专利名称：普及型电子定音器的制作方法
技术领域：
本发明涉及乐音基音测量装置的改进。
在现有技术中给弦乐器定音所使用的辅助装置有定音哨和共振频率计两种。用定音哨定音时，定音的准确度受使用者听力的限制。这对许多初学者十分不便。共振频率计由于使用不便，一般乐器使用者很少采用。
在现有技术中，用电子测量手段测量频率的方法主要有以下四种1、先将频率信号转化为一模拟信号(如电平)，再对该模拟信号进行测量和显示。
2、采用差频或拍频法。
3、利用示波器进行测量和显示。
4、利用计数器测频(和测周)的方法。
方法1电路结构简单，但采用电平表显示会产生读数误差。电平表本身也容易损坏，方法2不能指示频偏方向。方法3由于需要使用示波器而不能普及。方法4最为优越，但电路较复杂，数字式显示对乐音基音测量也不是最佳显示方式。
本发明的任务是提出一种具有足够的测量精度并满足普及性要求(造价低。携带和使用方便、耗电省、显示直观)的弦乐器定音用音高指示装置。
普及型电子定音器的电路原理图如附图
所示。它由A－－麦克风和音频放大器、B－－整形电路、C－－标准信号发生器、D－－频偏指示电路构成。它采用的测频电路与现有技术不同的特征在于1、整形电路B由单级改进了的省电型互补晶体管单稳触发器担任。(在现有技术中，整形电路通常由滤波器、双稳触发器、微分电路、单稳触发器四部分电路组成)。2、频偏指示电路D由两个在输入端接有记忆电容的省电型互补晶体管单稳触发器构成。它能完成频率比较功能并直接为指示频偏方向的两个发光二极管提供工作电流。
在电路工作时，被测乐音信号经麦克风和音频放大器A传送到单稳触发器B。
单稳触发器B与普通省电型互补晶体管单稳触发器的区别在于1、输入的触发信号不是直接加在BG3的基极而是加在附图所示的a点，使触发信号电压和定时电容C1上的电压迭加后作用于BG3的发射结。2、增加了BG5、C2、R1、D1四个元件。其中D1用来隔离单稳触发器的输入端和输出端。BG5为C1提供放电通路。R1和C2决定BG5的导通时机。
如果R1＝0，C2＝0，在输入信号的正半周，单稳电路被触发，输出一个脉冲，由于这时BG5截止，C1不能放电，使电路不能再触发，直到信号的负半周到来。BG5才导通并处于饱和状态。C1迅速放电使电路完成恢复过程。等到信号的下一个正半周到来。电路又开始重复前述的过程。
由上面的分析可以看出BG5的引入使电路的恢复时间随信号周期改变，保证信号每变化一个周期，触发器只被触发一次，且输出脉冲的宽度和幅度不受输入信号的影响。因此把电路B在R1＝0，C2＝0的形式称为具有浮动恢复时间的省电型互补晶体管单稳触发器。它能使信号的整形一次完成。
有些乐器发出的乐音信号的波形相对基频正弦波有较大地偏离。在基频信号的正半周，瞬时振动幅值可能是负值，从而使整形电路误触发。但乐音信号的这种偏离主要由于谐波的影响，故有两个特点1、乐音信号仍以基频的周期规律变化。2、产生有害偏离的幅度和宽度都较小。在这种情况下，适当选取R1和C2的值，使BG5在输入信号具有一定的幅度和宽度的条件下导通。从而抑制了谐波的影响，保证了电路在谐波幅度较大时也能正常工作。当然这样电路也复杂了一些，甚至要求在给乐器不同弦定音时，用开关更换接入电路的R1值。在给拨弦乐器(如吉它)定音的定音器中取R1＝0、C2＝0即可获得满意的效果。但在谐音丰富的小提琴上使用的定音器则要认真设计R1和C2的值。由于电路B在R1和C2不为零时具有选择恢复时机的功能，故称之为具有选择恢复时机机功能的省电型互补晶体管单稳触发器。
整形电路的输出为两列重复频率与被测乐音基频相同的极性相反的针状脉冲。正脉冲由BG4的集电极取出，经限流电阻R3给记忆电容C3充电，负脉冲由BG3的集电极取出。为记忆电容C4提供放电电流。
标准信号发生器C是一个省电型互补晶体管窄脉冲发生器。它产生两列具有一定重复频率(该频率由开关K的动触点的位置决定了)的极性相反的针状脉冲，正脉冲由BG11的集电极取出，经限流电阻R4为记忆电容C4充电；负脉冲由BG12的集电极取出，为记忆电容C3提供放电电流。
BG6和BG7构成一省电型互补晶体管单稳触发器，为一个绿色发光二极管提供工作电流。BG8和BG9构成另一个省电型互补晶体管单稳触发器，为一个红色发光二极管提供工作电流。BG10和R5、R6为两个触发器置定触发电位。
