uA741-简易电子琴设计

《电工学新技术实践》电子电路部分设计

（模拟部分或数字部分）

简易电子琴设计

班号： 姓名： 学号： 专业： 学院： 时间：

分类 成绩 设计 制作 调试 功能实现 报告 总成绩：

一、设计任务

简易电子琴设计

二、设计条件

本设计基于学校实验室EEL—69模拟、数字电子技术实验箱、数字万用表、双踪示波器、直流稳压电源，实验前利用OrCAD进行仿真。

三、设计要求

① 按下中音“1”和高音“1”键（或开关）时，电路必须能起振。C调各音的振荡频率如下表。

表1： C调音阶对应频率表 C调 1 2 3 4 5 6 7 1 f/Hz 264 297 330 352 396 440 495 528 ② 记录对应不同音阶时的电路参数值。 ③ 用示波器观察振荡波形。 ④ 写出设计总结报告

四、设计内容

1. 电路原理图（含管脚接线） 1)电路原理图

D1D1N4002RF11kD2RF24.2kuA7412C11u3Rp5.1k4-D1N4002R133V-OS1OUT165Uo12MK1+7U112VdcOS2V+V10V2-12VdcMICROPHONE00SW10C21uSW20SW30SW40SW50SW60SW70SW80R21R2211.013k8.702kR23R247.049k6.195kR254.895kR263.965kR273.133kR282.753k0

2) uA741管脚图

2. 计算与仿真分析 RC桥式振荡电路可以选出特定频率的信号。具体实现过程的关键是RC串并联选频网络，其理论推导如下： R1C1串联谐振：Z1R11/(jC1) （1） R2C2并联谐振： Z2R21jR2C2（2） 可得选频特性： 选定: UFfU0(1R221jR2C21112R1jC11jR2C21R1C12)j(R1C2)R2C1R2C1C1C2R1R2且R1R2可得： F 11 2R1/R22则由及起振条件|A·F|>1，可得： A1RF1RF22 Rp即: RF1RF2Rp

由于F为实数，故其分母虚部为零，所以选频网络的频率推导公式为： f012CR1R2 根据上述分析和推导的公式可以得到满足条件的一组元器件参数如下： R21=11.013kΩ. R22=8.702kΩ R23=7.049kΩ R24=6.195kΩ R25=4.895kΩ R26=3.965kΩ R27=3.133Ω R28=2.753kΩ RF1=1KΩ RF2=4.2KΩ R1=33Ω Rp=5.1kΩ C1=C2=1uF 用OrCAD仿真分析结果如下： 1）C调1 f = 264Hz 仿真结果 f = 259Hz 8.0V4.0V0V-4.0V-8.0V0sV(D2:2) Time10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms 2）C调2 f = 297Hz 仿真结果 f = 274Hz 8.0V4.0V0V-4.0V-8.0V0sV(D2:2) Time10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms

3）C调3 f = 330Hz 仿真结果 f = 318Hz 5.0V0V-5.0V0sV(D2:2) Time10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms 4）C调4 f = 352Hz 仿真结果 f = 345Hz 5.0V0V-5.0V0sV(D2:2) Time10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms 5）C调5 f = 396Hz 仿真结果 f = 384Hz 5.0V0V-5.0V0sV(D2:2) Time10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms 6）C调6 f = 440Hz 仿真结果f = 426Hz 5.0V0V-5.0V0sV(D2:2) Time10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms 7）C调7 f = 495Hz 仿真结果 f = 483Hz 5.0V0V-5.0V0sV(D2:2) Time10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms 8）C调i f = 528Hz 仿真结果 f = 512Hz 5.0V0V-5.0V0sV(D2:2) Time10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms 3. 元器件清单 元件名称 uA741 二极管 点控快关 电容1u 喇叭 元件数量 1 2 8 2 1 元件名称 电阻33Ω 电阻1kΩ 电阻5.1kΩ 电位器10kΩ 电位器15kΩ 元件数量 1 1 1 8 1 4. 调试流程

首先测试导线，电位器，喇叭，芯片是否是好的。

将芯片插在事先焊接好的 741 底座上面，然后根据引脚的功能在模拟实验箱上面用导线连接，将六脚连接在示波器的输入端，7 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，直到出现了稳定的波形，即可， 5. 设计和使用说明

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。

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。

按接线图连接电路，接通电源，依次按动SW1-SW8按钮，可以听到音调依次变高的喇叭声音。

测得每个音阶的频率值从小依次增大，但实际频率有一定误差所在，分析误差原因可能有以下几点：

1.电阻值选用的不是理论电阻，而是就近选取的整数值。

2.电路中各个元器件并不是理想元器件，有一定电阻和干扰存在，故而也产生误差。

3.该实验存在系统误差，计算得到的电阻阻值是经过近似R1R2得到的，所以得到的频率和要求的频率用一定差异。

五、设计总结

本次实验模拟数字电路课程设计，在老师布置课题后，一个星期以来我查阅了许多有关此设计的资料，并通过与同学交流经验和自学，以及向老师请教等方式，最终基本完成了此次课程设计。

通过这次电子课程设计，对以前所学的电子电路知识既是巩固又是发展，进一步理解并加深了对所学的模拟电子技术的认识。学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培养了理论联系实际的正确设计思想。通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去思考问题并联系理论实际解决问题的能力，提高了逻辑思维的能力。

总之，通过这次电子课程设计，培养了实际运用理论的能力，懂得理论联系实际去处理问题，也培养了吃苦耐劳的精神，为以后更好的的学习和工作打下了结实的基础，对于我们来说是一次很好的锻炼。

六、设计参考资料

[1]吴建强 电工学实践教程 机械工业出版社2009.8 [2]秦曾煌 电工学 高等教育出版社2009.6 [3]孟涛 电工电子EDA实践教程 2012.5