Drawdio, или интересный генератор тона. Двухтональный генератор Варианты генераторов на сдвоенном таймере

Генераторы низкой частоты (ГНЧ) используют для получения незатухающих периодических колебаний электрического тока в диапазоне частот от долей Гц до десятков кГц. Такие генераторы, как правило, представляют собой усилители, охваченные положительной обратной связью (рис. 11.7,11.8) через фазосдви-гающие цепочки. Для осуществления этой связи и для возбуждения генератора необходимы следующие условия: сигнал с выхода усилителя должен поступать на вход со сдвигом по фазе 360 градусов (или кратном ему, т.е. О, 720, 1080 и т.д. градусов), а сам усилитель должен иметь некоторый запас коэффициента усиления, KycMIN. Поскольку условие оптимального сдвига фаз для возникновения генерации может выполняться только на одной частоте, именно на этой частоте и возбуждается усилитель с положительной обратной связью.

Для сдвига сигнала по фазе используют RC- и LC-цепи, кроме того, сам усилитель вносит в сигнал фазовый сдвиг. Для получения положительной обратной связи в генераторах (рис. 11.1, 11.7, 11.9) использован двойной Т-образный RC-мост; в генераторах (рис. 11.2, 11.8, 11.10) — мост Вина; в генераторах (рис. 11.3 — 11.6, 11.11 — 11.15) — фазосдвигающие RC-це-почки. В генераторах с RC-цепочками число звеньев может быть достаточно большим. На практике же для упрощения схемы число не превышает двух, трех.

Расчетные формулы и соотношения для определения основных характеристик RC-генераторов сигналов синусоидальной формы приведены в таблице 11.1. Для простоты расчета и упрощения подбора деталей использованы элементы с одинаковыми номиналами. Для вычисления частоты генерации (в Гц) в формулы подставляют значения сопротивлений, выраженные в Омах, емкостей — в Фарадах. Для примера, определим частоту генерации RC-генератора с использованием трехзвенной RC-це-пи положительной обратной связи (рис. 11.5). При R=8,2 кОм; С=5100 пФ (5,1х1СГ9 Ф) рабочая частота генератора будет равна 9326 Гц.

Таблица 11.1

Для того чтобы соотношение резистивно-емкостных элементов генераторов соответствовало расчетным значениям, крайне желательно, чтобы входные и выходные цепи усилителя, охваченного петлей положительной обратной связи, не шунтировали эти элементы, не влияли на их величину. В этой связи для построения генераторных схем целесообразно использовать каскады усиления, имеющие высокое входное и низкое выходное сопротивления.

На рис. 11.7, 11.9 приведены «теоретическая» и несложная практическая схемы генераторов с использованием двойного Т-моста в цепи положительной обратной связи.

Генераторы с мостом Вина показаны на рис. 11.8, 11.10 [Р 1/88-34]. В качестве УНЧ использован двухкаскадный усилитель. Амплитуду выходного сигнала можно регулировать потенциометром R6. Если требуется создать генератор с мостом Вина, перестраиваемый по частоте, последовательно с резисторами R1, R2 (рис. 11.2, 11.8) включают сдвоенный потенциометр. Частотой такого генератора можно также управлять, заменив конденсаторы С1 и С2 (рис. 11.2, 11.8) на сдвоенный конденсатор переменной емкости. Поскольку максимальная емкость такого конденсатора редко превышает 500 пФ, удается перестраивать частоту генерации только в области достаточно высоких частот (десятки, сотни кГц). Стабильность частоты генерации в этом диапазоне невысока.

На практике для изменения частоты генерации подобных устройств часто используют переключаемые наборы конденсаторов или резисторов, а во входных цепях применяют полевые транзисторы. Во всех приводимых схемах отсутствуют элементы стабилизации выходного напряжения (для упрощения), хотя для генераторов, работающих на одной частоте или в узком диапазоне ее перестройки, их использование не обязательно.

