拍点脉冲发生器:由单结管BG\(_{1}\)和三极管BG2等组成。K\(_{1}\)是刀位相反的两刀两掷开关。当按下K1时,K\(_{1a}\)接通,K1b断开。此时电源电压通过电位器W和电阻R\(_{2}\)对C1充电,当C\(_{1}\)上的电压充到BG1的峰点电压时,BG\(_{1}\)导通,R4上有一正脉冲输出,经BG\(_{2}\)倒相放大后作为第一个负脉冲加至第一触发器。BG1导通时,电容C\(_{1}\)通过。e、b1结放电,放电到低于BG\(_{1}\)的谷点电压时,BG1截止。然后又重复C\(_{1}\)的充电过程,输出第二个负脉冲……。这样,当K1按下时,就有连续的负脉冲送至触发器。调节W的阻值就可以改变拍点脉冲的频率,以调节节奏速度。
置零电路:为了保证每次工作时都能从第一拍——第一横母线开始,就必须保证每次开始时编码器为“000”状态,为此使用了置零电路。置零电路见图5,它是由BG\(_{6}\)等组成的。
当K\(_{1}\)断开时,K1a未接通,BG\(_{6}\)因上偏置电路开路而截止。因各触发器的左面管子的发射极断开,所以计数器处于“000”状态。由于此时K1b是接通的,C\(_{1}\)的充电电阻为R1和R\(_{2}\)、W支路的并联阻值,因此阻值较小,维持BG1处于常通状态,R\(_{4}\)上有一直流高电位输出。
当K\(_{1}\)按下时,K1a接通,K\(_{1b}\)断开。BG6的上偏置电路接通,使BG\(_{6}\)导通且饱和,于是三个触发器左面管子的发射极电路全接通。由于K1b断开,BG\(_{1}\)是导通的,C1通过e、b\(_{1}\)结放电,但因R4上已有高电位,所以并没有正脉冲经C\(_{2}\)输出,故BG2也不输出负脉冲。计数器仍维持在“000”状态。这时第一触发器的BG\(_{7}\)管的集电极为高电位,译码器电路中的第一根竖母线也为高电位,这时和第一条横母线相连的二极管截止,所以只有第一条横母线上有正压输出。其余的横母线则由于三个触发器的右边管子集电极为低电位而被译码二极管短路到地无输出。
C\(_{1}\)放电到一定电压使BG1截止,而电源又通过W、R\(_{2}\)给C1充电,使BG\(_{1}\)再次导通,R4上有一正脉冲,经BG\(_{2}\)倒相放大后送至第一触发器,第一触发器状态翻转,编码器变为“100”状态,BG8的集电极为高电位,竖母线②上为高电位,只有第二条横母线上有输出。
从这里可以看出:第一,一按下K\(_{1}\),母线1上就有输出,保证了节拍起步的准确性。第二,输出脉冲转移到第二条横母线上所需的时间正好是拍点脉冲发生器两个脉冲间的时值。因此,不会有“抢拍子”或“垫步子”的现象。这两点就保证了节奏器在乐曲的任何段落可以随时启用或停止,而不会影响乐曲进行的匀畅性。
静零电路:如果我们在乐曲进行中途停止了节奏器(K\(_{1}\)断开),则编码器立即变为“000”状态,第一母线上便有正压输出,岂不是每次停用时都要把鼓点结束在不应有的第一拍上吗?为了克服这一缺点,我们使用了由BG3、BG\(_{4}\)和D0组成的“静零电路”。它的动作原理如下。
当K\(_{1a}\)断开时,三极管BG3的上偏置电路断开,BG\(_{3}\)截止。由于BG3相当于BG\(_{4}\)的下偏置电阻,当BG3截止时,BG\(_{4}\)导通且饱和,二极管D0的负极通过静零线和BG\(_{4}\)接地而导通,把第一条横母线上本来有的输出电压短路到地,使得节奏器在停用时不会发出声音。
