作为信号发生器的音乐键盘
零件和材料
- 电子“键盘”(音乐)
- “单声道”(非立体声)耳机式插头
- 阻抗匹配变压器(1k Ω 到 8 Ω 的比率;Radio Shack 目录 # 273-1380)
- 10 kΩ 电阻
在本实验中,您将学习如何使用电子音乐键盘作为变频交流电压信号源。您不需要为此购买昂贵的键盘——但至少有几十个“声音”选择(钢琴、长笛、竖琴等)的键盘会很好。 “单声道”插头将插入音乐键盘的耳机插孔,因此请选择适合键盘尺寸的插头。
“阻抗匹配变压器”是一种小型变压器,很容易从电子供应商店买到。一个可能是从一个小的垃圾收音机里捡来的:它连接在扬声器和电路板(放大器)之间,所以很容易通过位置识别。
初级绕组的额定阻抗为欧姆 (1000 Ω),通常为中心抽头。次级绕组为 8 Ω 且没有中心抽头。这些阻抗数字与直流电阻不同,因此不要期望用欧姆表读取 1000 Ω 和 8 Ω——但是,1000 Ω 绕组会读取更多 电阻比 8 Ω 绕组大,因为它有更多的匝数。
如果实验中没有这样的变压器,普通的120V/6V降压电源变压器也能很好地工作。
交叉引用
电路课程 ,第 2 卷,第 1 章:“基本交流理论”
电路课程 ,第 2 卷,第 7 章:“混频交流信号”
学习目标
- 幅度和频率之间的差异
- 用电表测量交流电压、电流
- 变压器操作,升压
原理图
插图
说明
通常,在学校学习电子产品的学生可以使用一种称为信号发生器的设备 , 或 函数发生器 用于制作变频电压波形为交流电路供电。廉价的电子键盘是常规信号发生器的廉价替代品,并提供大多数信号发生器无法比拟的功能,例如产生混合频率 波浪。
要“接入”键盘产生的交流电压,您需要将插头插入耳机插孔(有时只是在键盘上标记为“电话”),并配有两根电线,用于连接到您自己设计的电路。当您将插头插入插孔时,键盘内置的普通扬声器将断开连接(假设键盘配备了一个),用于为该扬声器供电的信号将在插头线上可用。在这个特定的实验中,我建议使用键盘为音频“输出”变压器的 8 Ω 侧供电,以将电压升高到更高的水平。如果使用电源变压器而不是音频输出变压器,请将键盘连接到低压绕组,使其作为升压设备运行。键盘产生极低电压信号,因此本实验不存在电击危险。
使用便宜的 Yamaha 键盘,我发现“panflute”音色设置可以产生最真实的正弦波形。建议开始尝试这种波形或接近它的波形(例如长笛),因为它相对没有谐波(许多波形混合在一起,具有整数倍频率)。由于仅由一个频率组成,因此万用表测量的波形不太复杂。确保将键盘设置为按住任意键时音符会持续的模式 - 否则,波形的幅度(电压)将不断变化(第一次按下该键时为高,然后迅速衰减到零).
使用交流电压表,直接从耳机插头读取电压。然后,读取变压器升高的电压,注意步进比。如果你的万用表有“频率”功能,用它来测量键盘产生的波形的频率。在键盘上尝试不同的音符并记录它们的频率。当您激活不同的音符时,您是否注意到频率模式,尤其是彼此相似的键(注意键盘上从左到右重复的 12 键黑白模式)?如果您不介意在键盘上做记号,可以用黑色墨水在白键上写下赫兹频率,靠近手指不太可能擦掉数字的顶部。
理想情况下,在尝试不同频率(键盘上的音符)时,信号幅度(电压)不应发生变化。如果你上下调节音量,你会发现幅度的变化对频率测量几乎没有影响。幅度和频率是交流信号的两个完全独立的方面。
尝试将键盘输出连接到 10 kΩ 负载电阻(通过耳机插头),并用万用表测量交流电流。如果你的万用表有频率功能,你也可以测量这个电流的频率。它应该与任何给定音符(键盘键)的电压相同。
相关工作表:
- 混合频率信号工作表
工业技术