Схемы генераторов синусоидальных сигналов с использованием трехзвенных фазосдвигающих RC-цепочек (рис. 11.3)

показаны на рис. 11.11, 11.12. Генератор (рис. 11.11) работает на частоте 400 Гц [Р 4/80-43]. Каждый из элементов трехзвен-ной фазосдвигающей RC-цепочки вносит фазовый сдвиг на 60 градусов, при четырехзвенной — 45 градусов. Однокаскадный усилитель (рис. 11.12), выполненный по схеме с общим эмиттером, вносит необходимый для возникновения генерации фазовый сдвиг на 180 градусов. Заметим, что генератор по схеме на рис. 11.12 работоспособен при использовании транзистора с высоким коэффициентом передачи по току (обычно свыше 45...60). При значительном снижении напряжения питания и неоптимальном выборе элементов для задания режима транзистора по постоянному току генерация сорвется.

Звуковые генераторы (рис. 11.13 — 11.15) близки по построению к генераторам с фазосдвигающими RC-цепочками [Рл 10/96-27]. Однако за счет использования индуктивности (телефонный капсюль ТК-67 или ТМ-2В) вместо одного из ре-зистивных элементов фазосдвигающей цепочки, они работают с меньшим числом элементов и в большем диапазоне изменения напряжения питания.

Так, звуковой генератор (рис. 11.13) работоспособен при изменении напряжения питания в пределах 1...15 В (потребляемый ток 2...60 мА). При этом частота генерации изменяется от 1 кГц (ипит=1,5 В) до 1,3 кГц при 15 В.

Звуковой индикатор с внешним управлением (рис. 11.14) также работает при 1)пит=1...15 В; включение/выключение генератора производится подачей на его вход логических уровней единицы/нуля, которые также должны быть в пределах 1...15 В.

Звуковой генератор может быть выполнен и по другой схеме (рис. 11.15). Частота его генерации меняется от 740 Гц (ток потребления 1,2 мА, напряжение питания 1,5 В) до 3,3 кГц (6,2 мА и 15 В). Более стабильна частота генерации при изменении напряжения питания в пределах 3...11 В — она составляет 1,7 кГц± 1%. Фактически этот генератор выполнен уже не на RC-, а на LC-эле-ментах, причем, в качестве индуктивности используется обмотка телефонного капсюля.

Низкочастотный генератор синусоидальных колебаний (рис. 11.16) собран по характерной для LC-генераторов схеме «емкостной трехточки». Отличие заключается в том, что в качестве индуктивности использована катушка телефонного капсюля, а резонансная частота находится в диапазоне звуковых колебаний за счет подбора емкостных элементов схемы.

Другой низкочастотный LC-генератор, выполненный по каскодной схеме, показан на рис. 11.17 [Р 1/88-51]. В качестве индуктивности можно воспользоваться универсальной или стирающей головками от магнитофонов, обмотками дросселей или трансформаторов.

RC-генератор (рис. 11.18) реализован на полевых транзисторах [Рл 10/96-27]. Подобная схема используется обычно при построении высокостабильных LC-генераторов. Генерация возникает уже при напряжении питания, превышающем 1 В. При изменении напряжения с 2 до 10 6 частота генерации понижается с 1,1 кГц до 660 Гц, а потребляемый ток увеличивается, соответственно, с 4 до 11 мА. Импульсы частотой от единиц Гц до 70 кГц и выше могут быть получены изменением емкости конденсатора С1 (от 150 пФ до 10 мкФ) и сопротивления резистора R2.

Представленные выше звуковые генераторы могут быть использованы в качестве экономичных индикаторов состояния (включено/выключено) узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, в частности, светоизлучающих диодов, для замены или дублирования световой индикации, для аварийной и тревожной индикации и т.д.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Э. КУЗНЕЦОВ, г. Москва
Радио, 2002 год, № 5

Тональные импульсы можно использовать для проверки динамических параметров измерителей и авторегуляторов уровня, а также устройств шумоподавления. Стенд с генератором тональных импульсов будет полезен также и при исследовании усилительной и акустической аппаратуры.

