С.Сабуров

Описувана конструкція призначена для виконання як соло, так і музикальнорітміческіх партій у складі ансамблю. В силу своїх схемотехнических особливостей цей монофонічний синтезатор створює ефект поліфонічного звучання, що досягається за рахунок застосування комбінованого способу формування амплітудно-тимчасових і спектрально-часових характеристик. У ньому використана і синтезаторна, і органна технологія темброобразованія, що дозволило досить простими способами одержати гарні музично-естетичні параметри. Мінісінтезатор нескладний у налагодженні, володіє непоганою температурною стабільністю музичного ладу, дозволяє підключити секвенсор безпосередньо до контактів клавіатури, що обумовлено її особливістю.

Основні характеристики мінісінтезатора

Синтезатор (рис. 1) складається з блоку клавіатури AI з контактами S1, блоку формування ладу U1, блоку тональних генераторів G1, формувача базового спектру 1) 2, формантного блоку ZI,

Рис. 1. Структурна схема мінісінтезатора генератора шуму G2, низькочастотного генератора G3, генератора обвідної G4, керованого фільтра Ζ2 і підсилювача А2, керованого напругою.

Блок клавіатури (БК) А1 виробляє послідовне опитування клавіш і визначає крайню праву з натиснутих (права мажоритарного). Позиційний код натиснутоюклавіші перетвориться в частоту проходження імпульсів початкової установки (ІНУ) блоку формування ладу U1. Крім цього, БК видає сигнал «Строб», який сигналізує про натиснути та утримувати будь-який з клавіш, а також блокує блок U1 після відпускання клавіші, чим забезпечує «запам’ятовування» тони.

Блок формування рядків (БФС) Ш перетворює частоту проходження ІНУ в експоненціально залежне від неї керуюча напруга клавіатури (УНК), яке надходить до блоку тональних генераторів G1. Масштабування експоненційної характеристики УНК дозволяє сформувати темперований ряд напруг, а отже, і частот, однозначно пов’язаних з позиційним номером опитуваних клавіш.

Крім того, в БФС з появою імпульсу «Запис» з блоку клавіатури відбувається «запам’ятовування» УНК · Тут же здійснюються інтегрований за часом перехід від тону до тону («портаменто»), плавне ручне масштабування шкали частот в межах однієї октави («гліссандо») і модуляція УНК синусоїдальною напругою низькочастотного генератора G3 («частотне вібрато»).

Блок тональних генераторів (БТГ) G1 перетворює УНК в напруга звукової частоти. Наявність в БТГ декількох генераторів, керованих напругою і мають невелику взаємну расстройку, дозволяє отримати «Хорус» -ефект. А через те, що один з генераторів блоку має расстройку в музичний інтервал «квінта» 11 / 2 тони, при бажанні можна реалізувати ефект двузвучія.

Блок формирователей базового спектру (БФБС) U2 складається з декількох лінійок подільників частоти і формирователей скважности, підключених до відповідних генераторам, керованих напругою. Виходи всіх дільників і формирователей з’єднані з комутатором, якими вибирають розряд дільника частоти (цим визначається інтервал частотної шкали, відповідний імітованого інструменту) і форму сигналу – «меандр» або імпульси (від цього залежить базовий спектр інструменту).

Формантний блок (ФБ) ΖΙ являє собою набір активних і пасивних фільтрів з фіксованими, заздалегідь підібраними частотами зрізу. На відміну від БФБС, де в основному задається щільність і позиційне розташування гармонік спектру, тут відбувається формування обвідної спектра.

У даному мінісінтезаторе для імітації інструментів струнної групи використовуються пасивні фільтри, а для дерев’яних духових – активні ФНЧ. Характеристики фільтрів підібрані дослідним шляхом.

Керований фільтр (СФ) Ζ2 призначений для створення характерною синтезаторної динаміки спектра і шумових ефектів. Він може виконувати функції фільтра нижчих, вищих частот і смугового фільтра. В якості вхідних використовуються сигнали, що надходять з блоку U2, генератора шуму G2 або зовнішні. Частоту зрізу фільтра змінюють або вручну, або автоматично напруженнями з низькочастотного генератора G3 або генератора обвідної G4.

У вузлі Ζ2 передбачена також ручне регулювання добротності фільтру («резонанс»).

Керований напругою підсилювач (Уну) А2 модулює за амплітудою сигнали і формує тим самим амплітудно-часову характеристику вихідного сигналу.

Генератор обвідної (ГО) G4 є функціональним генератором, який виробляє керуючу напругу, за допомогою якого імітуються в часі процеси атаки і загасання реальних звуків.

