Делитель частоты многоголосного ЭМИ

Анализ схемотехнических решений делителей частоты многоголосного ЭМИ, описанных в последние годы в журнале Радио, позволяет сделать вывод, что при проектировании делителя частоты разработчику приходится искать решение, удовлетворяющее двум во многом, противоречивым требованиям — точности сетки частот, соответствующих равномерно темперированному музыкальному строю, и уменьшению аппаратурных затрат, а значит, габаритов устройства, потребляемой мощности, стоимости и т. п. Первое заставляет увеличивать частоту задающего генератора (построенного нередко на кварцевом резонаторе) вместе с коэффициентами деления счетчиков. Второе, приводит к необходимости снижать коэффициенты деления, чтобы уменьшить число триггеров в линейке делителя.

Описанный ниже делитель частоты предназначен для работы в составе высококачественного клавишного электронного музыкального инструмента в качестве синтезатора частот. В основу работы положен принцип деления частоты одного задающего генератора fзг до получения двенадцати звуковых частот, соответствующих пятой октаве. Задача может быть решена путем получения импульсов каждой частоты на отдельном, счетчике с соответствующим коэффициентом пересчета. Однако при, удачном выборе коэффициентов пересчета возможно объединение счетчиков с равными коэффициентами. Для этого -необходимо, чтобы коэффициенты пересчета были разложимы на простые множители при равенстве отдельных множителей. Такое построение делителя позволяет заметно снизить аппаратурные затраты,

Путем переборки возможных вариантов был найден ряд коэффициентов деления, относительная погрешность которых по абсолют-Ной величине не превышает 0,16% и которые к тому же допускают разбиение их на простые сомножители. На основе этого набора коэффициентов (они представлены в таблице) составлена функциональная схема делителя частоты (рис. 1), представляющая собой разветвляющуюся структуру и обеспечивающая заметную экономию микросхем.

Частота задающего генератора для работы с описываемым делителем равна 916647 Гц. Однако, очевидно и для частоты задающего генератора можно составить подобный ряд, где ее значения будут связаны описанными выше соотношениями. В этом случае можно из тарного ряда подобрать наиболее подходящее значение частоты генератора, а несоответствие частоты ноты на выходе делителя устранить коммутацией в клавиатуре ЭМИ. При желании задающий, генератор можно выполнить и перестраиваемым, что даст возможность подстройки ЭМИ при сохранении точности музыкального строя.

Схема делителя частоты на 5 и 13показана на рис. 2. Импульсы задающего генератора поступают на вход С5 счетчика D1, с вывода , 11 которого снимаются импульсы , частотой следования f/5. В соответствии со схемой рис.1 это напряжение подают на входы делителей на 13 и 31.

Так как на входы установки в состояния 0 и 9 счетчика D1 подано напряжение логического 0, то есть возможность использовать свободный триггер этой микросхемы в делителе на 13. После прихода 13-го импульса на выводах 11 и 12 счетчика D2 появляется напряжение 1, устанавливающее в состояние 0 триггеры микросхему D2.

Свободный триггер микросхемы D1 в момент обнуления триггеров микросхемы D2 находится в нулевом состоянии и не нарушает работу делителей.

На рис. 3 показана принципиальная схема делителя частоты на 73.

Так как 73 = 6 X 12 + 1, то на выводе 12 счетчика D1 и выводе 8 счетчика D2 после прихода 73-го импульса появится сигнал 1, который установит в состояние 0 триггеры

обоих счетчиков. Аналогично описанному построены делители на 31 (рис. 4), н.а 58 (рис.-5) и на 41 (рис. -6). Несколько иначе работает делитель на 23 (его схема изображена на рис. 7). После 22-го импульса на выводах 9 обоих счетчиков появится сигнал 1, который установит оба счетчика в состояние 1001. Очередной 23-й импульс обнулит триггеры счетчиков.

Из функциональной схемы (см. рис. 1) ясно, что дальнейшее деление до получения звуковых частот пятой октавы обеспечено делителями с коэффициентами пересчета, кратными 2 и 3. Делители на 3 собраны на счетчиках К155ИЕ4, импульсы поступают на вход С2. Один триггер в корпусе счетчица остается неподключенным, причем входы установки его в состояние 0 заземлены. Это позволяет использовать свободный триггер в делителе с четным коэффициентом. Кроме того, последний, четвертый, триггер в счетчике при отсутствии сигналов сброса делит частоту на 2, что дает возможность использовать его в октавном делителе.

Сформированные сигналы соответствуют частотам пятой октавы. Для получения сигналов низших октав требуется последовательное деление на 2 нужное число раз. Если использовать последний триггер счетчика К155ИЕ4 в октавном делителе, для последующего деления после К155ИЕ4 удобно применять группы из трех триггеров счетчика К155ИЕ5.

Схема октавного делителя частоты, построенная таким образом, представлена на рис. 8. Выходы делителей обозначены нотами и цифрами, соответствующими октаве. Для получения звуковых частот низших октав импульсы с выходов первой октавы подают на вход делителя на 16. В результате формируются все сигналы с частотами до субконтроктавы включительно.

В случае использования клавиатуры ЭМИ с диапазоном в 4 — 5 октав можно его расширить путем подключения дополнительного делителя к задающему генератору. Клавишу сдвига диапазона нужно вывести на панель управления ЭМИ, с тем чтобы иметь возможность оперативно переходить на 1, 2 или 3 октавы вниз по частоте.

Для питания описанного делителя частоты необходимо использовать источник с минимальным уровнем пульсаций, иначе выходные сигналы будут промодулированы частотой 50 или 100 Гц и звучание ЭМИ будет сопровождаться фоном низкой частоты.

Безошибочно собранный из исправных деталей делитель начинает работать сразу. При его монтаже следует предусмотреть установку фильтрующих конденсаторов емкостью 0,047...0,1 мкФ параллельно в цепь питания микросхем, по одному на каждые две микросхемы. Без этих конденсаторов не исключено взаимное влияние микросхем через цепи питания, которое может привести к срыву работы ЭМИ,