当整形电路B输出脉冲的频率和标准信号发生器C输出脉冲的频率相同时，记忆电容C3和C4都在交替充电和放电，使BG7和BG9的基极电位交替出现低电平(该电平由BG3和BG12的饱和压降决定)和中电平(该电平由R3、R4和电源电压决定)。由于这两个电平都低于D中两个触发器的触发电位。故两个触发器处于稳定的截止态。两个发光二极管均无工作电流而不发光，表示被测乐音已调准，相对标准频率的偏移小于允许误差。
当整形电路B输出脉冲的频率大于标准信号发生器C输出脉冲的频率时，在记忆电容C3上，相邻的两次放电脉冲之间，有时会出出现两个充电脉冲。从而使BG7的基极出现一短时高电平，R5和R6的阻值的选择使D中两个触发器的触发电位在中电平和高电平之间，于是BG7和BG8所构成的触发器被触发，由BG7的集电极输出一个脉冲(该脉冲的幅度由R7决定，宽度由R8控制)使绿色发光二极管发光。在BG7的基极每秒钟所出现的高电平的次数等于被测信号和标准信号的频率差，在该频率差较小时(如小于3赫兹)，发光二极管的闪光频率等于被测信号和标准信号的频率差。
当整形电路B输出脉冲的频率小于标准信号发生器C输出脉冲的频率时，在记忆电容C4上，相邻的两次放电脉冲之间，有时会出现两个充电脉冲，从而使BG9的基极出现一短时高电平，于是由BG9和BG8构成的触发器被触发，由BG9的集电极输出一个脉冲(该脉冲的幅度由R10决定，宽度由R9控制)使红色发光二极管发光。在被测信号和标准信号频率差较小时，闪光频率同样等于其频率差。
在无被测信号时，C3始终处于低电平，C4始终保持高电平，标准信号脉冲经R4和C4滤波(减小了幅度，增加了宽度)加到BG9基极，由于该信号周期远小于指示电路的恢复时间，故BG9的作用相当于一个脉冲放大器，把输入信号放大，使红色发光二极管发出弱光(输入脉冲虽然经过滤波，但宽度仍较小，发光二极管的工作电流平均值小于正常工作电流)。
普及型电子定音器的供电电源可采用高于3伏的直流电源，最好采用4.5伏到6伏的干电池供电。如果电源电压小于4.5伏，则对BG3、BG12、BG10的饱和压降的要求会提高。若电源电压高于6伏，则对BG3和BG12的发射结反向击穿电压的要求会提高。这样都会提高整机生产成本。
普及型电子定音器在无输入信号时，整机平均电流小于5毫安。在输入信号和标准信号频率不同时平均电流小于8毫安。在输入信号和被测信号频率相同时平均电流小于3毫安。瞬时电流的最小值可小于1毫安，最大值可以大于35毫安。故对音频放大器要采取良好的滤波措施。
在标准信号发生器C中采用一单刀六掷开关改变接入电路的定时电阻(附图中开关K)，从而改变标准信号的频率，以满足给多弦乐器定音的要求。
当窄脉冲发生器输出脉冲和整形电路输出脉冲的宽度都小于1微秒时，该电路的分辩能力在880赫兹时优于1.5音分。在1760赫兹时优于3音分，在3520赫兹时优于6音分，而使用定音哨定音时，一般乐器使用者的听力只能分辩20音分左右，专业人员最多能分辩10音分的高音高差别。
由前面的介绍可以看出，本发明提出的电子定音器具有电路结构简单，对元件和生产工艺无特殊要求，无易损元器件、耗电省、使用方便，测量精度高等几项优点。
权利要求1.一种普及型电子定音器，它包括A--麦克风和音频放大器，B--整形电路，C--标准信号发生器，D--频偏指示电路。其特征在于(1)整形电路B由单级省电型互补晶体管单稳触发器构成；(2)频偏指示电路由两个输入端接有记忆电容的省电型互补晶体管单稳触发器构成。
2.一种按权利要求1所述的普及型电子定音器，其特征在于其整形电路B由单级具有浮动恢复时间的省电型互补晶体管单稳触发器构成。
3.一种按权利要求1所述的普及型电子定音器，其特征在于其整形电路B由具有选择恢复时机功能的省电型互补晶体管单稳触发器构成。
专利摘要本实用新型涉及乐音基音测量装置的改进。本实用新型采用比较法对乐音基音频率进行判定，并使用两个不同颜色的发光二极管指出出被测乐音的音高相对标准音高的偏离方向。由于改进了整形电路和频偏指示电路，从而具有电路结构简单，使用方便，耗电省，显示直观等特点，测量精度能够满足乐器制作和维修专业的要求。
文档编号G10G7/00GK2041035SQ88219940
公开日1989年7月12日 申请日期1988年9月13日 优先权日1988年9月13日
发明者张为民 申请人:张为民