ГО має два режими роботи: ручний і автоматичний. У першому цикл атака – загасання починається тільки після приходу з БК сигналу «Строб», т. Е. При натисканні клавіші. У другому режимі цей процес починається при натисканні кнопки «Старт» і автоматично поновлюється після закінчення процесу «Загасання сигналу». Ручний режим реалізується у двох видах: атака – загасання і атака – підтримка – загасання. У першому випадку тривалість амплитудного циклу не залежить від часу утримування клавіші, а визначається тільки заданими параметрами атаки і загасання. У другому випадку при натисканні клавіші відпрацьовується процес атаки, а потім рівень сигналу зберігається максимальним до тих ‘пір, поки вона не буде відпущена. І тільки після цього починається загасання сигналу. В автоматичному режимі підтримку не використовують.

Вихідна напруга ГО використовується, як зазначалося, в якості керуючого в блоці Ζ2, що дозволяє отримати ряд цікавих динамічних тембрових ефектів.

Низькочастотний генератор (НЧГ) G3 виробляє інфранизьких синусоїдальна напруга, амплітуду і частоту якого можна змінювати вручну. Ця напруга, вступаючи в блоки U1 і Ζ2, використовується там при реалізації частотного і тембрового вібрато.

Рис. 2. Принципова схема клавіатури

Генератор шуму (ГШ) G2 виробляє сигнал з рівномірною щільністю розподілу спектральних складових у звуковому діапазоні – «білий» шум. Цей сигнал використовується як базовий для обробки в керованому фільтрі з метою імітації природних шумових явищ (вітру, прибою, ударів грому і т. д.).

Зовнішні пристрої. Дана модель синтезатора має два входи, до яких можна підключити зовнішні пристрої. На один з них можна подати звуковий сигнал від органу, електрогітари, мікрофона і т. Д., Який потім піддасться обробці в каналі керований фільтр – керований напругою підсилювач, до іншого – підключити секвенсор.

Вхід секвенсора – це універсальна оборотна (вхід – вихід) 34-розрядна паралельна магістраль. Крім 30 розрядів, з’єднаних з контактами клавіатури, вона містить чотири окремі шини: «Загальний провід», «+5 В», сигналу «Строб» і сигналу «Пауза» від додаткової 31-й клавіші, яка використовується при стикуванні синтезатора з цифровим секвенсором, розробленим автором. Ця ж магістраль дозволяє підключити до синтезатора ножну клавіатуру, для чого на роз’єм заведена шина «+5 В», яка через резистори з’єднана з контактами ножний клавіатури (рис. 2). Остання вельми корисна в разі одночасної гри на двох клавішних інструментах (наприклад, електрооргані і синтезаторі).

Розглянемо принципові схеми блоків синтезатора.

На рис. 2 зображена схема клавіатури синтезатора з 30 клавіш, що становить 2 ‘/ 2 октави. Кожна клавіша механічно пов’язана з одним з пари нормально розімкнутих контактів. Верхні за схемою контакти з’єднані з шиною «Загальний провід», а нижні – з відповідними їх номеру входами мультиплексорів в блоці клавіатури D1. Якщо контакти розімкнуті, то на вхід мультиплексора поступає рівень логічної 1, якщо замкнуті – логічного 0.

Магістраль секвенсора і ножну клавіатуру підключають до нижніх за схемою контактам. Нумерація клавіш і входів БК починається з нижнього ДО (відповідає номеру 1).

Принципова схема блоку клавіатури наведена на рис. 3. На мікросхемі D1-DD5 зібраний задає генератор. Лічильники DI-DD10 і D1-DD11 формують адреси розрядів мультиплексорів опитування клавіатури. І крім того, лічильник D1-DD10 бере участь в організації тимчасового розділення сигналів «ІЗ», «Строб», «ІНУ», яке необхідно для правильної відпрацювання їх подальшими блоками, і у формуванні імпульсу «Початкова установка ».

Так як в синтезаторі застосовується принцип правої мажоритарності, то й опитування клавіатури відбувається справа наліво, т. Е. Від клавіш з великим нфмером до клавіш з меншим. Тому 8-розрядний лічильник на мікросхемах D1-DD10, Dl-DDil працює в режимі зворотного рахунку і при початковій установці всі його розряди приймають одиничне стан. Імпульс початкової установки видається з виходу елемента D1-DD 12.2 тільки в тому випадку, коли при опитуванні виявляється натиснута клавіша.

