Материал: Применение интегральных схем (1984)

Таким путем можно получить любые ритмы, руководству­ясь табл. 10.1. Такая схема является, по существу, экспериментальной, так как позволяет путем несложной перестройки получать в громкоговорителе разные звуки.

Рис. 10.7. Синтезатор звуков ударных инструментов.

ИС₁ — генератор ритма типа ММ5871; ИС₂ — комбинированный звуковой генератор типа SN76477; Т₁, Т₂ — низкочастотный n-р-n—транзистор; Т₃ — низкочастотный р-n-р-транзистор; R₁ — резистор 68 кОм, 0,25 Вт; R₂ — потенциометр 500 кОм; R₃ — резистор 100 кОм, 0,25 Вт; R₄, R₇ — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; R₅ — резистор 2,2 кОм 025 Вт; R₆ — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; R₈, R₁₁ — резистор 47 кОм, 0,25 Вт; R₉ — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; R₁₀ — резистор 470 кОм, 0,25 Вт; R₁₂ — резистор 2,7 кОм, 0,25 Вт; С₁, С_г — конденсатор 0,01 мкФ; С₃, С₅ — конденсатор 0,1 мкФ; С₄ — конденсатор 47 пФ; С₆ — электролитический конденсатор 10 мкФ, 35 В; Гp­ — гром­коговоритель на постоянном магните с сопротивлением 8 Ом.

Если радиолюбитель не удовлетворен работой схемы, то можно использовать два селекторных переключателя для получения необходимого ритма, например, как это сделано в схеме на рис. 10.7. Это несколько другой тип схемы, но се­лекторные переключатели Кл1 и Кл₂ монтируются аналогич­ным образом. Можно также переделать схему на рис. 10.6 в электронный метроном, обладающий широкими звуковыми возможностями.

10.6. Синтезатор звуков ударных инструментов

Устройство, рассмотренное в разд. 10.5, вырабатывает рит­мы различных музыкальных инструментов и мелодий. В уст­ройстве (рис. 10.7), описываемом в данном разделе, исполь­зуется та же основная схема, но звуки смешиваются с низкочастотным шумом прежде, чем они поступают в низкочастотный усилитель и громкоговоритель. В результате синтезируются звуки ударных инструментов. Монтаж выводов микросхемы ИC₁ на рис. 10.6 и 10.7 имеет значительное сходство, однако ее выходные клеммы подсоединяются к мик­росхеме ИС₂ низкочастотного синтезатора, в котором обычные звуки типа щелчков преобразуются в щипящие звуки. Кроме того, здесь используется совсем другой усилитель низкой частоты (УНЧ).

Введение микросхемы низкочастотного синтезатора нес­колько усложняет схему. Во-первых, в ней требуется напря­жение питания -]-5 В, а для генератора ритма необходимо напряжение +12 В, вследствие чего необходимо наличие в схеме на рис. 10.7 двух источников питания. Эту задачу с ус­пехом может выполнять источник питания на рис. 2.3. Во-вторых, соединение низкочастотного синтезатора с обычным УНЧ типа LM386 оказывается достаточно сложным, что обусловливает необходимость изготовления собственного УНЧ на транзисторах Т₂ и Г₃.

Относительная сложность этой схемы компенсируется ее возможностями. Два селекторных переключателя позволяют выбирать любые ритмы и имитировать ударные инструменты согласно табл. 10.1. Так, если радиолюбитель, играя медлен­ный рок на гитаре, хочет получить сопровождение барабана типа «бочка», то переключатель выбора ритма устанавливает­ся в положение «Д», переключатель выбора инструмента — в положение «K», а регулятор темпа — в положение, дающее необходимый темп,

10.7. Бесструнная гавайская гитара

Насколько беспредельны чудеса электроники? Представь­те себе игру на гитаре, которая не имеет струн.

При практическом изготовлении подобной гитары можно прибегнуть к небольшой хитрости и использовать вместо струн световые лучи, для чего служит схема на рис. 10.8. В ней имеется фототранзистор, реагирующий на окружающее освещение в помещении и на прерывание падающего на него светового потока. При каждом прерывании этого светового потока пальцами схема, переходя в исходное состояние, из­дает звук, характерный для гавайской гитары.

Рис. 10.8. Принципиальная схема бесструнной гавайской гитары.