Линейность частотной характеристики и точность показаний измерителей уровня нетрудно проверить с помощью обычного генератора звуковых сигналов, но для проверки их динамических параметров необходим генератор тональных импульсов (ГТИ). Подобные генераторы, предлагаемые радиолюбителями, зачастую не соответствуют нормам, где для проверки измерителей уровня (ИУ) частота синусоидального сигнала в импульсах принята 5 кГц, а начало и конец импульсов совпадают с переходами сигнала через "нуль".

Похожие проблемы возникают и при настройке авторегуляторов уровня звуковых сигналов. Время восстановления 0,3...2 с легко увидеть на экране осциллографа, но время срабатывания ограничителя (лимитера) или компрессора может быть менее 1 мс. Для измерения и наблюдения переходных процессов в аудиоаппаратуре удобно использовать ГТИ. В этом случае частоту заполнения импульсов желательно изменять, используя внешний перестраиваемый генератор. Например, при частоте заполнения 10 кГц длительность одного периода равна 0,1 мс, и при наблюдении процесса срабатывания определение времени срабатывания не представляет сложности. Звуковые импульсы с выхода ГТИ должны иметь перепад уровней 10 дБ.

В зарубежной литературе обычно предлагают проводить измерение времени срабатывания при скачкообразном увеличении уровня сигнала на 6 дБ выше нормированного значения, но реальные сигналы имеют существенно больший перепад уровней. Применением такой методики зачастую и объясняется "щелканье" импортных авторегуляторов уровня. Кроме того, почти в любом звуковом генераторе можно скачком изменить уровень на 10 дБ, использовать такой перепад уровней удобно для наблюдения. Поэтому в отечественной практике принято проводить измерения динамических параметров авторегуляторов при изменении, уровней на 10 дБ.

К сожалению, переключатели уровня сигнала многих генераторов в момент переключения дают кратковременный выброс напряжения, и для измерения времени срабатывания использовать их не удается, поскольку авторегулятор "затыкается". В этом случае ГТИ может оказаться очень полезным.

Большинству радиолюбителей проводить подобные измерения приходится нечасто, и такой прибор целесообразно включить в состав измерительного стенда с более широкими возможностями. На его передней панели размещены коммутационные элементы, очень удобные для подключения измерительных приборов и настраиваемой аппаратуры. На рис. 1 показано примерное расположение соединителей (клемм или гнезд) и переключателей. На схеме стенда (рис. 2 ) показаны эти коммутационные цепи.

Схема прибора

Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)

Входные гнезда Х1 ("ВХ.1") и Х2 ("ВХ.2") предназначены для подсоединения входов настраиваемой аппаратуры. Тумблеры SA1 и SA2 позволяют подключить входы к соединителям Х2 и ХЗ или замкнуть их на общий провод при измерениях уровня интегральной помехи. В сравнении с кнопками тумблеры дают более наглядное представление о подключении входов. В центральные гнезда Х2 и ХЗ подключают генератор звуковой частоты и вольтметр для контроля входного напряжения. Соединители Х5 и Х8 предназначены для подключения выходов настраиваемой аппаратуры. Один из выходов может быть подключен тумблером SA3 к соединителям Х6 и Х7 для измерительных приборов. При настройке звуковой аппаратуры удобно использовать измеритель нелинейных искажений и осциллограф.

Для коммутационных цепей не нужно никаких источников питания, поэтому с такой коммутацией очень удобно проверять различную аппаратуру.

Если сдвоенный тумблер SA4 (рис. 1) стоит в положении "ПОСТ", сигнал с постоянным уровнем, подаваемый на Х2, ХЗ, поступает, в зависимости от положения тумблеров SA1 или SA2, на соединители Х1, Х4 к входам испытуемой аппаратуры. Если перевести SA4 в верхнее положение, то сигнал с генератора пойдет на входы 1 и 2 через цепи ГТИ. В этом случае стенд должен быть подключен к сети переменного тока 220 В.