Виходи мультиплексорів D1-DD1 – D1-DD4 підключені до комутатора D1-DD6, який управляє сигналами з дешифратора на мікросхемах D1-DD7, D1-DD8. Дешифратор і комутатор забезпечують послідовне підключення мультиплексорів при опитуванні клавіатури. Елементи D1-DD12.1 і D1-DD12.2 поділяють в часі імпульси «ІЗ» і «Початкова установка». Елемент D1-DD14 дозволяє поява імпульсу «ІНУ» або після того, як лічильник встановиться в нульовий стан (коли немає натиснутоюклавіші), або після приходу імпульсу «Початкова установка» (запис логічної 1 при клавіші). Зі схеми видно, що частота проходження імпульсів «ІНУ» обернено пропорційна номеру натиснутої клавіші.

Сигнал «Строб» формується /? 5-тригером на елементах D1-DD13.1, D1-DD13.2. Він присутній на виході блоку клавіатури до тих пір, поки натиснута хоч одна клавіша, так як цей тригер встановлюється в нульовий стан імпульсом з виходу позички лічильника DI-DD11, що відповідає «пустому» циклу опитування клавіатури.

Застосування у вихідних каскадах блоку клавіатури елементів з відкритим виходом дозволило, використовуючи зовнішні резистори, сформувати двохполярні рівні імпульсів «ІНУ» і «ІЗ», необхідні для роботи аналогових ключів в блоці формування ладу.

Принципова схема блоку формування ладу представлена ​​на рис. 4. Принцип отримання темперованого ряду керуючих напруг клавіатури заснований на експоненційної залежності напруги розрядки конденсатора від часу.

Імпульс «ІНУ», який надходить з блоку клавіатури, відкриває електронний ключ на транзисторі U1-VTI і конденсатор U1-C2 заряджається приблизно до напруги 5 В. Після закінчення цього імпульсу ключ закривається і конденсатор U1-C2 розряджається через резистори U1-RI – U1-R3. При появі натиснутоюклавіші з блоку D1 на транзистори UI-VT2, U1-VT3, що працюють у ключовому режимі, надходить імпульс «ІЗ», який відкриває їх. При цьому відбувається запис поточного значення напруги на конденсаторі U1-C2 (з виходу повторювача на операційному підсилювачі UI-DAI) в аналогову комірку пам’яті, виконану на конденсаторі UI-C6 і повторителе на мікросхемі UI-DA2. Таким чином забезпечується зберігання цієї напруги при відпуску клавіші.

Рис. 3. Принципова схема блоку клавіатури

Після імпульсу пам’яті в блок VI знову надходить імпульс «ІНУ», і починається наступний цикл зарядки-розрядки конденсатора U1-C2. Це повторюється до тих пір, поки не буде відпущена натиснута раніше клавіша. За кілька циклів вдається зменшити помилку в запомненной конденсатором UI-C6 напрузі, яка неминуча через кінцевого часу поляризації діелектрика конденсатора.

Для зменшення похибки доцільно в якості U1-C2 і U1-C6 використовувати конденсатори серії ФТ з діелектриком з фторопласту, що мають, крім того, малий струм витоку. З тієї ж причини повторювачі переважно виконувати на операційних підсилювачах з польовими транзисторами у вхідних ланцюгах. І ще. Повторювачі повинні мати мінімальної власної похибкою – мати мінімальний теплової дрейф вихідної напруги.

Названим умовам задовольняють, зокрема, операційні підсилювачі серії К.816 (К816УД2А), у яких вхідний опір дорівнює 100 МОм, дрейф напруги зсуву – менше 20 мкВ / ° С. При заміні названих ОУ іншими слід взяти до уваги ці параметри.

Елементи U1-C3 – U1-C5 і U1-R4, що входять в ланцюг частотної корекції, попереджають самозбудження операційного підсилювача U1-DA1. Резисторами U1-R5-U1-R7 встановлюють нульове напруга зсуву на виході U1-DA1 при відсутності вхідного сигналу. Аналогічні функції виконують ланцюга U1-C7-U1-C9, UI-R9 і U1-R8, U1-R10, U1-R1I; U1-C11 – U1-C13, U1-R20 і U1- R19, U1-R21, U1-R22; U1-C14 – UI-C16, U1-R26 і U1-R25, U1-R27, U1-R28.

З резистора UI-R12 знімається керуюча напруга, необхідне для масштабування вихідного сигналу низькочастотного генератора

G3. Інтегрований перехід від тону до тону здійснюється ланцюжком RJ, UI-CI0. В операційному підсилювачі U1-DA3 відбувається модуляція керуючого напруги вихідним сигналом блоку G3- реалізується ефект «Частотне вібрато».