拍型转换电路:上面介绍了4/4拍(或2/4拍)的节奏。若需要打出每小节三拍(或6拍,例如6/8拍)的节奏,就得在4/4拍型的基础上扔掉一拍。从图5的译码器电路上看,就是要让第4拍脉冲不出现在7、8两母线上而直接跨接至第一母线。这样才能变成了每三拍(六个拍点)一次循环,以完成由4/4到3/4拍型的转换,拍型转换电路就是用来起这个作用的。
图5中,BG\(_{5}\)和开关K2组成拍型转换电路。当K\(_{2}\)置于4/4拍位置时,BG5因上偏置电路开路而截止,拍型转换电路不起作用,对整个电路无影响。当K\(_{2}\)置于“3/4”位置时,每当时序脉冲转移到第7条横母线上,电源正压就从A点经K2、R\(_{11}\)加至BG5,使BG\(_{5}\)饱和。BG5一旦饱和,BG\(_{6}\)的发射结就被短路,BG6截止。这就使得编码器又变成“000”状态。本应从第7条横母线上输出的脉冲就转而跳过7、8母线而从第1条横母线上输出了。脉冲送至第1母线后,母线7又成为低电位,BG\(_{5}\)又截止,BG6导通,编码器从“000”状态继续正常工作。
设计步骤
为了帮助读者自行设计节奏器,简单地介绍一下设计方法。
1.根据打击乐谱所要求的最高鼓点“密度”,决定编码器中的触发器个数N。
设最高鼓点密度每小节为n个(通常n=2、4、8、16、32……),则
N=1g\(^{2n}\)(1)
2.根据N,决定译码器的横、竖母线数量。因为每个触发器需要两条竖母线,所以共需竖母线
N\(_{y}\)=2\(^{N}\)(根)(2)
另外,加共用的电源线和静零线。
横母线数量
N\(_{X}\)=2\(^{N}\)(根)(3)
3.根据母线数量决定译码器所需的二极管数量N\(_{D}\)。
N\(_{D}\)=N·NX=2\(^{N}\)·N(只)(4)
4.根据打击乐模拟电路在所有节奏中被同时使用的最大数量M来决定脉冲分配器的竖母线数量N\(_{F}\)。
N\(_{F}\)=M(5)
再根据拟使用的节奏类型种数P和M选用琴键开关的规格为“M刀二掷P键”的互锁式琴键开关。
5.根据自编或选用的节奏类型及所配用的乐器要求,绘制节奏程序编制器。
至于拍点脉冲发生器、触发器、拍型转换、静零等单元电路,一般按图5所示数据安装就可以了。
译码器上二极管的布置有一个简单的规律,就是每增加一个触发器,横母线就增加一倍;每个触发器集电极引出的两根坚母线上二极管的排列方式是按“一一、二二、四四、八八……”的规律进行的。例如,第一触发器竖母线上二极管的排列是一左一右的下移;第二触发器竖母线上的二极管就是二左二右地下移;第三触发器的竖母线是四左四右地下移;假若再增加一个,当然就是八左八右地下移排列方式,见图5所示。
为了帮助大家掌握这种设计方法,我们下面举例说明。
假设要求设计一个节奏器电路,满足图6所示的三种节奏要求,图中,A代表鼓、B代表镲、C代表梆子、D代表木鱼。

1.决定触发器的个数:
从这三种节奏看,最密鼓点是图6(a)(4/4拍型的探戈舞曲)和图6(b)(2/4拍型的秧歌舞曲)节奏中的8分音符,因此我们必须按每小节有8个鼓点来考虑,即n=8,根据公式(1)求出触发器的个数为
N=1g2\(^{n}\)=1g28=3
2.决定母线数量:
根据公式(2)和(3),求出
N\(_{y}\)=2N=2×3=6
N\(_{X}\)=2\(^{N}\)=23=8
3.决定译码器使用的二极管数量:
N\(_{D}\)=2\(^{N}\)·N=23×3=24
4.决定脉冲分配器的竖母线数N\(_{F}\)及琴键开关的规格:
由于本例用了4种打击乐器,所以
N\(_{F}\)=4
节奏类型种数有3种,所以
P=3
