Музыкальный синтезатор

Принципиальная схема части синтезатора, относящейся к контроллеру клавиатуры, ведущему генератору тональных сигналов и генератору амплитудной огибающей. Транзисторы VT1 — VT3, образующие стабилизатор режима работы устройства, обеспечивают неизменность строя синтезатора при изменениях напряжения источника питания и окружающей температуры.

Работает стабилизатор следующим образом. Через резистор R3 на базы транзисторов VT1, VT3 поступает отрицательное напряжение смещения. Транзисторы при этом открываются и в их коллекторных и эмиттерных участках цепи возникают соответствующие токи, один из которых создает на резисторе R4 некоторое падение напряжения. Увеличение эмиттерных , а следовательно, и коллекторных токов выше некоторого значения, определяемого порогом на входной характеристике транзистора VT2, приводит к его открыванию и уменьшению базового тока транзисторов VT1, VT3 за счет шунтирования. В результате коллекторный ток этих транзисторов стабилизируется на некотором уровне, зависящем только от температуры, причем эта зависимость оказывается взаимно компенсирующей для температурной зависимости частоты генератора тональных сигналов. Стабилизированный ток транзистора VT1 создает на резисторе R2 стабильное падение напряжения, которое в синтезаторе используется как источник начального напряжения смещения в различных его узлах.

На транзисторе VT3 выполнена вторая ветвь стабилизатора, предназначаемая для питания клавиатуры синтезатора. Протекающий через цепь клавиатуры коллекторный ток транзистора VT3 создает на клавишных резисторах R5.1 — R5.N соответствующие им падения напряжения. Уровень напряжения в точке соединения контактов клавиатуры (в момент нажатия одной или нескольких клавиш) определяется только номером крайней снизу (по схеме) нажатой клавиши и не зависит от состояния других контактов. Говоря иначе, такая клавиатура в совокупности с генератором тока на транзисторе VT3 обеспечивает приоритет лишь одной из ее клавиш. Такое техническое решение применено для того, чтобы ошибочно возникающие во время беглой игры кратковременные совместные нажатия нескольких клавиш не приводили к непредсказуемым музыкальным звукам. В описываемом синтезаторе приоритет отдан нижнему тону, хотя в одноголосных инструментах приоритет чаще отдается верхнему тону.

Конденсатор С3 запоминает значение напряжения нажатой клавиши в момент ее отпускания. Если, б этого не происходило, то каждое отпускание клавишей сопровождалось бы неприятным, режущим слух завыванием звука.

Для предотвращения быстрой разрядки конденсатора введен эмиттерный повторитель на транзисторах VT4—VT7 с очень высоким входным сопротивлением (сотни мегаом). Некоторая необычность построения повторителя объясняется необходимостью стабилизации напряжения сток — исток полевого транзистора VT4, изменения которого нарушили бы строй инструмента. Это достигается стабилизацией тока стока полевого транзистора, транзисторами VT5—VT7 при изменении входного напряжения и, следовательно, тока нагрузки повторителя. Подборкой резистора R9 ток полевого транзистора может быть установлен в районе термостабильной точки.

Переменный резистор R8, являющийся регулятором Portamento , обеспечивает плавный переход от ноты к ноте, реализуя один из характерных признаков синтезаторного звучания.

На логических элементах микросхемы DD1 выполнен формирователь сигналов управления. Сигнал частотой около 100 кГц, снимаемый с выхода генератора, собранного на элементах DD1.1, DD1.2, через цепь С 4 , С1, R13 поступает на вход детектора, образованного диодами VD1 и VD2. Наличие напряжения на нагрузочном резисторе R14 детектора свидетельствует о том, что на клавиатуре ни одна из клавиш не нажата. При нажатии же на любую клавишу малое сопротивление клавиатуры шунтирует детектор, напряжение на резисторе R14 исчезает и логические элементы DD1.3, DD1.4 формируют управляющие сигналы Start и Gate .

В генераторе тональных сигналов (V. С. О.) работают транзисторы VT8, VT9 и логические элементы DD2.1, DD2.2. Через пассивный сумматор на резисторах R17 — R26 управляющие напряжения от различных источников поступают на базу транзистора VT9, нелинейность входной характеристики которого использована для создания экспоненциального закона управления частотой генератора [5]. Ток коллектора этого транзистора управляет частотой генератора, собранного на элементах DD2.1, DD2.2 и транзисторе VT8.

На этих же элементах совместно с хронирующей цепью R28, С12 выполнен одновибратор с фиксированной длительностью импульса. Зарядка конденсатора С11 коллекторным током транзистора VT9 приводит к линейному возрастанию напряжения на нем. По достижении порогового уровня одновибратор срабатывает и конденсатор С11 разряжается через открывшийся транзистор VT8. После окончания импульса одновибратора транзистор VT8 вновь закрывается и начинается следующий цикл зарядки конденсатора 01. Подборкой резистора R27 корректируют передаточную характеристику в области верхних тонов музыкального диапазона синтезатора. Частота этого генератора является образцовой для формирования четырех-октавного набора когерентных тонов.

Функцию генератора амплитудной огибающей выполняет D-триггер DD3.1, включенный RS-триггером. Пока не нажата ни одна из клавиш, сигнал Gate (выход элемента DD1.4) имеет высокий уровень и удерживает триггер в нулевом состоянии. При нажатии на любую клавишу уровень сигнала Gate изменяется на низкий и перестает удерживать триггер в нулевом состоянии, а короткий импульс сигнала Start переключает триггер в единичное состояние. При этом конденсатор С13 начинает заряжаться через резистор R31, формируя сигнал атаки звука. Форма огибающей сигнала зависит от положения выключателя SA1. Когда его контакты не замкнуты, на огибающей формируется плоская вершина (Sustain ),

В результате отпускания клавиши уровень сигнала Gate восстанавливается и триггер приходит в исходное состояние. Конденсатор С13 при этом разряжается через резистор R32, и звук затухает (Release ). Если же контакты этого выключателя замкнуты, то по завершению атаки возросшее напряжение, воздействуя на R-вход триггера DD3.1 через диод VD5, установит его в исходное состояние и фаза поддержки не возникнет. Диод VD7 обязательно должен быть германиевым, чтобы обеспечить надежное закрывание транзистора VT10.

Сигнал генератора амплитудной огибающей, снимаемый с нагрузочного резистора R33 транзистора VT10, подают на вывод 1 микросхемы К176ПУ1 амплитудного модулятора синтезатора.