З виходу мікросхеми UI-DA3 напруга надходить на ланцюжок з резисторів UI-R24, R2, U1- R23. Переміщенням движка змінного резистора R2 з одного крайнього положення в інше можна зміщати лад інструменту в межах однієї октави. З частини резистора R2 напруга подається на вихідний каскад, виконаний на операційному підсилювачі UI-DA4 (неинвертирующий підсилювач) і транзистор UI-VT4 (підсилювач потужності). Посилення по потужності необхідно через те, що блок формування ладу одночасно підключений до чотирьох тональним генераторам.

На рис. 5 зображена схема блоку тональних генераторів. Логічні КМОП елементи (елементи І, АБО, І-НЕ, АБО-HE) характеризуються термостабільним порогом спрацьовування і здатністю працювати з негативною зворотним зв’язком в режимі посилення аналогових сигналів в широкому діапазоні амплітуд. Ці властивості, а також можливість зробити блок тональних генераторів досить компактним, зумовили вибір мікросхем К176ЛА7 в якості базових елементів генераторів.

Рис. 5. I ΙριιιιιυιιιπππΜκΐΗ схема б.кжн тональних генераторів

Тональні керовані напругою генератори (їх чотири) побудовані за класичною схемою «інтегратор-компаратор». Всі вони аналогічні, тому на схемі зображено детально тільки один з них. На елементі G1-DD1.1 зібраний інтегратор, на G1-DD1.3 і G1-DD1.4 – компаратор. Інтегратор перетворює керуючу напругу в зарядний струм конденсатора G1-C2, що визначає час, за який вихідна напруга інтегратора досягне порогу спрацьовування компаратора. При спрацьовуванні на виході компаратора з’являється негативний перепад напруги, який через

Рас. 6. Принципова схема блоку формування базового спектру діод GI-VDI надходить на вхід інтегратора. Як тільки вихідна напруга інтегратора перевищить поріг спрацьовування компаратора, на виході останнього з’являється логічна 1. При цьому знімається блокування інтегратора і процес повторюється. Таким чином керуюче напруга клавіатури (УНК) перетвориться в імпульсну послідовність.

Ланцюжок GI-CI, GI-R3 запобігає самозбудження генератора. Підлаштування резистором GI-R5 встановлюють початкове значення частоти керованого напругою генератора. Підлаштування резистором G1-R1 масштабують керуючий струм. Дільник G1-R6, GI-R8 визначає поріг спрацьовування компаратора, резистор GI-R10 – його гистерезис.

Так як три з чотирьох тональних генераторів блоку GI налаштовані в унісон, то, щоб виключити їх взаємну синхронізацію, всі генератори живляться від джерела – (- 12 В через LC-фільтри: G1-L1. G1-C3; G1-L2, G1-C6; G1-L3, GI-C9; G1-L4, GI-C12. Конструктивно бажано генератори відокремити один від одного екраном.

Блок формування базового спектру (рис. 6) являє собою набір найпростіших подільників частоти і формирователей імпульсних сигналів. Як базові використовуються сигнали двох видів.

«Меандр» є базовим спектром для імітації груп дерев’яних інструментів (флейта, фагот і т. Д.), Імпульсний сигнал-для групи струнних смичкових інструментів (скрипка, віолончель і т. Д.). Виходи унісон формирователей об’єднуються на перемикачах 5Л / – SA4, що дозволяє при їх включенні отримувати ефект, заснований на некорельованої частоті і фазі сигналів генераторів I, II, III в блоці G1. Резистори U2-R2-U2-R24 обмежують струм при включенні тумблерів «Хор. ефект ».

За відсутності лічильників К176ІЕ2 замість них можна використовувати послідовно включені тригери К176ТМ2.

Одиночні і групові сигнали з блоку формування базового спектру надходять в формантний блок ZI (рис. 7). Спектр струнних смичкових інструментів оптимізують за допомогою пасивних фільтрів на елементах Z1-CI0 – ZI-C13 і ZI-R13 – Z1-R16, а спектр дерев’яних духових – активних фільтрів нижчих частот, виконаних на базі операційних підсилювачів ZI-DA1 і ZI-DA2. Виходи всіх фільтрів об’єднані і через регулятор рівня R12 підключені до керованого напругою підсилювача А2. Перемикачі S ^ 5 – SAI4 дозволяють вибрати спектр імітованого інструменту.

