模拟电子技术基础课程设计报告

三亚学院

20n〜2012髀第2颗

模拟电子技术基础课程设计报告

学院：理工学院

专业：通信工程

班级:通信1001班

学号：!!__________________

学生姓名：_________@®_______________

指导教师：_________@@_______________

2012年9月3日2012年09月07日

简易电子琴电路的设计仿真

一、设计任务与要求

1.1设计背景

这次课程设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计，按下不同

琴键改变RC值，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

成功放电路输出音调，从而达到电子琴固有的基本功能。

电子琴是一种键盘乐器，采用半导体集成电路，对乐音信号进行放大，通过扬声器产生音

响。现在的电子琴一般使用PCM或AWM采样音源所谓采样就是录制乐器的声音，将其数字化后存

入ROM里，然后按下键时CPU回放该音。甚至有一些高级编曲键盘可以使用外置采样。现代电子

琴并非“模仿”乐器音色。它使用的就是真实乐器音色。当然，现在力度触感在电子琴里是必备

的。而且现代电子琴还加上了老式电子琴的滤波器，振荡器，包络线控制来制造和编辑音色。甚

至也带上了老式电子琴的FM合成机构。

1.2设计意义

(D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。

(2)巩固，深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。

(3)为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。

1.3设计要求

用所给键盘的1,2,3,4,5,6,7,8八个键，能够发出8个不同的

音调，并且要求按下按键发声，松开延时一段时间停止，中间再按

别的键则发另一音调的声音。

当系统扫描到键盘上有键被按下，则快速检测出是哪一个键被按下,

然后单片机的定时器被启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲

经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个

按下的键发声的同时有另一个键被按下，则启用中断系统，前面键

的发音停止，转到后按的键的发音程序，发出后按的键的音

L4任务要求

要实现本电子琴系统较好地实现手动演奏功能，通过键盘的控制，能随时

在手动模式中随意操控。并且在播放音乐的同时，将相应的字符在数码管上显示

出来，而但音符的发音时间长短可由键盘按键所按时间来进行控制。

二、方案设计与论证

1.设计思路

由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我

2•们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了。

3•音调主要由声音的频率决定：乐音(复音)的音调更复杂些，一般可认为主要由基音的频率来

决定，也即一定频率的声音对应特定的乐音。在以c调为基准音的八度音阶中，所对应的频率如

表1所示。如果能够通过某种电路结构产生特定频率的波形信号，再通过扬声器转换为声音信号,

就能制作出简易的乐音发生器：再结合电子琴的一般结构，就可实现电子琴的制作了。

4.方案论证与选择

2.1系统方案论证与选择

(1)程序流程图：

由于RC振荡电路，一般用来产生范围内的低频信号；而LC振荡电路一般用来产生1MIIZ

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文氏电桥振物电路。

出端连接到V2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成

反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路

具有稳定的电压增益。

3.2LM386的引脚图

3.3振荡电路振荡电路图如图所示

R3

1SOD

<TEKT^

，C2

O.tu

T

选择CbO.luF,R4=lkQ,根据公式，结合表一，即可计算出八个

音阶对应的电阻值,分别为R5=9.09KQ,R6=10.34KQ,R7=13.08K

Q,R8=16.15KQ,R9=20.44KQ,R10=23.26KQ,RI1=28.72K

Q,R12=36.34KQO

3.4集成功放电路集成功放电路图如图7所示

C3C1)

C3

♦.7uF

<TEX7^

C6

4必—ID-

ZZDJF

vTEXT^

MJXR13

10

<TEXT^

C4

c±=)C5

1DJFSPEAKER

<TEXT^0D«7uF<TEX7^

<TEX1^

如图所示为LM386外围器件最少的连接方式，其内置电压增益为20倍。

C3取4.7uF为退耦电容，所谓退耦即防止前后电路网络电流大小变化时，在供电电路中所形成的

电流冲动对网络的正常工作产生影响。换言之，退耦电容能够有效地消除电路网络之间的寄生耦

合。退耦滤波电容的取值通常为4/7-200uF,退耦压差越大，可容的取值应该越大。

C4为旁路电容，它可将混有高频信号和低频信号的交流信号中的高频成分旁路掉的电容，取

IOUFOC6为隔直传交电容，取220uF0

四、总原理图及元器件清单

2.元件清单规格

元器件名称

LM324一个

LM386一个

二极管1N4D0I

喇叭一个

示波器一个

直流电源15V

直流电源2-5V

直流电源312V

电容Ci0.1uF

电容C20.1uF

电容C34.7uF

电容C410uF

电容C50.047uF

电容C6220uF

电阻R1800Q

电阻R2900Q

电阻Rs1500Q

电阻R4IkQ

电阻R59.09kQ

电阻R610.34kQ

电阻R713.08kQ

电阻R-16.15kQ

电阻Ry20.44kQ

电阻Rio23.26kQ

电阻R”28.72kC

电阻Rl236.34kC

电阻Rl310Q

五、电路功能测试结果

5.1电路连接无误后，根据实验要求，选定所需信号源及测试仪表,

单击仿真键仿真。在绘图栏中选择虚拟仪器菜单中的示波器选项,

将其放置到图形编辑窗口，连

接相应导线至测试点。

D

先将所有的开关打开，单击开始按钮，弹出示波器显示窗格，通过按下不同的按键改变

R的值，从而改变频率进而发出不同的声音，但只能同时闭合一个开关。观察示波涉输出的

波形，进行仿真结果分析。

(1)按下R12旁的开关，得到下面的波形

(2)按下R11旁的开关，得到下面的波形

Source

(3)按下R5旁的开关，得到下面的波形

六、结论与心得

这次我主要的设计是一个游戏型的电子琴，采用16个键分别代表16个音，通过对按键的

随意按击从而产生不同的音乐.主要是通过每个按健所产生的频率不同来使得发出的各个音不

同，从而产一音乐，虽然显得单一，但是至少很简单。这次主要参考了网上的一个实例，再加上了

一些自己的补充。我主要针对了这个设计的原理和程序的编写，从而来更好的会习设计的方法和

创新.

在设计振荡电路的时候，我们遇到了问题。我们通过理论计算，选取了元器件，然后

按照设计的电路图用proteus画出电路图进行仿真，但得到的波形并不是理论的波形，频率的

偏差很大，且出现了失真。所以我们又再次检查了电路图，发现了问题并进行了改进，最后终于

得到了比较理想的结果。

在设计集成功率放大器时，我们开始选择的是课本上的TDA2030A构成的BTL功放和单电源

互补对称功放，但是由于在proteus的软件库中没枸这种元件，所以只能放弁。同样的，具他很

多的元件都不能在proteus中找到，所以我们查了很多资料，最后选定了使用LM386.我们确定

了整体的电路图后，