ФТ₁ — кремниевый фототранзистор типа FPT-100; Т₁ — низкочастотный n-p-n — транзистор; ИС, — двойной таймер типа 556; ИС₂ — УНЧ типа LM386; R₁, R₉ — потенциометр 500 кОм; R₂ — ре.чистор 100 «Ом, 0.25 Вт; R₃ — резистор 470 кОм, 0,25 Вт; R₄ — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; R₆ -резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; R₆, R₇ — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; R₈ — потенциометр 1 МОм; R₁₀ — резистор 10 Ом, 0.25 Вт; С₁ — электролитический конденсатор 1 мкФ, 50 В; С₂, С₅ — конденсатор 0,1 мкФ. 50 В; С₃, С₇ — электролитический конденсатор 100 мкФ, 35 В; С₄, С₈ — конденсатор 0,01 мкФ, 50 В; С₆ — электролитический конденсатор 10 мкФ, 35 В; Tpi - громкоговоритель на постоянном магните с сопротивлением 8 Ом.

Если провести ладонью над фототранзистором, то получит­ся отдельный звук. Если же провести над фототранзистором раздвинутыми пальцами, то схема вырабатывает характерный гитарный перебор струн. При этом наилучшим учителем та­кой игры является практика работы с собранной схемой. Другой рукой с помощью регулятора тональности подби­рается частота. Кстати, регулятор чувствительности позво­ляет приспособить схему к различным уровням освещенности в помещении, причем положение этого регулятора выби­рается опытным путем. Выполнение всех этих регулировок довольно сложно, но весьма увлекательно.

10.8. Программируемая музыкальная шкатулка

В наши дни довольно часто можно услышать о програм-мируемых устройствах, например программируемых микро­калькуляторах, программируемых видеоиграх и, конечно, о программируемых бытовых ЭВМ. Однако редко кто-нибудь имеет возможность программировать небольшую музыкаль­ную шкатулку. Такая возможность предоставляется радио­любителю.

На рис. 10.9,а и б представлена схема, которую можно программировать для проигрывания бесчисленного множества простых мотивов. Если ее несколько усложнить, то она обес­печит воспроизведение неограниченного количества довольно продолжительных и сложных мелодий. Однако такая схема является одной из самых сложных, предлагаемых начинаю­щему радиолюбителю в данной книге.

Схема способна воспроизводить последовательность из 16 различных долей, которые включают паузы, а также ноты (тоны), звучащие в течение более чем одной доли. С другой стороны, радиолюбитель может подобрать мелодию на 4/4 и проиграть ее четыре полных такта. После этого схема будет бесконечно повторять последовательность из 16 выбранных нот.

Кроме воспроизведения 16 долей мелодии в схеме может также использоваться до 16 различных нот, каждая из кото­рых имеет четыре различные длительности. Последнее обстоя­тельство, казалось бы, ограничивает выбор воспроизводимых мелодий. Однако практически в большинстве простых мело­дий на протяжении 4 тактов редко требуется звучание одной и той же ноты более четырех разных длительностей.

Первая-часть схемы, показанная на рис. 10.9, а, опреде­ляет темп и 16 различных долей. С помощью регулятора тем­па можно устанавливать любой темп в пределах от одной до четырех долей в секунду, что более чем достаточно для сочинения обычных мелодий.

Выводы на выходе этой схемы обозначены порядковыми числами (с 1-го по 16-й), которые показывают порядковые номера соответствующих долей в сочиняемой мелодии. На­пример, первая нота снимается с вывода 1 микросхемы ИСз, обозначенного как «1-й», вторая нота — с вывода 2, 12-я нота — с вывода 13 и т. д., а последняя нота — с вьь вода 17.

Рассмотрим теперь вторую часть схемы на рис. 10.9, б, С помощью этой схемы получаем нотные звуки (тоны) и усиливаем их. Регулятор диапазона определяет разность по частоте между следующими по порядку нотами, а также общий диапазон частот для всей мелодии.

Регулируя шкалу, можно определить воспроизведение мелодии в высоком, низком или среднем частотном ключе. Регулятор громкости обеспечивает, естественно, установку уровня громкости низкочастотного сигнала.

Такую схему не очень легко изготовить и запрограммиро­вать, т. е. настроить. Для радиолюбителей с небольшим опы­том работы с интегральными схемами рекомендуется сначала изготовить более простые электромузыкальные устройства, прежде чем приступать к данной схеме. Однако не следует отказываться от изготовления схемы только из-за того, что ее трудно настраивать, ибо сама настройка является доволь­но увлекательным делом.

Допустим, что радиолюбитель собрал устройство по схе­мам на рис. 10.9, а и б, но пока не подключил 16 выводов с выхода схемы (рис. 10.9, а) к 16 выводам на вход схемы (рис. 10.9, б). При включении питания устройство не должно вырабатывать никаких звуков в громкоговоритель, в против­ном случае следует проверить весь монтаж.

Далее следует подключить к выходу вывода «1-й» вывод АО на входе, в результате чего будет периодически воспро­изводиться тональный сигнал. Его периодичность можно ме­нять с помощью регулятора темпа. Регуляторы диапазона и шкалы обеспечат изменение высоты тона, а регулятором громкости устанавливается подходящий уровень громкости воспроизведения.