Рис. 8. Принципова схема низькочастотного генератора

Рис. 9. Принципова схема генератора обвідної

Принципова схема низькочастотного генератора G3 наведена на рис. 8. Власне НЧ генератор зібраний на мікросхемі G3-DDI і майже аналогічний тональному генератору в блоці GI. Різниця тільки в тому, що діод замінений частотозадающіх резистором R3. Струм зарядки паралельно включених конденсаторів обумовлений амплітудою логічних сигналів, що надходять з виходу компаратора, і регулюється цим резистором.

З виходу елемента G3-DD1.1 знімається напруга трикутної форми. Підлаштування резистором G3-R3 встановлюють амплітуду вихідної напруги, резистором G3-R9 домагаються його симетричності щодо нульового рівня на висновках 7 і 8 блоку G3.

Так як приріст частоти тону від ноти до ноти зростає за експоненціальним законом, то таким же чином повинна збільшуватися і девіація частоти при реалізації ефекту частотного і тембрового «вібрато». Для цього в блок G3 введена система масштабування амплітуди, виконана на елементах G3-DAI і G3-DA2. Безпосередньо масштабування виробляється на інтегральному умножителе G3-DA1 шляхом перемноження вихідного сигналу функціонального генератора (на мікросхемі G3-DDI) та керуючого напруги, що надходить на висновок / блоку G3 з виведення 3 блоки U1. Низькоомним вхід «X» помножувача G3-DAI (висновок 9) з’єднаний з виходом генератора через узгоджувальний каскад на двухзатворном польовому транзисторі G3-VTI. Резистором G3-R5 встановлюють на цьому вході робоча напруга приблизно 4,5 В. Підлаштування резисторами G3-R12 і G3-R23 балансують помножувач (про те, як це роблять, буде розказано нижче). Керуюча напруга подають на вхід «Υ» помножувача (висновок 3) через узгоджувальний каскад, також зібраний на двухзатворном польовому транзисторі G3-VT3.

У розглянутому синтезаторі застосований ефект затримки «вібрато» щодо натискання клавіші: частотне або темброве «вібрато» з’являються лише після відпускання клавіші і збільшують свою глибину зі швидкістю, обумовленою опором змінного резистора R5. Цей ефект реалізується за допомогою транзистора G3-VT2.

При натисканні клавіші на затвори транзистора надходить сигнал «Строб», який відкриває його. Цим самим шунтируется керуючий вхід помножувача і ефект «вібрато» не виникає. Після відпускання клавіші сигнал «Строб» пропадає. Транзистор G3-VT2 закривається і управляє напруга починає «записуватися» в конденсатор G3-C7 з постійною часу, обумовленої опором резистора R5, що створює ефект затримки «вібрато». Діод VD1 забезпечує швидку розрядку конденсатора G3-C7 при наступному натисканні клавіші. Щоб отримати режим «безперервного вібрато», необхідно замкнути контакти вимикача SA15. У цьому випадку помножувач не реагує на сигнал «Строб».

Підлаштування резистором G3-R31 балансують керуюча напруга УНК при клавіші.

З диференціальних виходів 6 і 8 помножувача

Рис. 10. Принципова схема генератора шуму сигнал надходить (для поліпшення динамічного діапазону) на диференційний каскад, зібраний на операційному підсилювачі G3-DA2, а з нього через регулятор «Амплітуда НЧГ »- резистор R4 подається на вихідний підсилювач G3-DA3. З останнього сигнал НЧГ приходить в блок формування ладу U1 і на керований фільтр Ζ2.

На рис. 9 приведена принципова схема генератора обвідної. Напруга обвідної формується на конденсаторі G4-C4, логічні функції в блоці виконують мікросхеми G4-DD1 – G4-DD5, а в аналогову форму їх перетворять аналогові ключі з цифровим управлінням (мікросхема G4-DA1) і компаратор G4-DA2. На операційному підсилювачі G4-DA3 виконаний високоомний повторювач напруги, призначений для підсилення по потужності сигналів, видаваних в керований фільтр Ζ2 і підсилювач А2.

Розглянемо роботу блоку G4 в режимі «Атака – підтримка – загасання».

