Tricky Circuit

Частота, форма імпульсів і висота звуку

Склади тон із двох рівнів

Висота звуку описує, наскільки він високий чи низький. Частота f рахує цикли за секунду; Hz (hertz) — герц, один цикл за секунду. Прямокутна хвиля перемикається між 0 і V; при 50% це симетричний меандр (square wave). Заповнення D — відсоток високого рівня. Період T — один цикл; ms (millisecond) — мілісекунда, 1/1000 секунди.

Відкрити інтерактивний дослід

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТІЛ

Змінюй налаштування схеми, передбачай покази та перевіряй розв’язання завдання. Це навчальні моделі; припущення пояснено в кожному уроці.

Увійди, щоб зберігати прогрес. Прогрес гостя зберігається на цьому пристрої.

Відкрити лабораторію в повному вікні

Чому це працює

Piezo — piezoelectric, п’єзоелектричний: напруга змінює форму матеріалу, дозволяючи коливання й звук. Модель рахує час і середню напругу, не гучність або струм п’єзоелемента. Прослуховування — короткий тон браузера, не фізична модель п’єзо. Пристрої можуть звучати по-різному на одній частоті.

Piezo — скорочене piezoelectric, п’єзоелектричний: матеріал змінює форму від напруги й може коливати повітря, створюючи звук. V — високий рівень у вольтах, D — відсоток високого часу, Vmean — середнє за час. Зміна D змінює форму, не f. При 50% обидва рівні однаково тривалі.

Складність

  1. Збери · Збери

    Увімкни з f = 200 Hz, D = 50% та V = 5 V. Отримай T = 5 ms і Vmean = 2.5 V.

    Потрібна підказка?

    f = 200 Hz; D = 50%; V = 5 V → T = 5 ms; Vmean = 2.5 V

  2. Досліди · Зміни команду

    Задай f = 1000 Hz, D = 25% та V = 5 V. Отримай T = 1 ms і Vmean = 1.25 V.

    Потрібна підказка?

    f = 1000 Hz; D = 25%; V = 5 V → T = 1 ms; Vmean = 1.25 V

  3. Розв’яжи · Розв’яжи завдання

    Задай f = 500 Hz, D = 75% та V = 4 V. Отримай T = 2 ms і Vmean = 3 V.

    Потрібна підказка?

    f = 500 Hz; D = 75%; V = 4 V → T = 2 ms; Vmean = 3 V

Додаткові матеріали та картки схем

Склади тон із двох рівнів

Повторюване ввімкнення й вимкнення може стати писком. Спочатку передбач час на графіку, потім послухай частоту, якщо відтворення доступне.

T = 1000 / f ms; Vmean = V × D / 100

Рівень високий D% циклу, решту часу — нуль. Середнє дорівнює V, помноженому на цю частку. Частота задає повторення; звучання також залежить від пристрою.

Корисна закономірність

Подвоєння частоти вдвічі скорочує період: при 200 Hz це 5 ms, при 400 Hz — 2.5 ms. Висота імпульсів може лишатися незмінною.

За межами моделі

Справжній п’єзоелемент має механічні резонанси й залежить від частоти. Одна середня електрична напруга не показує рівень звуку.

Помилка, якої варто уникати

Середнє 2.5 V не означає постійні 2.5 V на проводі: хвиля чергує 0 і 5 V. Більша середня напруга не завжди означає гучніший тон.

При f = 200 Hz і V = 5 V зміни D з 50% на 25%. Що буде?

  1. T лишиться 5 ms; Vmean стане 1.25 V
  2. T стане 2.5 ms
  3. частота стане 100 Hz
Читати далі

Заповнення скорочує високу частину того самого циклу. Середнє падає, частота незмінна.

Збери

Задай 200 Hz, 50% та 5 V. Рівні високий і низький відрізки дають середнє 2.5 V.

f = 200 Hz; T = 5 ms; Vmean = 2.5 V

Зміни команду

Задай 1000 Hz, 25% та 5 V. Цикл 1 ms, високий відрізок 0.25 ms, середнє 1.25 V.

f = 1000 Hz; T = 1 ms; Vmean = 1.25 V

Спробуй інший шлях

При 5 V і 50% порівняй 200 та 400 Hz, спершу передбачивши період. Потім лиши частоту й змінюй заповнення: розрізняй форму імпульсу та частоту повторень.

ti.com