Тумблер включения питания SA5 расположен на задней панели, а на переднюю выведены только светодиоды HL1, HL2 (индикация "+" и "-"), сигнализирующие о наличии двуполярного напряжения питания ╠15 В.

Для формирования тональных импульсов используется электронный переключатель DA4. На выводах 16 и 4 значение напряжения сигнала изменяется от нормированного значения до нуля, а на выводах 6, 9 перепад уровня при налаживании устанавливают переменным резистором R15. Выбор режима производят тумблером SA9.

Тональный сигнал заполнения импульсов приходит с генератора на электронный переключатель через буферный ОУ DA1.1. Второй ОУ DA1.2 используется в качестве компаратора, выдавая сигнал синхронизации начала импульса при переходе сигнала заполнения через "нуль". Импульсы с компаратора подаются на тактовый вход D-триггера DD2. На вход D (вывод 9) приходит импульс с одновибратора, собранного на втором триггере DD2.

Длительность импульса изменяется с помощью переключателя SA8.2, изменяющего сопротивление в цепи зарядки С15, подключенного к входу R (вывод 4) одновибратора. Для установки длительности импульсов вполне достаточно обычного осциллографа. Одновибратор запускается сигналами, поступающими с генератора прямоугольных импульсов на инверторах DD1.1 ≈ DD1.3, или в ручном режиме кнопкой SA6 "ПУСК". Если тумблер SA7 переведен в положение "АВТ.", скважность (период) импульсов устанавливают с помощью переменного резистора R11 "СКВ.".

Очень трудно наблюдать переходные процессы на экране осциллографа при длительности тонального импульса 3 мс и большой скважности. Задача упрощается для осциллографов, имеющих внешний запуск при ждущей развертке. Для их синхронизации на задней панели стенда выведено гнездо Х9 "СИНХР.". Запускающий импульс подается на электронный ключ с некоторой задержкой относительно синхронизирующего, определяемой выбором параметров R13, С13.

Высокий уровень, при котором электронный переключатель DA4 пропускает тональный сигнал, появляется с положительным перепадом напряжения от компаратора после появления импульса от одновибратора и заканчивается после окончания этого импульса (при очередном перепаде сигнала с компаратора). Так достигается совпадение начала тонального импульса с переходом сигнала заполнения через "нуль" и удовлетворяется требование генерации целого числа периодов. При положении переключателя SA8 "U Вых " напряжение на управляющем входе DA4 равно нулю и можно выставить выходное напряжение генератора, соответствующее номинальному входному уровню. В положении переключателя SA8 "ТАКТ." микросхема DA4 управляется напряжением, поступающим непосредственно с тактового генератора. Его частоту переключения устанавливают переменным резистором R11.

После электронного переключателя через повторитель DA1.3 и тумблеры SA1 и SA2 тональные импульсы поступают на входы настраиваемой аппаратуры. В устройстве есть еще инвертор DA1.4 и переключатель SA10, который может быть использован для изменения фазы сигнала на одном из входов по отношению к другому. Такой инвертор нужен, например, при проверке синфазности сигналов в стереофонических системах, в АС, но, возможно, вместо него полезнее собрать на этом ОУ встроенный генератор тонального сигнала по схеме, приведенной на рис. 3 . В таком генераторе легко получить Кг менее 0,2% и для многих испытаний обойтись без применения внешнего для стенда генератора.

Для проверки измерителей уровня нужно подключить входы двух каналов (для измерителей стереосигнала) к соответствующим входным соединителям. Затем в положении "U Bыx " переключателя SA8 установить на выходе генератора нормированное значение уровня сигнала с F = 5 кГц и проконтролировать показания обоих каналов измерителя. К примеру, в измерителе уровня светодиоды, соответствующие значению "О дБ", должны зажигаться одновременно, а погрешность шкалы здесь не должна превышать 0,3 дБ. Тумблер SA9 устанавливают в положение "-80 дБ". Затем переводят поочередно переключатель SA8 в положения "10 мс", "5 мс" и "3 мс" и проверяют соответствие нормам показаний ИУ. Положение "200 мс" SA8 используют при проверке измерителей средних значений уровня, которые, к сожалению, преобладают в бытовой аппаратуре.

