电子乐器中的“哇”音电路

本文向广大电子乐器爱好者介绍一种能够产生“哇”音的电子电路。如果将这种电路安装在你的电子琴或电吉它上，会获得你所喜爱的“哇”音效果。

要想用一个电子电路来模仿出“哇”音，应首先弄清楚“哇”音是个什么样的波形，它是怎样合成的。应该说，哇音并不是一种单一的音色，因此也不能用某一种固定的波形来与之对应。实际上哇音是由一串连续变化的波形，即由一个连续变化的频谱构成的。为了便于说明，可以粗略地把一个哇音分解成两个基本音，即“呜”音和“阿”音来解释。你可以试着慢慢地发一个“哇”音，就会发现你是先说了一个“呜”，紧接着又说了一个“阿”，“哇”音正是由这两个音拼起来形成的。

那么怎样用电子方法来合成出一个哇音呢？先做一个极简单而方便的实验：请你连续发一个“阿”音，然后用手断续捂嘴，即适当改变口腔这个机械共鸣器或“滤波器”的谐振点，你就会发现虽然你一直发着一个单音“阿”，却产生了一个“哇”音的效果。这就说明一个平常的乐音（即一个有固定形状的非正弦波形），通过一个中心频率连续可变的滤波器时，就可能产生出哇音来。从这个道理出发，我们可以设计一个电子滤淡器电路，使之与上述“口腔滤波器”的动作过程相对应，就能获得电子“哇”音。

图1是一个最简单的哇音电路，可供初学者实验之用。这是一个含有两级RC移相网络（C\(_{2}\)W及C1R\(_{b2}\)）的负反馈放大器电路。由于两级RC移相网络不可能对所通过的信号同时实现相移180°及增益大于1两个条件，只能在不足180°相移的某频率上才有较高的增益，故这个电路在工作时是不会产生自激的，但却能在与移相元件参数有关的某个频率上有最大增益。因此可以看出图1是一个简单的带通滤波器，当改变图中电位器W的阻值时，就可以改变这个带通滤波器的中心频率。当W阻值较大时，谐振频率在低端（相当于发阿音时捂着嘴），我们可以得到“呜”音；当W阻值变小时，谐振点向高频端滑动，电路则输出“阿”音信号。所以如果把某一乐音信号经Rs送入这个电路，同时用手反复转动电位器W，就可以从C\(_{3}\)右端输出“哇”音（呜一阿=哇）的电信号了。这个电路虽然简单，但有两个主要缺点：一是滤波器的带通作用不十分明显；二是哇音是用手控方式实现的，不便于和电子琴的演奏同步起动，操作也不方便。

图2是一个较完善的实用电路。图中的BG\(_{1}\)、BG2等元件购成了带通滤波器，其中BG\(_{2}\)是一级带有自举作用的（C4、R\(_{4}\)）射极跟随器，可增强滤波器在谐振频率点处的放大作用，于是使带通特性更加明显。BG1的上偏置电阻R\(_{5}\)改接到BG2的发射极（R\(_{6}\)上端），可提高电路的稳定性。图中用BG4等元件构成的一级其作用是代替了图1中的哇音电位器W，并增加了一些元器件来控制 BG\(_{4}\)内阻的变化。整个电路的工作原理如下：从A点送入待处理成哇音的音频信号（用琴键控制），从B点送入键控电压。要求每当按动任一琴键时，能都在B点产生一个方脉冲，这就是键控脉冲。为了得到哇音，带通滤波器的中心频率应该按图3a的规律变化，即当音乐信号送入A端后，首先较快地从较高的中心频率下降到较低的中心频率，以较快产生出一个“呜”音，然后又较慢地上升到原先的中心频率处，以产生从“呜”到“阿”的拼音过程。为了达到这个目的，要求晶体管BG4的等效电阻按图3b的规律变化，也就是说要求BG\(_{4}\)的基极控制电压应按图3c所示的过程变化。

