簡易電子琴的設計

1、2009級電子技術 課程設計 電子技術課程設計報告書課題名稱 簡易電子琴的設計姓 名學 號院、系、部專 業(yè)指導教師電氣系 電子信息工程 孫秀婷、高迎霞2011年 6月28日簡易電子琴的設計本次課題設計是關于利用555構成多諧振蕩器和NPN三極管（9013）構成的放大電路等元件構建三按鍵簡易電子琴電路。555定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結合的中規(guī)模集成器件。555定時器成本低，性能可靠，只需要外界幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。一、設計目的：本次設計的目的就是在掌握所學理

2、論知識的基礎上，對電子電路、電子元器件等方面的知識有進一步的認識，掌握電路的設計方法和思想，通過學習的VHDL語言結合電子電路的設計知識理論聯(lián)系實際，掌握所學的課程知識，例如本課程設計就是基于所學的計算機原理中的時鐘分頻器和定時器的基礎之上的，通過本課程設計，達到鞏固和綜合運用計算機原理中的知識，理論聯(lián)系實際，鞏固所學理論知識，并且提高自己通過所學理論分析、解決計算機實際問題的能力，再者熟悉555定時器的內部結構和功能、多級三極管組成放大電路，合理使用和搭配其他電子元件，能夠完成本課題所需設計的電路的設計，并設定各元件的參數(shù)使其實現(xiàn)三鍵的簡易電子琴的功能。二、設計要求：用555定時器構成多諧震

3、蕩器來實現(xiàn)電路主要部分，當按鍵按下后發(fā)光二極管發(fā)光，給電路提供電源，同時隔離選頻電阻之間的電平。選頻用電位器調節(jié)實現(xiàn)（可加在開關和觸發(fā)器輸入之間），信號經多諧震蕩器輸出后通過兩個NPN三極管（9013）組成的功率放大電路，來驅動喇叭。調節(jié)電位器（轉換成固定組值的電阻，按鍵就可以實現(xiàn)電位器的功能），使其音階發(fā)出1、2、3。三、設計方案及原理框圖：1、多諧振蕩器的工作原理:多諧振蕩器是能產生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之 間來回轉換，故又稱它為無穩(wěn)態(tài)電路。由555定

4、時器構成的多諧振蕩器如圖1所示，R1，R2和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)端（6腳） 和低電平觸發(fā)端（2腳）并接后接到R2和C的連接處，將放電端（7腳）接到R1，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓uc為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā) 端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出uo為高電平，放電管VT截止。這時，電源經R1，R2對電容C充電，使 電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升，當uc上升到（2/3）Vcc時，輸出uo為低電平，放電管VT導通，把uc從（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc這段時間內電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間TPH的長短與電容的充電時間有關

5、 。充電時間常數(shù)T充=（R1R2）C。由于放電管VT導通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進人第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時間TPL的長短與電 容的放電時間有關，放電時間常數(shù)T放R2C0隨著C的放電，uc下降，當uc下降到（1/3）Vcc時，輸出uo。 為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對電容c充電，電路又翻轉到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后，電 路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/32/3）Vcc 之間變化。圖1（b）所示為工作波形。所以：f=1.43/(R1+2R2)C)2、5V直流電壓源轉化流程圖：3、整體流程圖：四、單元電路設計及主要元器件

6、參數(shù)計算：1、5V直流電壓源轉化電路圖：R1=100，R2=300，Rw=200，VDZ=3V，2、電位器電阻的確定：由555多謝振蕩器可算出，f=1.43/(R1+2R2)C)電位器（用單個固定阻值的電阻代替）調整輸入信號電路：可得：f=1.43/(2R'+Rk)C)，故得下表：3、兩級三極管（NPN9013）組成的多級放大電路：上圖是由兩個NPN三極管（9013）組成的兩級放大電路，因555多謝震蕩器的最大輸出電壓為3.6V，本設計中所用的揚聲器的規(guī)格為（9,4W），故放大電路的放大倍數(shù)不宜過大，為1.5-2倍最合適，故有：設該放大電路的參數(shù)：1=2=50，VCC=5V,UT=26

7、MV,rbb'=300;Rb1=285K,Rc1=2K，Rc2=2K，Re1=1K，Re2=2KUBEQ1=UBEQ2=0.6V。這個放大倍數(shù)Au=1.78，符合設計要求。五、電路圖1、總體電路圖：六、調試及故障分析：經過調試后，分別按下三個按鍵，揚聲器（喇叭）能呼出其相應的音階，但是其音質有些許模糊、有些雜音。這是因為在電路設計中各元件的參數(shù)設定是理論值，而在具體電路中的各元件的參數(shù)與設定的參數(shù)有一定的誤差，另外還有些許周圍環(huán)境的干擾，故引起揚聲器播出的音階有些許模糊，但這不影響各音階的辨認！七、設計總結：通過這次自己的親身設計，使我對模擬電子技術專業(yè)知識和數(shù)字電子技術技術知識有了進一步的掌握并熟悉了更多電子儀器的使用方法，掌握了電子電路的測試方法，了解了常用電子器件的類型和特性，同時掌握如何合理選用電子器件的原則。應用知識更為得心應手，熟練自如。有了更多對模數(shù)電子技術綜合性