簡(jiǎn)易電子琴電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告模擬電路

.PAGE.>逗你玩課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱(chēng)：模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴電路摘要：本課程設(shè)計(jì)以制作一個(gè)簡(jiǎn)易電子琴為最終結(jié)果，主要以硬件測(cè)試為主。首先進(jìn)展電路分析，設(shè)計(jì)電路圖，其次考慮所有可能出現(xiàn)的問(wèn)題，完善電路圖，再選擇適宜的器件，最后按照電路圖線路搭試，調(diào)試測(cè)試，直至到達(dá)理想的目標(biāo)。當(dāng)然在這之前對(duì)焊點(diǎn)等要事先查閱資料，了解手工焊接技術(shù)；查閱有關(guān)4100芯片，741芯片的功能等參數(shù)，還有測(cè)試其芯片是否好壞的電路和方法；同時(shí)還要了解RC振蕩電路，與其產(chǎn)生振蕩的條件跟原理，選擇穩(wěn)幅電路，理解其穩(wěn)幅的原理；當(dāng)然還要計(jì)算八個(gè)音階的產(chǎn)生的頻率，再根據(jù)RC振蕩電路計(jì)算電阻值，以便選擇適宜的電阻，這些都是課前準(zhǔn)備。測(cè)試電子琴我們要一步一步的，首先是振蕩電路的線路測(cè)試，其次選頻電路的測(cè)試，功放電路的測(cè)試，最后再是總體測(cè)試，盡量消除噪音，使音質(zhì)能夠很清晰。這樣電子琴我們就做好了。關(guān)鍵圖：電子琴的主干圖第一局部：課前準(zhǔn)備芯片性能指標(biāo)手工焊接技術(shù)元件制作工藝第二局部：設(shè)計(jì)方案及選定八個(gè)音階的頻率振蕩電路的選擇與設(shè)計(jì)八個(gè)電阻的選擇穩(wěn)幅方式的選擇功率放大電路的設(shè)計(jì)第三局部：簡(jiǎn)易電子琴電路的檢測(cè)與誤差分析芯片測(cè)試振蕩電路測(cè)試電子琴的測(cè)試第四局部：元器件清單第五局部：心得體會(huì)第六局部：參考文獻(xiàn)第一局部、課前準(zhǔn)備1、芯片性能指標(biāo)首先了解芯片的功能，它是電路的心臟，如果沒(méi)有它，電子琴是不能工作的。要想使用必須先了解芯片。本次課程設(shè)計(jì)采用了741芯片，它是通用高增益運(yùn)算放大器，其工作電壓在±22V，差分電壓30V，輸入電壓18V，允許功耗500，其邏輯圖如圖1〔a〕。在使用該芯片時(shí)要注意缺口朝左，數(shù)引腳的標(biāo)號(hào)，這樣才不會(huì)弄錯(cuò)各引腳的功能，否則會(huì)燒掉芯片，如上圖：一腳為空腳，二腳接反相輸入端，三腳接同相端，四腳接負(fù)電壓，七腳接正電壓，六腳輸出，同時(shí)一腳，四腳，五腳可以配合連接電位器。如圖1〔b〕?！瞐〕〔b〕圖1DG4100系列低頻集成功率放大電路時(shí)單片式集成電路，如以下圖所示，特別適合在低壓下工作。DG4100型集成功放輸出功率是1.0W。推薦電源電壓為6V，負(fù)載電阻為4Ω；DG4101型集成功放輸出功率是1.5W，推薦電源電壓為7.5V，負(fù)載電阻為4Ω；DG4102型集成功放輸出功率是2.1W，推薦電源電壓為9V，負(fù)載電阻為8Ω。本實(shí)驗(yàn)采用了DG4102型單片式集成功率放大電路，此集成電路是帶散熱片的14腳雙列直插式塑料封裝構(gòu)造，其構(gòu)造外形如圖2所示。圖21——輸出端6——反相輸出端9——輸出端4、5——補(bǔ)償電容10、12——旁路電容13——自舉電容2、7、8、11——空腳3——接地14——電源電壓〔+VCC〕2、手工焊接技術(shù)焊接技術(shù)在電子工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，在電子產(chǎn)品制造過(guò)程中，幾乎各種焊接方法都要用到，但使用最普遍、最有代表性的是錫焊。錫焊是焊接的一種，它是將焊件和熔點(diǎn)比焊件低的焊料共同加熱到錫焊溫度，在焊件不熔化的情況下，焊料熔化并浸潤(rùn)焊接面，依靠二者原子的擴(kuò)散形成焊件的連接。其主要特征有以下三點(diǎn)：焊料熔點(diǎn)低于焊件；焊接時(shí)將焊料與焊件共同加熱到錫焊溫度，焊料熔化二焊件不熔化；焊接的形成依靠熔化狀態(tài)浸潤(rùn)焊接面，有毛細(xì)作用使焊料進(jìn)入焊件的間隙，形成一個(gè)合金，從而實(shí)現(xiàn)焊件的結(jié)合。進(jìn)展錫焊，必須具備的條件有以下幾點(diǎn)：焊件必須具有良好的可焊性：所謂可焊性是指在適當(dāng)溫度下，被焊金屬材料與錫焊能形成良好結(jié)合的合金的性能。焊件外表必須保持清潔：為了使錫焊和焊件到達(dá)良好的結(jié)合，焊接外表一定要保持清潔。