图2电路开始工作之前，先调节电位器W\(_{1}\)，使BG4充分导通而具有较小的内阻，这时带通滤波器就谐振于较高的频率上，发出“阿”音。当拉下某一琴键时，原先处于截止状态的BG\(_{3}\)就受正的键控脉冲的作用而突然导通。但由于C7原先已充有一定的电压，此时要通过阻值较小的R\(_{1}\)0。以时间常数R10C\(_{7}\)放电。所以BG4的基极电压先以某一速度较快地下降到一个较低的电位，使BG\(_{4}\)内阻变大，产生了“呜”音，然后由于C6的容量较小，对键控方脉冲起到了微分作用，所以BG\(_{3}\)又较快截止，C7又通过W\(_{1}\)、Rll以较快的速率充电，使BG\(_{4}\)基极电位逐渐升高，BG4内阻逐渐减小，滤波器中心频率又滑向高频端，产生了“阿”音，由于上述过程是连续进行的，所以就拼出了一个完整的“哇”音。

图2电路的调试并不复杂，但为了得到最满意的效果，还是要耐心一些。

1.静态调试：选择R\(_{5}\)阻值，使BG1的集电极电压U\(_{c1}\)约为（0.4～0.5）Ec，此时U\(_{e2}\)应接近Uc1－0.6V。然后把一个非正弦信号（如锯齿波、三角波、方波等）由A点送入，在C\(_{5}\)右端按上一个小功率放大器，以便监听效果。反复来回旋动电位器W1，应能听到哇哇音效果。如果感到不悦耳，则可能是输入信号过强，可增大R\(_{1}\)试一试。如果改动R1阻值毫无效果，应检查电路是否连接正确，或更换BG\(_{4}\)试一试。

2．动态调试：先将电位器W\(_{1}\)滑臂旋至最低位置（则靠近接地端），然后逐渐向高电位方向移，开始可能一直听到“呜”音，从某一点起才开始向“哇”音变化。继续旋动W1滑臂，直到哇音完全变成“阿”音为止。此时用镊子或改锥的金属部分将BG\(_{3}\)的集电极和地作断续短路，看是否有较好的哇音产生。如果感到“呜”音拖得太长，可适当减小C7的容量；如果感到“呜”音有些发闷，可将W\(_{1}\)滑臂稍微向高电压方向调一调；如果感到所发的不像“哇哇”音，而像“嘛嘛”音或像“吧吧”音，可加大R7试一试；如果感到滤波器中心频率滑移太小，以致不能从呜音充分变化到阿音，可减少R\(_{14}\)或加大R13试一试。

3．键控调试：临时把B点与+E\(_{c}\)端短接碰触一下，即模拟给B端输入一个键控脉冲电压信号，应能听到较满意的哇哇音；如果没有效果。应检查BG3是否质量太次，也可适当减小R\(_{8}\)阻值（但不可减小到零欧）或增大C6、R\(_{9}\)数值试一试，直至满意为止。在试听过程中，也可通过微微变动W1阻值来获得好的效果。图4为图2的印刷电路板图，可供制作时参考。

关于如何产生方波键控电压，这与具体电子琴的键控电路及琴键触点结构有关，这里不另叙述。

为了取得满意的效果，还应注意如下几点：

1．送入滤波器输入端的信号必须是非正弦波，即必须是有较多高次谐波成分（最好同时包含奇次和偶次谐波）的波形，否则滤波器的输出信号将只有音量的变化而没有频谱成分的变化，这是产生不了哇音的。

2．送入滤波器的信号频率应尽可能与人声唱“哇”音的频率相近，即约在200～800赫的频率范围。

3．滤波器的中心频率的滑移范围，最好能大于1～2个信频程，并尽量在人声发哇音的频率范围中滑移（可以通过调整C\(_{2}\)、C3的容量来达到目的。容量越大，中心频率越低）。

图2电路电可以用在电吉它上，使普通电吉它产生哇哇音。为此只需把BG\(_{3}\)及其以左的电路元件全部省掉，在R10到地之间接一个可以将其短路到地的脚踩开关即可。使用时将电吉它的输出信号接入A端，C\(_{5}\)的负极一端接向吉它的放大器，照习惯方法演奏，在需要产生哇音时，和着节拍踩动那个开关即可。（田进勤）