Электроника для начинающих (2-е издание)

Чтобы упростить картину, представьте шар на веревке, вращающийся вокруг центральной точки, как показано на рис. 5.48. Не будем учитывать гравитацию, сопротивление воздуха и другие отвлекающие факторы. Просто измеряйте высоту подъема шара и делите ее на длину веревки через равные интервалы времени, пока шар движется по кругу с постоянной скоростью. Отобразите результаты в виде графика, и у нас получится синусоида, показанная на рис. 5.49. Заметьте, что когда шар движется по кругу ниже своей исходной горизонтальной линии, мы считаем это расстояние отрицательным, и таким образом синусоида также становится отрицательной.

Рис. 5.48. Вы можете нарисовать синусоиду с помощью простых геометрических соотношений

Почему эта специфическая кривая встречается в природе во многих случаях и связана с разными явлениями? Причины этого кроются в физике, но я предоставляю вам самим разобраться в этой теме, если она вам интересна. Если вернуться к воспроизведению звука, то для нас важны следующие моменты:

• Статическое давление воздуха вокруг нас называется атмосферным давлением. Оно возникает вследствие притяжения воздуха под действием сил гравитации. (Да, воздух также обладает массой.)

• Почти любой звук представляет собой два последовательных участка сжатия и расширения: с давлением выше и ниже атмосферного – совсем как волны в океане.

• По аналогии мы можем изобразить волны сжатия и расширения как напряжение, амплитуда которого меняется от максимума к минимуму и обратно (рис. 5.49).

• Любой звук можно разложить на совокупность синусоидальных волн различной частоты и амплитуды.

• И наоборот: если вы сведете вместе правильно подобранные звуковые синусоидальные волны, то сможете создать абсолютно любой звук.

Рис. 5.49. Синусоидальная звуковая волна, создаваемая любым инструментом, заставляющим воздух вибрировать, например флейтой. Это приятный и гармоничный звук

Предположим, два звука воспроизводятся одновременно. На рис. 5.50 частота одного сигнала выше, чем другого (показаны две синусоидальные кривые с разным периодом). Когда эти два звука распространяются как волны сжатия в воздухе или как переменные электрические токи по проводу, их амплитуды складываются и создают более сложную кривую, которая изображена черным цветом. Теперь попробуйте вообразить сложение десятков или сотен различных частот, и вы получите представление о сложной звуковой волне какого-либо музыкального фрагмента.

Рис. 5.50. Когда две синусоидальные волны генерируются одновременно (например, двумя музыкантами, играющими на флейтах), объединенный звук представляет собой сложную кривую

Рис. 5.51. Прямоугольный сигнал, формируемый таймером 555, который резко включается и выключается

Таймер 555 в режиме мультивибратора генерирует прямоугольную последовательность. Это связано с тем, что выход таймера резко переключается с низкого на высокий уровень и обратно. Результат показан на рис. 5.51. Синусоидальный сигнал на слух воспринимается мягко и мелодично, поскольку он изменяется плавно. Прямоугольная последовательность звучит резко и сопровождается искажениями. На самом деле такой сигнал содержит гармоники, т. е. частоты, которые в несколько раз превышают основную частоту.

Поскольку прямоугольная последовательность содержит высокочастотные гармоники, она удобна для проверки звуковых фильтров. Фильтр нижних частот, который пропускает только нижние частоты, будет уменьшать искажения, «скругляя углы» прямоугольного сигнала.

Немного исказим звучание музыки

Возможно, вы задаете себе такой вопрос: если микросхема LM386 является усилителем звука, то сможет ли она усилить музыку? Да, для этого она и предназначена. Вы можете проверить это самостоятельно, используя любое аудиоустройство с выходом для наушников.

Имейте в виду, что микросхема LM386 – это одноканальный усилитель, поэтому вы не сможете услышать оба аудиоканала вашего плеера. Чтобы подключиться к одному из них, возьмите кабель с миниатюрными аудиоразъемами на концах. Отрежьте один из разъемов, снимите изоляцию, и вы обнаружите оплетку из тонких проводов, которые являются экраном, предназначенным для подключения к шине заземления. Внутри оплетки находятся два проводника, несущие сигналы от левого и правого каналов. Отрежьте один из них (неважно какой), но следите, чтобы оставшийся проводник не замкнулся с экраном.

Рис. 5.52. Аудиокабель зачищен, чтобы обеспечить доступ к его экрану и центральному проводнику

Снимите изоляцию с оставшегося проводника. Провода внутри очень тонкие, и вам будет проще с ними работать, если вы скрутите и спаяете жилки вместе. Желаемый результат показан на рис. 5.52.