要使用適宜的助焊劑：助焊劑的作用是去除焊件外表的氧化膜，通常采用以松香為主的助焊劑，一般式用酒精將松香溶解成松香水使用。焊件要加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋汉附訒r(shí)，熱能的作用是熔化焊錫和加熱焊接對(duì)象，使錫、鉛原子獲得足夠的能量滲透到被焊金屬外表的晶格中而形成合金。適宜的焊接時(shí)間：焊接時(shí)間是指在焊接全過(guò)程中，進(jìn)展物理和化學(xué)所需要的時(shí)間，一般，每個(gè)焊點(diǎn)焊接一次的時(shí)間最長(zhǎng)不超過(guò)5s。3、元件制作工藝電子產(chǎn)品的電氣連接，是通過(guò)對(duì)元器件、零部件的裝配與焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。安裝與連接，是按照設(shè)計(jì)要求制造電子產(chǎn)品的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。元器件引線的彎曲成形為使元件在印制板上的裝配排列整齊便于焊接，在安裝前通常采用手工或?qū)Ｓ脵C(jī)械把元器件引線彎曲成一定得形狀——整形，如圖3所示。圖〔a〕比較簡(jiǎn)單，適合于手工裝配；圖〔b〕適合于機(jī)械整形和自動(dòng)裝焊，特別是可以防止元器件在機(jī)械焊接過(guò)程中從印制板上脫落；圖〔c〕雖然對(duì)*些怕熱的元器件在焊接時(shí)散熱有利，但因?yàn)榧庸け容^麻煩，現(xiàn)在已經(jīng)少用了。〔a〕〔b〕〔c〕圖3各種元件的安裝，盡量使它們的標(biāo)記〔用色碼或字符標(biāo)注的數(shù)值、精度等〕朝上或者朝著易于識(shí)別的方向，并注意標(biāo)記的讀數(shù)方向一致〔從左到右或者從上到下〕，這樣有利于檢查人員的直觀檢查；臥式安裝的元器件，盡量使兩端引線的長(zhǎng)度相等對(duì)稱(chēng)，把元器件放在兩孔中央，排列要整齊；立式安裝的色環(huán)電阻應(yīng)該高度一致，最好讓起始色環(huán)向上以便檢查安裝錯(cuò)誤，上端的引線不要留得太長(zhǎng)以免與其他元器件短路，如圖4所示。有極性的元器件，插裝時(shí)要保證方向正確。良好不好圖4第二局部、設(shè)計(jì)方案及選定1、八個(gè)音階的頻率設(shè)計(jì)電子琴，就要進(jìn)展八個(gè)音階的調(diào)試。查閱資料得知，八個(gè)根本音階在C調(diào)時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率如下表〔1〕所列：C調(diào)1234567ⅰFo〔HZ〕264297330352396440495528表一2、振蕩電路的選擇與設(shè)計(jì)接著我們選擇振蕩電路，由于RC振蕩電路，一般用來(lái)產(chǎn)生1HZ~1MHZ范圍內(nèi)的低頻信號(hào)；而LC振蕩電路一般用來(lái)產(chǎn)生1MHZ以上的高頻信號(hào)，由上表我們可以知道選擇RC振蕩電路。其根本電路為RC文氏電橋振蕩電路，如圖5所示。圖5原理如下：當(dāng)f=f0=1／2πRC時(shí)Uo與Ui同相，并且|F|=Ui／Uo=1／3。而同相比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)為|Au|=Ui／Uo=1+Rf／R1，可見(jiàn)。Rf=2R1時(shí)|Au|=3，|AuF|=1。Uo與Ui同相，也就是電路具有正反響。起振時(shí)|AuF|﹥1，|Au|﹥3.隨著振蕩幅度的增大，|Au|能自動(dòng)減小，直到滿足|Au|=3或|AuF|=1時(shí)，振幅到達(dá)穩(wěn)定，以后可以自動(dòng)穩(wěn)幅。決定用RC振蕩電路后就可以根據(jù)其選頻特性畫(huà)出振蕩局部的電路圖，如圖6：圖6圖73、八個(gè)電阻的選擇知道了電容值通過(guò)公式f=f0=1／2πΩ，R22=28.65KΩ，R23=23.23KΩ，R24=20.4KΩ，R25=16.13KΩΩ，R27=10.32KΩ，R28=9.07KΩ，通過(guò)值選擇電阻器件〔就近原則〕。4、穩(wěn)幅方式的選擇不光要使電路能夠振蕩，還要考慮穩(wěn)幅。穩(wěn)幅的方式有好幾種，比方Rf用熱敏電阻代替，或者利用JFET工作在可變電阻區(qū)，而本次試驗(yàn)我們選擇的是采用兩個(gè)二極管進(jìn)展穩(wěn)幅，如圖6，原理是當(dāng)Uo幅值很小時(shí)，兩個(gè)二極管相當(dāng)于開(kāi)路，則Rf，兩個(gè)二極管的電阻為Rf的大小，Av﹥3，有利于起振，而當(dāng)Uo幅值較大時(shí)，兩個(gè)二極管有一個(gè)導(dǎo)通，總的電阻變小，Av變小，Uo幅值到達(dá)穩(wěn)定。