拟选用“4刀两掷三键”互锁式琴键开关。
按着上述4步设计出来的电路与图5电路相同,我们就用图5电路,然后再编制节奏程序电路。
为了安排二极管方便,我们可以把图5逆时针旋转90°,这样8根横母线1、2、3……8就和我们乐谱中的四个拍子(八个半拍)相对应,每组拍型的四根竖母线(现在已横过来)恰好与A、B、C、D四种乐器相对,而二极管的接入部位应正好就是每种打击乐器作响的部位,即乐谱中画“X”的地方。根据这个方法,我们很快地编制出图6所要求的节奏程序电路如图5所示,第一组对应于6(a),第二组对应6(b),第三组对应6(c)。下面我们复核一下电路所反映的节奏是否和我们图6所要求的一致。
先看第一组。参看图6(a)与图5第一拍的前半拍,母线1上有正电位,两个二极管把这正电压经琴键开关的第一组键钮送至打击乐A、C电路,使得鼓、梆齐鸣。第二拍的后半拍母线4有输出,所以两个二极管将输出送至B、C电路,镲、梆齐鸣。第三拍,第四拍的前半拍,横母线5、7上有输出,使D、B两电路工作,镲和木鱼齐奏。这就看出,第一组是满足图6(a)的要求的。
同样验证其它两组也符合要求。特别说明一下,因第三组是3/4拍型节奏,所以必须在按下互锁琴键式开关的同时,也将拍型转换开关K\(_{2}\)转至“3/4”位置。
图5介绍的电路只能编制每拍不超过“两响”的节奏,若要打出更复杂的节奏,应按设计方法适当增加触发器,母线数及二极管。
图7给出了一个有16条横母线的节奏器电路,和图5相同的部分用方框表示。A、B、C、D、E、F6种打击乐模拟电路供每种节奏类型选用。由于开关用的是四刀互锁式琴键开关,所以每一种节奏只能选用其中四种模拟电路来用。由于使用了16条横母线,每一拍最多可有“4响”。第一组节奏程序编制电路对应图8所要求的节奏,听觉效果相当于“崩嚓嚓恰恰恰恰咚嚓咚嚓”。空余的几组,读者可根据自已设计的鼓点自行排列。


关于打击乐模拟电路本刊已有过介绍,本文不再赘述。
还需要说明一点,就是当按照所选的节奏类型全部“填好”二极管以后,对那些与节奏程序编制器无关的横母线(如图5中的第8条横母线)及其上面相连的电阻(R\(_{19}\))和二极管都可省去不用。当然,只有在确定节奏类型不再增加或改动的情况下才这样做,否则临时加母线就更麻烦了。
制作注意事项
拍点脉冲发生器、触发器、置零、静零、拍型转换等单元电路,一般只要元器件完好,焊接无误,都能正常工作。对于译码器、节奏程序电路可用一块双面敷铜板作成印制电路形式。所有的竖母线(除电源正线外)都设在敷铜板的正面,这正面上插零件。所有横母线及其它电路连线都设在背面。一般元件都从正面插向背面焊接,只有横、竖母线上的二极管既在背面有焊点(正极),又在正面有焊点(负极),所以打孔时要像图9那样错开位置。

如果没有双面敷铜板,也可以用两块单面敷铜板背靠背地铆合在一起使用。
为了使所设计的节奏器配器丰富和谐,节奏新颖明晰,鼓点加花适当,可以选用一组“空档”琴键和分配线作“程序试编档”。把这组的横、竖母线的每个交点都打上(错开打)孔眼并铆上小号空心铆钉,以便随时在任何孔位插入二极管来试编出最满意的节奏程序,然后再移入固定刀位和母线上去。
还有一点要说明的,在使用时可以同时按下两个或更多的琴键,这样可以组合出更多的加花节奏,以丰富打击效果。
图5中所有NPN型三极管用3DG6,PNP用3AX31。β值在30~100范围内都可使用,但希望触发器用的三极管的参数一致性要好些。二极管用2AP或2CP型。单结管用BT33,分压系数η大些为好。如果琴键开关的刀数有富余,则可以用来代替K\(_{2}\),换拍时而直接按下琴键就可以了。(田进勤)