鍵盤式電子琴聲音豐富、優(yōu)美,有變音裝置,能發(fā)出多種不同的音色,可以作為獨(dú)特的樂器進(jìn)行演奏,還能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的風(fēng)琴、鋼琴供音樂課教學(xué)。傳統(tǒng)樂器的聲音是通過機(jī)械的方法產(chǎn)生的,電子琴的聲音是用“電”產(chǎn)生的。附圖21是一般電子琴結(jié)構(gòu)原理的方框圖。
振蕩器是根據(jù)需要產(chǎn)生一定頻率的振蕩信號(hào),振蕩信號(hào)通過分頻器分解成不同頻率的信號(hào)輸送到放大器,放大器將信號(hào)放大,推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。鍵盤實(shí)際是一些開關(guān),如果沒有鍵盤,許多種頻率的信號(hào)一齊進(jìn)到放大器里,通過揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音就會(huì)亂七八糟,不成音樂。按下鍵盤的一支鍵,就等于接通一只開關(guān),只允許某一種頻率的信號(hào)通過到放大器里去,揚(yáng)聲器就發(fā)出一個(gè)音來。這樣,按照一定的演奏規(guī)律來按鍵,就能奏出美妙的音樂來。電源的任務(wù)是給各部分供電。
下面進(jìn)一步介紹振蕩器和分頻器的工作原理。振蕩器一般用LC電感三點(diǎn)振蕩電路。如果忽略晶體管、電阻等因素的影響,則它的振蕩頻率f可由下式?jīng)Q定:
只要適當(dāng)選擇電感L和電容C的數(shù)值,就可以得到所需要的信號(hào)頻率。分頻器是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路,即晶體管BG1導(dǎo)通、BG2截止和BG1截止、BG2導(dǎo)通兩種穩(wěn)定狀態(tài)。如果在它的輸入端輸入一個(gè)信號(hào)脈沖,它就翻轉(zhuǎn)一次,即由一種穩(wěn)態(tài)迅速變成另一種穩(wěn)態(tài),再輸入一個(gè)信號(hào)脈沖,它又會(huì)翻轉(zhuǎn)一次,還原成起始的穩(wěn)態(tài)。這樣,在它的輸入端輸入兩個(gè)信號(hào)脈沖時(shí),在它的輸出端就得到一個(gè)信號(hào)脈沖。就是說,輸出信號(hào)頻率比輸入信號(hào)頻率低一半,好像用2除過一樣,所以叫二分頻。
電子琴使用二分頻電路是音階規(guī)律的需要。音樂中的基本音階的頻率是按照一定規(guī)律排列的,以C調(diào)為例,音階中各音之間的頻率(單位為赫茲)關(guān)系是: 式中……。
可以看出,說明一個(gè)音的頻率剛好是比它低八度音的頻率的兩倍。所以,只要把一個(gè)音的頻率除以2就得到比它低八度的一個(gè)音的頻率。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)就需要使用二分頻電路。這樣,只要振蕩器產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)音的頻率信號(hào),如高音“1”的信號(hào),通過二分頻就產(chǎn)生中音“2”的頻率,再一次二分頻就產(chǎn)生低音“1”的頻率了。如果按照鍵盤上最高音組的頻率制作七個(gè)振蕩器,并將得到的七個(gè)音階信號(hào)分別二分頻,便可得到低八度的一組音階信號(hào);再次二分頻,就可得到再低八度的一組音階信號(hào)。依此類推,最后,就能得到鍵盤上所有的音階信號(hào)了。
不過,實(shí)際上需要制作12個(gè)振蕩器和更多的分頻器,因?yàn)橐唤M鍵盤中還有五支黑鍵。