，实验板上提供了8个音节电阻和电容(C串=C并=0.068μf固定) 构成RC串并联选频网络,分别取不同的电阻值（通过琴键开关接通RC串并联网络的8对电阻）使振荡器产生八个音阶信号。

最后，通过扬声器发出乐音。

2．单元电路设计(仿真)与分析
(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C调各音的振荡频率如下表。

C调 1 2 3 4 5 6 7 i
f/Hz 264 297 330 352 396 440 495 528
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,如下图所示：
图1
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|=1。

Uo 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，如下图：
图2
(3)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R6=36.3KΩ，R7=28.65 KΩ，R8=23.23 KΩ，R9=20.4KΩ，R10=16.13 KΩ，R11= 13.06KΩ，R12=10.32 KΩ，R13=9.07 KΩ，通过值选择电阻器件（就近原则）。

设计中所用电阻的实际阻值为R6=36.4KΩ，R7=28.7 K Ω，R8=23.3 KΩ，R9=20.5KΩ，R10=16.2KΩ，R11= 13.1KΩ，R12=10.3KΩ，R13=9.1 KΩ，
(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R2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，如上图，原理是当U1幅值很小时，两个二极管相当于开路，则R2，两个二极管的电阻为R2的大小，Av﹥3，有利于起振，而当U1幅值较大时，两个二极管有一个导通，总的电阻变小，Av变小，U1幅值达到稳定。

(5)功率放大电路的设计
图3
电路的接法如图，通过三极管放大电路能较有效的放到功率使喇叭能正常在工作。

为了防止出现高频自激（输出波形上叠加有毛刺），通过大小为10uF的电容C3，能较有效的解决这个问题。

3．电路的安装与调试
（1）．在设计过程中，还是出现了比较多的问题，最简单也是最经常出现的问题是出现连线错误，通过逐步地检查更正这些错误。

实验中，我按照老师画好的电路在插槽板上连接好之后，进行加电测试，结什么都没显示，果后来我又检查了几遍，和所给画电路图一样，但始终实现不了，不仅浪费时间，最终也没实现。

最后经过多方排查发现原来是三极管的b脚与e连接是短路。

还有在连接电路时，应该先对电路总体进行规划好位置，以节省导线，而且电路连接出来也好看，尤其是在真正设计电路时，合理布局将能节省成本。

（2）．在连线过程中，检查好电路后，接入电源，在没有按下无自锁按键时，喇叭就开始出噪音，原因是八个无自锁按键和电阻并联且没有接地。

经过修改，便能过真确的出声音。

在条件允许的情况下，有效的检查电路故障的方法如下：
a)芯片测试
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。

如下图所示：
图4
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LM386也是如此。

b)振荡电路测试
将芯片插在事先安装好的底座上面，然后根据引脚的功能在底座上面用导线连接， 11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，直到出现了相似的声音即可。

也可以通过将六脚连接在示波器的输入端，观察示波器上面数值算出各自的频率和幅值，便可计算误差。

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。

c)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+12V 接到 6脚上的+VCC 上，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。

四．心得体会、存在问题和进一步的改进意见等
本次的电子琴课程设计让我们初次接触到了模拟电子电路的课程设计，此次设计中我们通过了相关的设计计算和电路的连接调试让我们深层次的了解了我们之前所学的基础知识，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。

设计电路的过程当中，我发现很多平时不懂的地方渐渐地懂了。

整个课设完成之后我明白了把理论运用于实际比单单学习理论知识更重要，因为在平时的学习过程当中我们只是把知识点一学，觉得懂了会做题了就一切无忧了，可是在这次设计的过程当中发现这是远远不够的。

在设计的过程当中还是有很多不会的，
而且就算会但是有很多地方还需要注意到实际的应用性以及节省性。

毕竟实际当中是需要利益的最大化，所以还是要学会很多的技巧。

这次课程设技我学会了很多，也发现有很多地方要改善，我想这对于以后的学习会有很大的帮助。

对于本次实验最大的感受是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它的乐趣，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。

虽然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，接线要注意不能短路和断路等等。

最后调试的时候我们也出现了些问题，线路连接的错误，以及没有把振荡电路调试好就照成了最后出现了失真的问题，经过老师的指点和建议后取得了很好的效果。

此次课程设计我们学到很多东西，不仅仅是知识上还包括与同学之间的合作都是我们所需要的。

最后由衷的感谢老师的悉心指导！
五．附录
六．参考文献
1·房国志·模拟电子技术基础·国防工业出版社·2011 2·邱关源·电路（第5版）·高等教育出版社·2006
3·阎石·数字电子技术（第5版）·高等教育出版社·2006 七．附图。