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