毛生　孙广辉

【摘 要】介绍了基于文氏桥正弦振荡电路的八音阶简易电子琴设计方法，给出八音阶电子琴电路参数选取基准和调试思路，并采用Multisim对电路进行仿真验证。结果表明，所设计电路符合C音调基准音标准，同时具有成本低、结构简单等特点。

【关键词】文氏桥;电子琴

中图分类号： TH814 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）22-0062-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.22.026

隨着电子信息技术的发展，电子乐器乐器制作成本越来越低、音质效果越来越接近传统乐器。鉴于低成本、高音质的效果，越来越受人们的喜爱。电子琴作为电子科技与音乐的产物，是目前音乐普及教育和音乐素质培养最多的乐器，它的经济性为音乐的大众化做出了不可磨灭的贡献。基于上述背景对基于文氏桥的八音阶简易电子琴关键技术展开研究。

电子琴电路由振荡选频电路、音频放大电路和扬声器组成，振荡选频电路主要完成信号产生及频率选择，振荡电路选择经典文氏桥电路实现，频率的选择通过改变电容并联电阻阻值实现;音频放大电路主要完成功率放大，同时与相对应的阻抗扬声器匹配。

1.3 器件及参数选择依据

为了降低集成运放输入电阻、输出电阻对选频网络的选频特性的影响，集成运放同相端的输入电阻R1D远远大于选频电阻R，选频电阻远远大于集成运放的输出电阻Ro。通过频率范围选择标称值电容，然后验算选频电阻的阻值。根据振幅条件来确定R3和Rf的阻抗关系，故Rf？叟2R3，为了既能保证起振，又不致产生严重的波形失真通常取Rf=2.1R3，为了减小集成运放失调电流及其漂移的影响，工程上常采用R=Rf//R3，进而可以得出R■=（1.4～1.5）R。稳幅电路主要利用了二极管正向导通的非线性段，能够电路工作情况自动改变放大电路中负反馈的强弱达到振幅稳定效果，为此稳幅二极管的选择应注意：应选择振幅温度稳定性相对较好的硅管;为确保波型上、下振幅对称，两只二极管的特性应尽可能相同。[2]根据文献[3]可知当R4阻值与二极管的正向电阻接近时，稳幅作用和波形失真都有较好的效果，通常R4选（25）kΩ，并通过实验调整来确定。集成运算放大器选取时尽可能选择输入电阻大、输出电阻小及增益带宽积大于3倍最大频率的芯片。

2 音频功率放大电路

由于文氏桥振荡电路负载能力较差，为了获得更好的功率增加音频功率放大电路，本设计采用LM1875芯片，具体实现电路如图3所示。功率放大电路主要有音频控制电路和LM1875放大电路两部分组成。音频控制电路主要通过衰减音调电路实现音调的控制，其中电阻R12、R13和电容C12、C11及电位器W12组成低音音量控制，电容C13、C14和电位器W13组成高音音量控制，为了降低彼此干扰影响高低音硬控控制电路通过隔离电阻R14进行隔离，同时，通过电位器W11实现音量大小控制。为了降低LM1875电路直流电位对音频电路的影响，采用阻容耦合方式进行音频控制电路和LM1875放大电路的级联。为了降低LM1875芯片4引脚直流零电位偏移影响，在放大反馈电路R18与R19之间增加滤波电容C16。为了避免放大器电路产生低频自己振荡，输出端口并联RC串联电路。

3 电源电路及选频电阻电路

针对不同应用环境采用不同的工作电源电路，如果应用于便携式环境如幼儿电子琴玩具，鉴于其功率较低，可以忽略上述功率放大电路采用晶体管电流放大电路与蜂鸣器电路实现，文氏桥信号发生电路采用单电源供电，通过干电池串联结构完成工作电源;如果是台式电子琴的话，为了获得更好音质及声音效果，采用市电转直流电源的形式，设计电路时充分考虑文氏桥电路与音频功率放大电路工作电路。

信号的频率决定电子琴的音调，每个特定的乐音与频率存在相应的对应关系，例如C调为基准音对应的8音阶频率见表1。[4]为了获得更精确的频率既音阶，可以采用按键与电位串联结构一端接地一端接文氏桥集成运放同相输入端，通过电位器调节校准，使得频率更加准确。如果音质要求不高的可以采用中串联分压结构，此法电阻阻值选取会彼此受影响，精度相对较低。

4 结论

本设计以文氏桥振荡电路及音频放大电路为核心进行设计，利用简单的键盘输入和扬声器组合，实现能够实现电子琴的各项基本功能，给出不同应用环境下的不同方案，具有较为可观的实用价值。

【参考文献】

[1]常春耘，顾艳丽，王正元，等.电工电子实验技术（上册）[M].北京：人民邮电出版社，2014：113-115.

[2]毛会琼，陈世海，王军.文氏桥振荡器研究性实验设计[J].实验技术与管理，2016，33（11）：102-104+116.

[3]傅晓程.基于PSPICE的波形发生电路仿真分析[J].实验技术与管理，2005，22（04）：67-69.

[4]兰羽，周茜.基于Multisim八音阶电子琴的设计与仿真[J].电子设计工程.2012，20（12）：52-54.