После этого следует подключить выводы А1, ВО, СО и DO на входе к выводу «2-й» на выходе при соединенных выводах «1-й» и АО. При этом схема будет последовательно воспроиз­водить две различные ноты (звука) и довольно длительную паузу, причем первая нота будет более высокая по звучанию, чем вторая.

Эти ноты представляют собой самый высокий и самый низкий тоны частотного диапазона, воспроизводимого схемой. Если их- различие по частоте не удовлетворяет радиолюбите­ля, то диапазон можно отрегулировать с помощью регулятора диапазона, при повороте которого будет слышно различие между тонами. Регулируя шкалу, можно несколько изменять действительные частоты каждого тона, но их разница по частоте остается практически неизменной, так как эта раз­ница устанавливается только регулятором диапазона.

После выбора положений всех регуляторов можно счи­тать, что радиолюбитель отрегулировал схему для воспроиз­ведения нужного мотива. Далее, устранив все соединения, сделанные для воспроизведения двух контрольных нот (то­нов), можно приступать к настройке частоты первой ноты этого мотива.

Рис. 10.9. Принципиальная схема программируемой музыкальной шкатулки.

ИC₁ — двойной таймер типа 556; ИС₂ — 4-разрядный двоичный счетчик тина 7493; ИС₃ — дешифратор/демультиплексор из 4 в 16 типа 74154; ИС₄ — ИС₆ — два четырехвходовыхлогических вентиля И-НЕ тина 74LS20; ИСу — шесть инверторов типа 74LS04; ИС₈ — J — К-триггер типа 74LS76; ИС₉ — УНЧ типа LM386; R₁, R₁₄ — потенциометр 1 МОм; R₂ — резистор 270 кОм, 0,25 Вт; R₃ — резистор 27 кОм, 0,25 Вт; Ri — R₇ — резистор 4,7 кОм, 0,25 Вт; R₈ — R₁₁, R₁₅ — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; Ri₂ — резистор 1,5 кОм, 0.25 Вт; R,₃ - — потенциометр 50 кОм; Ri_c — резистор 1 кОм, 0,25 Вт; R₁₇ — потенциометр 500 кОм; С_1, С₃ — танталовый конденсатор 1 мкФ, 35 В; С_г — конденсатор 0,47 мкФ; С₄ — электролитический кон­денсатор 100 мкФ, 35 В; C₅ — электролитический конденсатор 10 мкФ, 35 В; Гр, — громкоговоритель на постоянном магните с сопротивлением 8 Ом.

Рис. 10.9. (продолжение).

Первая нота всегда образуется на выходе вывода «1-й» (рис. 10.9, а). Этот вывод можно подключить к любому из четырех групп выводов на рис. 10.9, б и даже более чем к одному выводу, но не в пределах одной и той же группы. Например, вывод «1-й» может быть подключен к выводам АО, ВЗ, С2 и D1 или только к выводу В2, но его нельзя соединять одновременно с выводами ВО и В1.

Как вы заметили, при первоначальной калибровке самая высокая нота была получена при соединении одного из выво­дов на выходе с любым выводом группы А на входе, а самая низкая нота — при подключении одного из выводов на выходе к любым четырем выводам четырех различных групп на входе схемы.

Ниже приведена последовательность подключения выво­дов, дающая постепенное снижение высоты звука (ноты) с изменением частоты.

1. Отсутствие соединений (ноты не воспроизводятся).

2. Выходной вывод с одним выводом из группы А (самая высокая нота).

3. Выходной вывод с одним выводом из группы В.

4. Выходной вывод с одним выводом из групп А и В.

5. Выходной вывод с одним выводом группы С.

6. Выходной вывод с одним выводом из групп А и С.

7. Выходной вывод с одним выводом из групп В и С,

8. Выходной вывод с одним выводом из групп А, В и С.

9. Выходной вывод с одним выводом из группы D.

10. Выходной вывод с одним выводом из групп А и П.

11. Выходной вывод с одним выводом из групп В и D,

12. Выходной вывод с одним выводом из групп А, В и D.

13. Выходной вывод с одним выводом из групп С и D,

14. Выходной вывод с одним выводом из групп А, С и D,

15. Выходной вывод с одним выводом из групп В, С и D.

16. Выходной вывод с одним выводом из групп А, В, С и D (самая низкая нота).

С учетом такой последовательности следует соединять вы­ход вывода «1-й» с выводами на входе до тех пор, пока не получится первая нота подбираемого мотива. Аналогичным образом находится соединение для выхода вывода «2-й», при этом следует избегать более чем одного соединения с любым из выводов на входе. Такт паузы получается, если остается неподключенным (свободным) выход вывода, соответствую­щий тому месту в мотиве, где должна быть пауза.