Чтобы точно проконтролировать величину времени возврата, переменным резистором R11 ("СКВ.") устанавливают частоту сигналов генератора прямоугольных импульсов, при которой сразу после гашения светодиода, соответствующего значению -20 дБ на шкале ИУ, следовал бы следующий импульс. Определить затем период сигналов с помощью осциллографа не составляет труда. Погасание светодиодов в обоих каналах должно происходить синхронно.

При проверке динамических параметров авторегуляторов уровня сигнала используют положение "-10 дБ" переключателя SA9. Входы и выходы подключают к соответствующим соединителям. Выходы каналов контролируют поочередно, хотя при двухка-нальном осциллографе ничто не мешает контролировать одновременно оба выхода. На выходе генератора звуковой частоты при положении "U Bыx " переключателя SA8 выставляют сигнал с уровнем на 10 дБ выше нормированного значения. Затем переводят SA8 на импульсы любой длительности, а переключатель SA7 ≈ в положение "РУЧН.". Ключ остается выключенным и позволяет проконтролировать напряжение на соединителях Х1 и Х2, которое должно соответствовать нормированному значению. Затем переключателем SA7 переводят ГТИ в автоматический режим работы и, выбрав нужную длительность импульсов и скважность, наблюдают переходные процессы на выходе авторегулятора. Если осциллограф работает в ждущем режиме с запуском от синхронизирующих импульсов, легко определить время срабатывания и наличие помех срабатывания или перерегулирование.

В ГТИ использованы четыре микросхемы, и потребление тока очень мало. Это позволяет вместо интегральных стабилизаторов воспользоваться простыми параметрическими стабилизаторами напряжения на стабилитронах. С другой стороны, установив более мощные интегральные стабилизаторы DA2, DA3 серий дА7815 и дА7915, их можно использовать для питания макетов настраиваемых устройств, разместив дополнительный разъем на задней панели (на схеме не показан). В микросхемах предусмотрена защита от короткого замыкания, нередкого при экспериментах.

Передняя панель стенда имеет размеры 195x65 мм. Корпус стенда выполняют из стали.

Для подключения проверяемой аппаратуры удобны гнезда-клеммы типа ЗМП. Помимо них на панели стенда можно установить, в зависимости от проверяемой аппаратуры, соединители соответствующей конструкции, например, гнезда "тюльпан", "джек", ОНЦ-ВГ или иные.

Сдвоенный тумблер SA4 ≈ ПТ8-7, П2Т-1-1 или аналогичный. Переключатель SA2 ≈ галетный ПГ2-8-6П2НТК. Кнопка SA6 "ПУСК" может быть любого типа без фиксации, например, КМ1-1.

Микросхему DA2 К590КН7 можно заменить аналогичной по функциональному назначению. В качестве DA1 можно использовать микросхему с четырьмя ОУ типов LF444, TL084, TL074 или К1401УД4.

Монтаж платы устройства ≈ печатный или навесной на макетной плате.

Стенд с ГТИ можно использовать при испытаниях компандерных систем шумоподавления, динамических фильтров и другой звукотехнической аппаратуры.

ЛИТЕРАТУРА
1. Кузнецов Э. Измерители уровня звуковых сигналов. - Радио, 2001, № 2, с. 16, 17.
2. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. Справочник. - М.: Радио и связь, 1989.
3. Turuta J. Операционные усилители. Справочник. - М.: Патриот, 1996.