При натисканні клавіші на висновок 1 блоку G4 приходить сигнал «Строб», який перемикає тригер на елементах G4-DD4.1 і G4-DD4.2. При цьому відкривається ключ G4-DA1.I і конденсатор G4-C4 заряджається від джерела +12 В з постійною часу, обумовленої опором резистора R7. Зарядка продовжується до тих пір, поки напруга на вході 2 компаратора (надходить з дільника G4-R15, G4-R16) не досягне порога спрацьовування. Перепад напруги з виходу компаратора через согласователь ТТЛ-КМОП рівня на транзисторі G4-VT1 і інвертори G4-DD5.2 і G4-DD3.I приходить на генератор одиночних імпульсів, зібраний на елементах G4-DD3.2 і G4-DD3.3, і запускає його. Імпульс з останнього повертає тригер на елементах G4-DD4.1 і G4-DA4.2 в початковий стан. З елементу G4-DD4.2 видається дозвіл на розрядку конденсатора G4-C4 через ключ G4-DA1.2 (загасання), але до тих пір, поки присутній сигнал «Строб», цей дозвіл не проходить через елемент G4-DD5.1. Так реалізується режим «Підтримка».

Після відпускання клавіші блок працює в режимі «Загасання». Сигнал «Строб» зникає і починається розрядка конденсатора G4-C4.

Режим «Атака – загасання» відрізняється від описаного лише тим, що блокування з елемента G4-DD5.1 ​​знімається і розрядка конденсатора починається відразу після спрацьовування компаратора G4-DA2.

У режимі «Автомат» в логічний ланцюг додатково включається генератор одиночних імпульсів, виконаний на елементах G4-DD2.3 і G4-DD2.4. Він спрацьовує після того, як компаратор повернеться у вихідне стан після закінчення процесу «Загасання», і видасть імпульс на тригер, складений з елементів G4-DD4.1, G4-DD4.2. Після цього протікає процес «Атака».

В автоматичному режимі запуск генератора обвідної проводиться короткочасним замиканням контактів перемикача SAI8. Час розрядки конденсатора G4-C4, т. Е. Тривалість загасання, регулюють змінним резистором R8. Підлаштування резистором G4-R9 встановлюють ширину петлі гистерезиса компаратора, а отже, і амплітуду вихідної напруги генератора обвідної.

Для полегшення плавного регулювання коротких циклів «Атака – загасання» в режимі «Автомат» вимикачі SA19 і SA20 шунтируют відповідні времязадающіе змінні резистори R7 і R8.

На рис. 10 наведена схема генератора шуму. Джерелом шуму є германієвий транзистор G2-VT1. Посилений операційним підсилювачем G2-DA1 шум через нормализующий фільтр надходить на керований фільтр Ζ2.

Керований напругою підсилювач (рис. 11) складається з мікшера, виконаного на операційному підсилювачі A2-DA1, помножувача на мікросхемі A2-DA2, диференційного (A2-DA3) і вихідного (A2-DA4) підсилювачів.

На мікшер з керованого фільтра і формантного блоку надходять сигнали, рівні яких відповідно регулюють резисторами R11 і R12. Підлаштування резистором A2-R3 встановлюють на виході операційного підсилювача A2-DA1 напруга зсуву +4,5 В, необхідне для нормальної роботи помножувача.

Каскади на мікросхемах A2-DA2 і A2-DA3 працюють аналогічно таким же каскадам в низькочастотному генераторі G3. Операційний підсилювач A2-DA4 включений за схемою инвертирующего підсилювача. Змінним резистором R10 регулюють гучність синтезованого сигналу.

Керований фільтр Ζ2 (рис. 12) має дві групи входів. На першу – входи 1-3, 6, 7 – надходять сигнали, що підлягають формантной обробці, на другому – входи II-14 – керуючі. Сигнали з блоку формування базового спектру через вимикачі SA21-SA23 надходять на істоковий повторювач, зібраний на транзисторі Z2-VT1, а з нього через змінний резистор R13 – йа вхід мікшера, основою якого є операційний підсилювач Z2-DA1. Крім того, на мікшер через змінний резистор R14 приходить сигнал з генератора шуму, а через R15 – від зовнішнього джерела.

Керуючі сигнали об’єднуються на операційному підсилювачі Z2-DA2. Змінним резистором RI7 можна змінювати частоту зрізу фільтра. На резистор R18 приходить напругу з генератора обвідної і при переміщенні движка від однієї крайньої точки до іншої можна отримати пряму і инверсную функції управління. Змінним резистором R19 регулюють глибину тембрового «віб-

Рато ». На виході ОП Z2-DA2 включений діод Z2-VD1, що обмежує функції в області регулювань нижніми частотами зрізу фільтра. Це потрібно для того, щоб виключити розрив негативного зворотного зв’язку фільтра, який приведе до гучних клацань, неприємним на слух.