5、功率放大電路的設(shè)計(jì)如圖7，采用的是SL4100芯片。電路的接法如圖。如果出現(xiàn)高頻自激〔輸出波形上疊加有毛刺〕，可以在13腳與14腳之間加0.15uF的電容，或減小560PF的電容的大小。第三局部：簡(jiǎn)易電子琴電路的檢測(cè)與結(jié)果分析考慮了上述的因素之后，就根據(jù)圖1選擇相應(yīng)的元器件焊接在電路板上面，完成之后。要想到達(dá)預(yù)想的效果，必須分步測(cè)試。1、芯片測(cè)試首先進(jìn)展741芯片的測(cè)試，將芯片插在模擬實(shí)驗(yàn)包里面的芯片座上，將缺口朝左，用導(dǎo)線連接成反相比例電路，電路圖如圖8所示。圖8接好之后將輸入端接地，然后用萬(wàn)用表打在直流電壓檔，測(cè)試輸出端是否為零，如果不是則調(diào)零，如果能進(jìn)展調(diào)零則說(shuō)明芯片是好的。同理DG4102也是如此。2、振蕩電路測(cè)試將芯片插在事先焊接好的741底座上面，然后根據(jù)引腳的功能在模擬實(shí)驗(yàn)箱上面用導(dǎo)線連接，將六腳連接在示波器的輸入端，7腳接模擬實(shí)驗(yàn)箱上面的+12V，4腳接-12V，翻開(kāi)開(kāi)關(guān)，按住電路板上的開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)電位器，直到出現(xiàn)了穩(wěn)定的波形，即可，最后在示波器上面算出各自的頻率和幅值，計(jì)算誤差，如下表：C調(diào)1234567ⅰFo〔HZ〕25430032434541743051055誤差2.1％2.0％3.24％2.42％5.30％2.14％4.01％4.30％幅值〔V〕誤差分析：出現(xiàn)的誤差可能的原因是選擇的電阻值沒(méi)有很接近所計(jì)算的值，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的頻率不是所給的頻率；還有一種可能就是示波器的問(wèn)題，這就是儀器硬件問(wèn)題了。3、電子琴的測(cè)試再接好功放電路，進(jìn)展最后的測(cè)試。將模擬實(shí)驗(yàn)箱上面的+5V接到14腳上的+VCC上，741芯片步驟二的接法，依次按住電路板上面的開(kāi)關(guān)，看是否能通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出八種聲音，如果能則說(shuō)明成功了，否則要耐心地檢查電路那邊接錯(cuò)了或少接了，或者芯片在測(cè)試過(guò)程中由于接的不恰當(dāng)被燒壞了，這些都是需要考慮的問(wèn)題。第四局部：元器件清單元件清單如下表：元器件型號(hào)數(shù)量喇叭1uA741運(yùn)算放大器1DG4102功率放大器121電解電容33uF1電解電容100uF1電解電容220uF3電解電容470uF11陶瓷電容50pF1陶瓷電容560pF1元器件型號(hào)數(shù)量電阻100Ω假設(shè)干電阻1K1電阻3K2電阻6K11電阻9K1電子10K3電阻20K3電阻30K1滑動(dòng)變阻器1二極管2按鍵式開(kāi)關(guān)8插槽2導(dǎo)線假設(shè)干焊錫絲假設(shè)干示波器1數(shù)字萬(wàn)用表1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1電烙鐵1模擬試驗(yàn)箱1焊接實(shí)驗(yàn)板1第五局部：心得體會(huì)本次的電子琴課程設(shè)計(jì)讓我們初次接觸到了模擬電子電路的課程設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)中我們通過(guò)了相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算和電路的焊接調(diào)試讓我們深層次的了解了我們之前所學(xué)的根底知識(shí)，不僅提高了我們自主學(xué)習(xí)的能力，更重要的是鍛煉了我們動(dòng)手和自主分析解決問(wèn)題的能力。本次實(shí)驗(yàn)最大的感受實(shí)際的應(yīng)用是很重要的，以前學(xué)習(xí)的東西都是些理論知識(shí)，從沒(méi)有接觸過(guò)具體的實(shí)物，不知道做一個(gè)東西從哪里下手，如何去規(guī)劃，很是茫然。在接觸了之后，慢慢的從中尋找到了他的樂(lè)趣，當(dāng)一件完整并且成功的電子琴奏出了聲音時(shí)，那種感覺(jué)是很沖動(dòng)美妙的。實(shí)驗(yàn)中也出現(xiàn)了很多問(wèn)題，首先我們注意的事項(xiàng)是很多的，這是課程設(shè)計(jì)中必備的要求，比方焊接時(shí)不能出錯(cuò)，