Радио 1987, №5

Многоголосные ЭМИ с одним тональным генератором уже зарекомендовали себя как надёжные и практичные устройства. Однако зачастую их возможности реализуются далеко не полностью из-за особенностей используемых в них генераторов. Как правило, тональный генератор строят на основе высокостабильного кварцевого резонатора или RC-цепей. В этом случае электронное управление частотой либо исключено, либо крайне затруднено .

Описанное ниже устройство - тональный генератор, управляемый напряжением. Управляющий сигнал снимают с различных формирователей и органов управления ЭМИ. Это могут быть генераторы частотного вибрато, огибающей (для автоматического изменения строя), регуляторы глиссандо (скольжения строя) с ручным или ножным (педальным) управлением.

К особенностям генератора следует отнести высокую рабочую частоту. Использование цифровой микросхемы позволило реализовать сравнительно простой и дешёвый ГУН с рабочей частотой вплоть до 7,5...8 МГц (рис. 1). Для большинства цифровых генераторов тона с равномерно-темперированной музыкальной шкалой, состоящих обычно из 12 идентичных счётчиков с различными интервальными коэффициентами пересчёта, необходима тактовая (ведущая) частота в пределах 1...4 МГц. Поэтому характеристики генератора должны быть такими, чтобы обеспечить необходимую линейность в этих частотных пределах.

Принцип работы генератора основан на формировании регулируемых по длительности импульсов двумя замкнутыми в кольцо одинаковыми формирователями, управляемыми напряжением. Таким образом, спад импульса на выходе одного формирователя вызывает появление фронта следующего импульса на выходе другого и т. д. Работу устройства иллюстрируют временные диаграммы, показанные на рис. 2. До момента t 0 управляющее напряжение равно нулю. Это значит, что в точках А и Б установился сигнал с уровнем логического 0, поскольку вытекающий входной ток элементов DD1.1 и DD1.2 (он не превышает примерно 1,6 мА) замыкается на общий провод через резисторы R1 и R2 и малое выходное сопротивление источника управляющего напряжения. На выходе инверторов DD1.1 и DD1.2 в это время действует уровень 1, поэтому RS-триггер на элементах DD1.3 и DD1.4 установится произвольно в одно из устойчивых состояний. Предположим для определённости, что на прямом (верхнем по схеме) выходе установился сигнал 1, а на инверсном - 0.

При появлении в момент t 0 на управляющем входе некоторого положительного напряжения через резисторы R1 и R2 потечёт ток. При этом в точке А напряжение останется близким к нулю, так как ток через резистор R1 протекает на общий провод через малое сопротивление диода VD1 и выходной цепи элемента DD1.4. В точке Б напряжение будет повышаться, поскольку диод VD2 закрыт высоким уровнем с выхода элемента DD1.3. Ток через резистор R2 будет заряжать конденсатор С2 до 1,1... 1,4 В за время, зависящее от его ёмкости, сопротивления резистора R2 и значения управляющего напряжения. При увеличении U ynp увеличивается скорость зарядки конденсатора, и он заряжается до того же уровня за меньшее время.

Как только напряжение в точке Б достигнет порога переключения элемента DD1.2, на его выходе установится уровень 0, который переключит RS-триггер. Теперь на прямом выходе будет уровень 0, а на инверсном - 1. Это приведёт к быстрой разрядке конденсатора С2 и уменьшению напряжения, а конденсатор С1 начнёт заряжаться. В результате триггер снова переключится и весь цикл повторится.

Увеличение управляющего напряжения (период времени t 1 ...t 2 , рис. 2) приводит к увеличению зарядного тока конденсаторов и уменьшению периода колебаний. Так происходит управление частотой колебаний генератора. Вытекающий входной ток элементов ТТЛ складывается с током источника управляющего напряжения, что позволяет расширить пределы управляющего сигнала, так как при большом сопротивлении резисторов R1 и R2 генерация может сохраняться даже при U ynp =0. Однако этому току свойственна температурная нестабильность, что сказывается на стабильности частоты генерации. В какой-то мере повысить температурную стабильность генератора можно путём использования конденсаторов С1 и С2 с положительным ТКЕ, что будет компенсировать увеличение неуправляемого вытекающего входного тока элементов DD1.1 и DD1.2 при изменении температуры.