Фільтр побудований за дискретно-аналогової схемою. Задає генератор на логічних елементах Z2-DD1.1 – Z2-DD1.3 виробляє напругу

Рас. 12. Принципова схема керованого фільтра трикутної форми, яке, підсумовуючись на елементі Z2-DD1.4 з керуючим напругою, перетворюється в імпульси зі змінною шпаруватістю. Ці імпульси керують аналоговими ключами Z2-DA4.1, Z2-DA4.2, регулюючи струм зарядки конденсаторів в інтеграторах (операційні підсилювачі Z2-DA3 і Z2-DA4). Зміна провідності ключів рівносильно зміні постійної часу інтеграторів. Таким чином регулюють частоту

Рис. 13. Принципова схема блоку живлення зрізу фільтра. У ланцюзі позитивного зворотного зв’язку варто змінний резистор R16, який дозволяє варіювати добротністю фільтра.

Виходи фільтрів вищих і нижчих частот, а також смугового через вимикачі SA24 – SA26 об’єднані на істоковий повторителе, зібраному на транзисторі Z2-VT2.

Джерело живлення (рис. 13) складається з понижувального трансформатора 77, трьох мостових випрямлячів і стабілізаторів напруг +12, -12 і +5 В, в регулюючої ланцюги яких включений операційний підсилювач (відповідно GB1-DA1, GB1-DA2, GB1-DA4). В стабілізатор напруги +5 В введений додатковий опорний стабілізатор GB1-DA3, так як бажано знизити пульсації вихідної напруги, які на кратних їм музичних тонах можуть стати причиною паразитної частотної модуляції.

В процесі налагодження синтезатора спочатку перевіряють працездатність блоку клавіатури, який при правильній збірці в регулюванню не потребує. Досить перевірити наявність частоти задає генератора (4 кГц) і збільшення частоти проходження імпульсів «ІНУ» і «ІЗ» при послідовному переборі клавіш зліва направо.

Далі, з’єднавши з загальним проводом неінвертуючий входи всіх операційних підсилювачів блоку формування ладу, встановлюють на виходах ОУ нульовий зсув. При цьому використовують балансувальні резистори U1-R6, U1-R10, UI-R21, U1-R27. Потім підключають вольтметр до висновку 10 мікросхеми U1-DA2 і, натискаючи різні клавіші, спостерігають за рівнем вихідної напруги. Його зміна свідчить про роботу формувача і ключів.

На наступному етапі бажано використовувати цифровий вольтметр, який необхідно підключити до виходу операційного підсилювача U1-DA2. Попередньо движки змінних резисторів R1 і R4 слід встановити в положення мінімального опору. Використовуючи клавіатуру і обертаючи движок підлаштування резистора U1-R3, потрібно домогтися, щоб керуюча напруга клавіатури «УНК» при натисканні однойменних клавіш через октаву відрізнялося в два рази, а у сусідніх півтонів – в Ψ2 раз (в 1,059463 рази) у всьому діапазоні клавіатури.

Після цього замикають контакти вимикачів SA1 – SA4 і приєднують осцилограф до одного з виходів блоку тональних генераторів, наприклад до висновку 11. Натискаючи протилежні крайні клавіші і використовуючи підлаштування резистори Gl-Rl, G1-R5 (і аналогічні їм у вузлах 11, III), потрібно отримати унісон роботу вузлів I, II, III в блоці GI. Це зажадає неодноразового повторення операції з послідовним наближенням, причому підстроювання слід здійснювати в області нижчих частот резистором GI-R5, а в області вищих – G1-R1.

Далі до виходу формантного блоку (до висновку 10) підключають підсилювач і на слух по камертону або по іншому інструменту встановлюють лад синтезатора. Для цього спочатку движок регулятора «гліссандо» R2 встановлюють у верхнє за схемою положення і підлаштування резисторами U1-R23, UI-R24 встановлюють на слух лад керованих генераторів I, II, III в блоці G1 (використовують регістри SA7 – SA14). Методом послідовних наближень домагаються того, щоб лад синте-

затору у верхньому і нижньому положеннях резистора R2 відрізнявся на одну октаву. При цьому, якщо не вистачить масштабу УНК, може знадобитися зміна унісон точки відомості генераторів.

Потім вимикачем 5/45 або 5/45 коммутируют сигнал з вузла IV блоку GI на вихід формантного блоку і теж налаштовують його в унісон з сигналами вузлів I, II, III. Після цього регулятором у вузлі IV, аналогічним GI-RI, встановлюють необхідний музичний інтервал. На цьому налаштування тонообразующего тракту закінчується.

