基于Multisim八音階電子琴的設計與仿真

摘要：介紹了以RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò )為主振電路的電子琴設計方法，給出了八音階電子琴電路參數的設計方法和一組參數值。并采用Multisim 10對RC串并聯(lián)正弦渡振蕩電路進(jìn)行了設計仿真。結果證明，用模擬電路方法制作電子琴結構簡(jiǎn)單，而且成本低廉，符合C音調基準音標準。
關(guān)鍵詞：電子琴；RC振蕩電路；電路參數設計；Multisim仿真

Multisim10是加拿大圖像交互技術(shù)公司推出最新版電子仿真軟件，它提供了強大元件庫、虛擬儀器庫，設計界面簡(jiǎn)潔，適合模擬／數字電路的設計仿真。電子工程師和電子教學(xué)工作者可以利用它輕松的完成從理論到原理圖設計與仿真、再到電路原型設計和測試。筆者設計一八音階的電子琴，并采用Multisim10對其進(jìn)行仿真。

1 電子琴原理框圖
電子琴可以演奏出各種美妙的音樂(lè )，而音樂(lè )是由音符組成，不同的音符是由不同頻率的聲音電信號經(jīng)揚聲器發(fā)音后產(chǎn)生的，音調主要由聲音的頻率決定，樂(lè )音(復音)的音調更復雜些，一般可認為主要由基音的頻率來(lái)決定。也即一定頻率的聲音對應特定的樂(lè )音。在以C調為基準音的八度音階中，所對應的頻率如表1所示。通過(guò)RC振蕩電路產(chǎn)生特定頻率的波形信號，再通過(guò)揚聲器轉換為聲音信號，就能制作出簡(jiǎn)易的樂(lè )音發(fā)生器，再結合電子琴的一般結構，就可實(shí)現電子琴的制作了。
1．1 RC選頻網(wǎng)絡(luò )
RC串并聯(lián)振蕩器的頻率調節方便，調節范圍也較寬，其是一種正反饋式振蕩器，R1、C1、R2、C2構成的選頻電路如圖2。
，通過(guò)改變RC反饋回路中R、C的值，可以得到不同的頻率輸出信號。
1．2 起振穩幅
RC串并聯(lián)電路維持自激振蕩條件：1)幅度條件：AF=1表示反饋信號與輸入信號的大小相等。2)相位條件：ψ=2nπ(n為整數)，表示反饋信號與輸入信號同相。在電路開(kāi)始起振時(shí)，激勵信號很弱，這時(shí)電路需要正反饋，即AF>1，電路才能起振。起振后，輸出信號的幅度慢慢增大，當達到設定值時(shí)，必須使AF=1，輸出信號幅度才能穩定下來(lái)。

在電子琴主振電路如圖3所示，設C1=C2=C，R1為常數，R2=R2x，通過(guò)調節Rx改變輸出信號頻率，輸出頻率為：

起振后輸出達到設定值時(shí)，讓RT+RP=R即可穩幅，電路中RT并聯(lián)一正一反兩二極管，根據二極管伏安特性，起振時(shí)隨反饋回路電流增大阻值減小，兩二極管使電路自動(dòng)起振穩幅作用。