Период колебаний зависит не только от сопротивления резисторов R1 и R2 и ёмкости конденсаторов С1 и С2, но и от многих других факторов, поэтому точная оценка периода затруднена. Если пренебречь временными задержками сигналов в элементах DD1.1-DD1.4 и принять значение их напряжения логического 0, а также порогового напряжения диодов VD1 и VD2 равными нулю, то работу генератора можно описать выражением: T 0 =2t 0 =2RC*ln((I э R+U упр)/(I э R+U упр -U сп)), полученным на основе решения дифференциального уравнения:

dUc/dt = I э /C + (U упр -Uс)/(RC),

где R и С - номиналы времязадающих цепей; Uc - напряжение на конденсаторе С; Uсп - максимальное (пороговое) значение напряжения Uc; U ynp - управляющее напряжение; I э - среднее значение входного вытекающего тока элемента ТТЛ; t 0 - длительность импульса; Т 0 - период колебаний. Расчёты показывают, что первая из указанных формул весьма точно согласуется с экспериментальными данными при Uynp>=Uсп, при этом были выбраны средние значения: I э =1,4 мА; Uсп = 1,2 В. Кроме того, на основе анализа того же дифференциального уравнения можно прийти к выводу, что

(I э R+U упр)/(I э R+U упр -Uсп)>0,

т. е., если I э R/(I э R-Uсп)>0, то устройство работоспособно при Uynp≥0; этот вывод подтверждает и экспериментальная проверка устройства. Тем не менее наибольшая стабильность и точность работы ГУН могут быть достигнуты при Uупр ≥ Uсп = 1,2..1,4 В, т. е. в частотных пределах 0,7...4 МГц.

Практическая схема тонального генератора для полифонического ЭМИ или ЭМС показана на рис. 3. Пределы рабочей частоты (при U упр ≥ 0,55...8 В) - 0,3...4,8 МГц. Нелинейность характеристики управления (на частоте в пределах 0,3...4 МГц) не превышает 5 %.

На вход 1 подают сигнал с генератора огибающей для автоматического управления скольжением частоты звука. При незначительной глубине модуляции (5...30 % тона) достигается имитация оттенков звучания бас-гитары, а также других щипковых и ударных инструментов, у которых высота интонирования звуков в момент их извлечения немного отклоняется от нормы (обычно скачком повышается во время атаки звука и далее быстро уменьшается до своего нормального значения).

На вход 2 подают постоянное управляющее напряжение с ручного или педального регулятора глиссандо. Этот вход как раз и служит для подстройки или изменения (транспонирования) тональности в пределах двух октав, а также для скольжения по высоте аккордов или тональных звуков, имитирующих, например, тембр кларнета, тромбона или голоса.

На вход 3 подают от генератора вибрато сигнал синусоидальной, треугольной или пилообразной формы. Переменным резистором R4 регулируют уровень вибрато в пределах 0...+-0,5 тона, а также уровень девиации частоты до +-1 октавы и более при замыкании выключателя SA1. При большой частоте модуляции (5...11) Гц) и глубине +-0,5...1,5 октавы тональные звуки теряют свои музыкальные качества и приобретают характер шумового сигнала, напоминающего глухой рокот или шелест лопастей вентилятора. При малой частоте (0,1...1 Гц) и той же глубине достигается очень красочный и выразительный эффект, подобный «плавающему» звучанию гавайской гитары.

Сигнал с выхода тонального генератора надо подавать на вход цифрового формирователя сигналов равномерно-темперированного музыкального строя.

