许多青少年朋友都喜欢制作电子乐器,这里介绍一台全部使用普通市售元件装制的玩具电子琴,外形见题头,它的所有零件都装在一只软塑料文具盒中,外形小巧美观,制作也较容易。此玩具电子琴模仿单簧管的音色。

电路原理
玩具电子琴的全部电路如图1所示。它由四部分组成:①音阶振荡器;②颤音振荡器;③音色滤波电路;④功率放大器。

音阶振荡器由晶体管BG\(_{1}\)与BG2等组成,它的任务是产生一定频率的振荡电压,决定声音的音调高低。音阶振荡器的频率范围是300~2000赫兹左右。这就能得到g\(^{1}\)-b3这样一段乐音(相当于C调5-7:),满足设计的17个琴键发音范围。BG\(_{3}\)等元件组成一级射极跟随器,以减小其他电路对音阶振荡器的影响,使其工作更稳定。
颤音常是电子乐器特有的效果。图中BG\(_{4}\)等组成一个阻容耦合的低频率振荡器。它输出10赫兹左右的振荡电压,对音阶振荡器进行频率调制,产生颤音效果,使声音优美动听。颤音频率的高低和振荡强弱都应该适当。
为了使电子乐器扬声器发出的声音音色优美或具有某种乐器的发音特色,电路中必须对振荡器所产生的振荡电压波形进行加工修饰,这个工作由音色滤波器来完成。图中的音色滤波电路主要是利用两只二极管D\(_{1}\)、D2的限幅作用,使振荡器产生的锯齿波变成近似梯形波的波形。这时电子琴发出的声音类似单簧管的音色。
这个电路的功率放大器采用典型的互补推挽电路。为了减小失真,加了较深的负反馈。由于使用2英寸小型扬声器,电子琴的音色和音量都受到影响。若电子琴的外壳大小没有限制,则可从C\(_{4}\)处引出信号使用较大功率的优质功放电路,也可以使用外接放大器。
制作与安装
玩具电子琴全部零件装在一块线路板上。图2是印刷线路板的外形与尺寸。印刷线路板上不打孔,零件直接焊在铜箔面上。为防止铜箔剥离,制版时尽可能将铜箔多保留一些,焊接时用锡也不要过多。凡须调整的电阻先不焊上,待用电位器调准后再替换焊上。不要在铜箔上反复拆换。

小型扬声器用乳胶将磁钢背面粘在线路板上,纸盆向上。
这台玩具电子琴的琴键制作较简单。每个琴键只需一个触点。全部按键簧片用一块大小是225×70毫米弹性较好的铜片弯成(用白铁皮也勉强可用)。所有按键一端是相连的,相邻两键间用钢锯锯开一条缝。琴键一共有17个,每条琴键簧片宽12毫米左右,整块簧片用螺钉固定在线路板标明位置上,并用焊锡与线路板点焊一下,保证电气连通。为保证接点接触可靠,要时常将簧片端部接触点擦净磨光,最好能买到继电器银触头焊在簧片与线路板上。最后在每一个琴键簧片上面用胶粘一块刻印章用的50×13×5(立方毫米)有机玻璃或塑料块。琴键结构见图3。

电源开关K装在铁皮支架上,它的尺寸见图4,其中虚线处折成直角。支架用锡焊在线路板左上方边上。若使用外接放大器,插口也可装在支架上。

电子琴外壳是市售大号软塑料文具盒(体积240×150),盒内原有的直立隔条框要用小刀切掉,但横向最长一条保留不动,利用作电池隔板。与线路板组装时琴键平面略高出盒面,便于弹奏。最后可以按自己爱好用塑料板做一个面板并进行修饰。此琴主要零件的安装位置见图5。

电源用五号电池串联成6伏。盒内空间允许放入八节五号电池,可以两组并联使用。
电路中对所有零件要求都不高,可以使用业余品,晶体管BG\(_{2}\)最好用3CG或3CK型。若用3AX型管子则一定要挑穿透电流小的,否则虽能起振但频率范围会变小。晶体管BG5、BG\(_{6}\)的放大倍数β要求较大,约为60~120之间。两只互补管BG7、BG\(_{8}\)的β值为40~50即可,但两管的β值相差最好小于10。微调电阻W决定音阶的准确,应使用接触良好、阻值稳定的优质品。
调整
调整工作的好坏对电子琴声音是否准确、动听关系很大。必须细致耐心地认真进行,调整步骤如下:
一、调整功率放大器:调整前,先断开R\(_{12}\),使前面各级电路都停止工作。改变R13的阻值,调节BG\(_{5}\)的集电极电流为2毫安,然后改变电阻R17的大小,用万用表测量BG\(_{7}\)、BG8两管发射极的焊接点电压(图1中D点对地电压),使在2.8~3.1伏之间。这时整个功放部分总电流应在10毫安左右。若测量时发现总电流值相差太大,可以改变R\(_{19}\)的大小,并再次调R17,反复几次,使工作电流与D点电压都达到上述要求的数值。
二、调整颤音振荡器:断开R\(_{7}\)。将万用表的直流电压2.5V档接在C5负极与地之间,在电路起振时,万用表指针会有读数并很强烈地颤动,调节R\(_{9}\)使万用表指针偏转最大。R11是决定颤音频率的,这可以从表针颤动的快慢反映出来。改变R\(_{7}\)的大小,可以调整颤音输出强度。R7与R\(_{11}\)大小的最后确定,应依个人爱好在最后试听中决定。注意这两个电阻过小会造成电路停振。
颤音振荡器调好后暂将它的输出端(C\(_{5}\)负极)与地短路。以免它干扰下一步对音阶的调整。
三、调整音阶振荡器:电子琴产生的乐音音调高低,完全由音阶振荡器振荡频率决定。附表中列出了每一个琴键对应产生的音名与频率,供调整时使用。调整时借助象数字频率计、通用计数器一类仪器,能直接测定振荡器产生的振荡电压频率、效果最好。其次将音频信号发生器与永波器配合使用也能取得完美效果。在缺乏仪器的条件下,我们也可以借助一台风琴或手风琴,使它发出音阶准确的乐音。同时调整电子琴,边调整边试听对比,使两者的声音音调高低一致。这样试听对比常常要反复进行几次才能完成。

音阶振荡器的调整分两步进行,首先要保证振荡器的振荡频率范围,第二步再逐个调整每一个琴键的发音频率是否准确。确定频率范围的方法是:按下17号键(可用导线及小夹子将触点暂时接通),调节R\(_{2}\)与W17,使振荡器频率能达到2000赫兹(音调略高于7:),调节时只要不停振应尽量将W\(_{17}\)调小,而把R2尽量取大一点,然后保持R\(_{2}\)不动。接着放开17号键,改按第1号键,调节W1使振荡频率略低于392赫兹(音调接近5),这时R\(_{2}\)即可确定下来,以后不必再动。若在调整时出现振荡频率范围过于窄,通常是由于BG2的穿透电流过大造成。这一点在使用3AX型晶体管时要特别注意。两端按键的音大致确定下来后,再逐个调整微调电阻W1-17,决定相应的每一个琴键按下时发音的高低。各键独立调整,互不影响。各键对应的微调电阻与音阶电阻阻值大小可参考附表中所列数据。
四、调整音色滤波器:由于受体积及结构限制,线路中只能采用简单的滤波电路。图6所示的滤波电路可以产生接近小号的音色,供选择参考。为此在线路板上预先留出隔断处,在制作时要注意连通。

这台玩具电子琴由于没有分频器,声音缺少谐波,音色上不够满意,留待读者改进。(陈鹏飞)