声光兼具的电子节拍器

🏠 首页 《无线电》杂志 1999年 🔗 第10期 🔗 第33页 田进勤 🔗

学钢琴、小提琴,或者其它任何一种乐器,首先应保证节奏的准确。初学者尚不具备很好的乐感,必须借助于节拍器来当个“贴身指挥”。但机械式节拍器价格不菲,自制一个电子节拍器不仅价廉,而且新颖、多功能,何乐而不为?图1是笔者设计的一种电子节拍器线路,这个电子节拍器由拍点振荡器、拍型发生器、击拍声发生器、发光指示器及功率放大器等几个部分构成,下面分别叙述。

图1
图1 🔍原图 (1188×687)

1.拍点振荡器

它是由一个六非门CD4069的三个非门和阻容元件构成的多谐振荡器,其振荡频率决定于(R2+RP)·C1的值,应该把它调节到0.7Hz左右,然后可以用电位器RP在一个宽阔的频率范围内调节,以满足音乐上从40拍/分到140拍/分的需要。

2.拍型发生器

这是本电路的核心部分,用一块十进制计数器集成电路CD4017来实现。节拍脉冲发生器(即拍点振荡器)输出的脉冲加在4017的输入端CP上,4017就开始工作。按下复位按钮SB,使4017的复位端R得到一个高电位,此时它的输出端Q0将变为高电位。然后放开SB,此后它的输出端上的高电位就由Q1开始,并依次转移到Q2……Q4。设计中安排了3种最常用到的拍型,即2/4、3/4和4/4。现在先假定把拍型转换开关S3拨在2/4的位置,这样当按了SB并放开后,第一个变为高电位的是Q1,它所引起的结果是:①把发光二极管VD8点亮;②经过由C2和R12组成的微分电路把这个高电位的前沿变为一个尖脉冲,经二极管VD4和R14去触发上面一路击拍声发生器电路(在下面说明),使其发生一个类似中音木鱼的声响,并经由C9和R18送到功率放大器,使扬声器发出“乓”的一声,完成了第一拍声响。

接下来,当拍点振荡器的第二个脉冲送到4017的CP脚时,它的输出端的高电位从Q1转移到Q2。此时从Q2上来的高电位经过VD5加到4017的复位端,令其再从头开始工作,于是Q0变为高电位。类似的分析可以知道,此时Q0上的高电位将使发光二极管VD11点亮,同时使第二个击拍声发生器发出一个类似高音木鱼的声响“哒…”,完成了第二拍的发音。

以后的过程就是不断重复这两个声音和与之相对应的两个发光管VD8和VD11的点亮,“乓—哒—乓—哒—”的2/4拍型就能连续不断地运行下去。

现在把拍型转换开关S3拨到3/4位置。类似的分析可以知道,此时在按了复位按钮SB后,拍点脉冲将使Q1、Q2和Q3依次变为高电位,并依次点亮VD8和VD9并使击拍声发生器发出“乓—哒—”两声。当Q3变为高电位时请注意:它又会使4017复位,于是Q0变为高电位,VD11发光,Q0的高电位同时经C3和R9组成的微分电路变为一个触发脉冲,令第二个击拍声发生器发出一个“哒”的声响,完成了第三拍的发音。

整个过程周而复始,就产生了“乓—哒—哒—,乓—哒—哒—”的3/4拍型效果。

关于4/4拍型如何完成,读者可自行分析。

3.击拍声发生器

这是一个由双T网络和一个非门实现的它激式音频振荡器。图1所示的双T网络由两个T形网络并联而成:一个是由两个电阻R16、R17和一个电容C8构成的低通滤波网络,另一个是由两个电容C6、C7和一个电阻R15构成的高通滤波网络。把它们并联在一起形成了一个“带阻滤波器”,阻止某一特定频率通过。可是,现在我们是把它接在一个非门的输入端和输出端之间的,这里的非门起着一个反相放大器的作用,因此那个双T网络就起到了另一个特殊的作用:对所有频率引入深度的负反馈,唯独不反馈被它所阻止通过的那个频率,其结果是将这个特殊的放大器电路变成了一个“高Q值的带通滤波器”。它的Q值是如此之高,以致于受不得一点骚扰(它激),因此当有一个脉冲加到它的某一个结点(在本图中是加在两个电容之间)时,电路就会产生一个声频振荡。不过这个振荡不能持续不断,它会很快衰减下来,于是我们就听到了像是打鼓或敲木鱼的声音(视电路参数的大小而定)。

4.发光指示器和功率放大器

这部分电路很简单,需要说明的是:①使用光指示可以帮助您识别当前使用的拍型;②假如您要对自己的演奏进行录音,可以用开关S2把节拍器的声音关掉,只要注视着这4个发光二极管的发光状态,就同样可以按其“指挥”的速度进行演奏。还要说明的是,这4个发光管位置安排可是笔者的特别用心,它不像一般节拍器中当2/4拍型时是前两个灯轮流发光,而是第一个和第四个轮流发光,这样您就是站在远处,也能清楚地看到它的光指示效果(因为它们之间的距离最大)。在使用3/4拍型时,安排的对应发光管是VD8、VD10、VD11,这样的分配方式使您很容易判别出3/4拍型的强拍VD8和两个弱拍VD10和VD11,因为它们中间隔了一个不发光的VD9。各种拍型的光指示状态见图2。(田进勤)

图2
图2 🔍原图 (474×308)