2 设计原理
2.1 RC桥式振荡电路
2.1.1 电路图
RC桥式振荡电路如图1所示。
2.1.2 RC串并联选频网络
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:
2.2.2 起振条件
自激振荡的初始信号一般较小,为了得到较大强度的稳定波形,起振条件需满足|A·F|>1。在输出稳定频率的波形前,信号经过了选频和放大两个阶段。具体来说,是对于选定的频率进行不断放大,非选定频率的信号进行不断衰减,结果就是得到特定频率的稳定波形。
3 设计方案
3.1 设计电路图
设计电路图如图4所示。
图4即是八音阶微型电子琴的原理电路图,8个开关对应着电子琴8个音阶琴键,使用时只能同时闭合一个开关。
在实际电路中,为达到起振条件AF>1,常用两个二极管与电阻并联,可实现类似于热敏电阻的功效。另外需要说明的是,理论上电路的初始信号是由环境噪声及电路本身的电压提供的。实际操作时,为使现象更明显,也可通过对电路中的电容充电来实现。
另外,电路中的运算放大器芯片LM324工作电压要求是±5 V,所以还需要用7809稳压管、整流桥等元器件制作带负电源的电源电路,同电子琴电路一块整合到电路板上,制作成可直接使用的完整成品。
3.2 参数推导
3.3 参考参数
根据上述方法,可得出如表2所示的参考参数。按此参数进行仿真,其la调波形如图5所示,其频率满足国际标准音C调频率440 Hz。
4 结语
采用RC正弦振荡电路制作的电子琴,相对于用单片机或CPLD等制作方法,不仅成本低廉,而且功能稳定。缺点是音色的表现并不十分理想,还需通过一定的技术手段。使发出的声音更接近电子琴的音色特点。功能拓展方面,通过增加R2中并联的电阻个数和开关数可拓展此电子琴的音阶,实现16音阶或更多音阶的电子琴,还可加入加法器,并入麦克风信号输入电路,实现卡拉OK功能。
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