Налагодження низькочастотного генератора зводиться до балансуванню помножувача. Резистором G3-R5 встановлюють на витоку транзистора G3-VT1 напруга 4,5 В. Резистором G3-R9 домагаються симетричності трикутного напруги на джерелі G3-VTI щодо напруги зсуву. Далі движок резистора R5 переводять у положення мінімального опору і, переривчасто натискаючи будь-яку з клавіш, балансують помножувач. Підлаштування резистором G3-RI2 усувають «пролезание» керуючої напруги на вихід, а резистором G3-R23 задають масштаб його впливу на перемножуємо функцію (глибину модуляції). Повне зникнення функції НЧГ при клавіші досягається підстроюванням резистора G3-R3I. Точність балансування контролюють осцилографом на виході операційного підсилювача G3-DA2.

Збільшуючи амплітуду трикутного напруги генератора, що задає підлаштування резистором G3-R3 і змінюючи зсув резистором G3-R8, домагаються, щоб на виході ОП G3-DA2 сигнал однаково обмежувався зверху і знизу і по формі наближався до синусоїди. Масштаб збільшення амплітуди НЧГ зі збільшенням висоти тону підбирають на слух резистором G3-R23 або UI-RI2.

Налаштування генератора обвідної зводиться до встановлення ширини петлі гістерезису компаратора резистором G4-R9. Регулюванням слід домогтися на виводі 7 блоку G4 розмаху вихідного сигналу, рівного 1,5 … 2 В. Сам по собі ГО при правильному монтажі налагодження не вимагає. Слід зазначити, що для того щоб напруга на конденсаторі G4-C4 не перевищувало верхнього порогу спрацьовування компаратора при включенні синтезатора, перед включенням бажано встановлювати резистором R7 максимальну тривалість атаки. У режимі автоматичної генерації обвідної перемикач 5/4/5 повинен знаходитися в положенні «АЗ», щоб виключити вплив сигналу «Строб» при грі на клавіатурі.

При налагодженні керованого фільтра встановлюють діапазон ручного регулювання частоти зрізу і блокування управління з нижчої частоті. Для цього на вхід фільтра через перемикач SA23 подають найнижчий тон клавіатури, резистором R16 встановлюють максимальну добротність, движок резистора RI7 переводять у верхнє за схемою положення, включають один з висновків і підстроюванням резистора Z2-R9 домагаються відновлення зворотного зв’язку, т. е. появи на виведенні 19 блоку Z2 нижчої спектральної складової вхідного сигналу. Обертаючи движок резистора RI7, переконуються в появі на виході високочастотних складових. При керуючому напрузі, рівному Про В, і при даних елементах верхня частота зрізу дорівнює приблизно 8 кГц. Резистором Z2-R28 встановлюють на аноді діода Z2-VDI таке ж напруга, як і на движку резистора Z2-R28, що виключає перехід керуючих функцій нижче критичної межі розриву зворотних зв’язків фільтра. Вибір типу характеристики фільтра проводиться одним з трьох перемикачів.

Генератор шуму в налагодженні не потребує. Налаштування блоку А2 проводиться так само, як і балансування помножувача НЧГ, з тією лише різницею, що тут потрібно підлаштування резистором A2-RI9 домогтися повного пропадания вихідного сигналу на виводі 10 мікросхеми A2-DA3 при віджатих клавішах. Зсув на виводі 9 мікросхеми A2-DA2 встановлюють резистором A2-R3.

Кілька слів про елементній базі. У даній конструкції застосовані стандартні намотувальні вузли: трансформатор TI – ТА11, котушки G1-LI – G4-L4 – ДМ-0,1 індуктивністю 80 мкГн. Конденсатори можуть бути будь-якого типу, за винятком тих, які обумовлені в тексті. Всі постійні резистори, крім застосованих в стабілізаторах, – МЛТ-0,125 (ОМЛТ-0,125), в стабілізаторах –

МЛТ-0,5. В якості підлаштування резисторів бажано використовувати резистори з черв’ячною передачею, наприклад СП5-2 або СП5-14. Для резисторів времязадающіх ланцюгів краща логарифмічна залежність опору від кута повороту движка. В якості перемикачів можна застосувати як тумблери, так і перемикачі П2К з незалежною фіксацією.

Кращі конструкції 31-й і 32-й виставок творчості радіоаматорів / Упоряд. В. М. Бондаренко М .: ДОСААФ, 1989, – 112 с., Іл.