На операционном усилителе DA1 собран активный сумматор управляющих сигналов. Сигнал с выхода сумматора поступает на вход ГУН, который выполнен на логических элементах DD1.1-DD1.4. Кроме ГУН, устройство содержит образцовый кварцованный генератор, собранный на элементах DD2.1, DD2.2, а также цепь из двух октавных делителей частоты на триггерах микросхемы DD3. тактируемых этим генератором. Генератор и триггеры формируют три образцовых сигнала с частотой 500 кГц, 1 и 2 МГц. Эти три сигнала и сигнал с выхода ГУН поступают на вход электронных ключей, собранных на элементах DD4.1-DD4.4 с открытым коллектором.

Эти коммутаторы, управляемые переключателями SA2-SA5, имеют общую нагрузку - резистор R13. Выходные цепи элементов образуют устройство с логической функцией ИЛИ. Когда один из ключей пропускает на выход свой тактовый сигнал, остальные закрыты низким уровнем с переключателей. Высокий уровень для подачи на R-входы D-триггеров DD3.1 и DD3.2 и на контакты переключателей SA2-SA5 снимают с выхода элемента DD2.4.

Кварцованный генератор с делителями частоты играют вспомогательную роль и служат в основном для оперативной подстройки ГУН или «ведут» инструмент в режиме «Орган», при этом переключатели SA3, SA4, SA5 («4"», «8"», «16"») позволяют смещать строй ЭМИ соответственно от самого низкого регистра на одну и на две октавы вверх. При этом, разумеется, никакой подстройки или изменения высоты звуков быть не может.

К недостаткам генератора следует отнести сравнительно низкую температурную стабильность, которая в данном случае не имеет большого значения , и значительную нелинейность управляющей характеристики ГУН на краях диапазона, особенно в области нижних частот рабочего диапазона генератора.

На рис. 4 показана экспериментально снятая зависимость частоты генерации от управляющего напряжения: 1 - для генератора по схеме рис. 1, 2 - рис. 3.

Устройство собрано на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

Микросхемы серии К155 можно заменить на аналогичные из серий K130 и К133; К553УД1А - на К553УД1В, К553УД2, К153УД1А, К153УД1В, К153УД2. Вместо Д9Б можно использовать диоды этой серии с любым буквенным индексом, а также Д2В, Д18, Д311, ГД511А. Конденсаторы С4 и С5 лучше выбрать с положительным ТКЕ, например. КТ-П210. КПМ-П120, КПМ-П33, КС- П33, КМ- П33, К10-17-П33, К21У-2-П210, К21У-3-П33. Конденсаторы С7, C10, C11 - К50-6.

Особое внимание следует уделить тщательной экранировке устройства. Выходные проводники нужно свить в шнур с шагом 10..30 мм.

Правильно смонтированный тональный генератор в налаживании не нуждается и начинает работать сразу после подключения питания. Управляющее напряжение на входе ГУН не должно превышать 8...8,2 В. На стабильность частоты генератора отрицательно влияют изменения питающего напряжения 5 В, поэтому питать его необходимо от источника с высоким коэффициентом стабилизации.

И. БАСКОВ, д. Полоска Калининской обл.

ЛИТЕРАТУРА

В. Беспалов. Делитель частоты для многоголосного ЭМИ. - Радио, 1980, № 9.
Л. А. Кузнецов. Основы теории, конструирования, производства и ремонта ЭМИ. - М.: Лёгкая и пищевая промышленность. 1981.

Лучше не объяснять, а сразу всё увидеть:

Забавная игрушка, не правда ли? Но увидеть – одно, а сделать своими руками – другое, так что приступим!

Схема девайса:

При изменении сопротивления между точками PENCIL1 и PENCIL2 синтезатор выдаёт мелодию различной тональности. Детали, обозначенные *, можно не устанавливать. Вместо транзистора Т1 подойдёт КТ817; BC337, вместо Q1 — КТ816; BC327. Обратите внимание, что цоколёвка транзисторов оригинала и аналогов различна. Скачать готовую печатную плату можно на сайте автора .

Буду собирать схему очень компактно (что новичкам делать не советую) на макетной плате, так что привожу свой вариант разводки схемы: