Аналоговый синтез звука. Глава 10. Триггеры октавных делителей частоты
Сформированные нотным счётчиком-делителем двенадцать сигналов верхних тонов направляются на цепочки триггеров - октавных делителей частоты. Благодаря этим самым триггерам в инструменте формируется полный набор всех звуковых тонов, необходимо-достаточный для покрытия всего частотного диапазона инструмента, а также для организации его регистровых групп.
Каждый такой триггер делит частоту входящего сигнала на два, понижая его тон на октаву. С выхода каждого триггера сигнал поступает на вход соответствующего формирователя импульсов, а также на вход очередного триггера (за исключением последнего триггера в цепочке), который далее делит частоту на два и так далее. В итоге частота исходного сигнала понижается в 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 и так далее раз. Чем шире общий частотный диапазон инструмента (который определяется суммой количества октав его клавиатуры и числа футовых диапазонов его основных регистров чётных гармоник без аликвотов - 1', 2', 4' и т. д.), тем, соответственно - будет больше триггеров в цепочках.
Если, например, у синтезатора стандартная пятиоктавная клавиатура, и 4 футовых регистровых диапазона (2', 4', 8', 16') - то число октавных триггеров в цепочке будет соответственно равно девяти. Если в конце клавиатуры имеется дополнительная клавиша "До" более высокой октавы, то в цепочку октавных делителей добавляется ещё один триггер, в таком случае частота тонального сигнала "До" нотного счётчика-делителя (см предыдущую главу) должна быть соответственно в два раза (на октаву) выше. Общее число триггеров такого инструмента будет соответственно в 12 раз больше, то есть 9*12+1=109 (считая триггер для последней клавиши "До").
Сам по себе триггер - это устройство, имеющее два устойчивых состояния (flip-flop, "закрыт-открыт"). Импульсный сигнал, пришедший на его вход, каждый раз переводит его из одного состояния в другое, в результате чего на выходе формируется периодический сигнал с вдвое меньшей частотой (с тоном на октаву ниже). Обычный триггер - это несложное устройство на двух транзисторах.
Триггер-октавный делитель инструмента "Юность-73"
Как видим, помимо транзисторов в схеме триггера присутствует ещё несколько компонентов (диодов, резисторов и конденсаторов). А в виду того, что общее их число в инструменте более сотни, то количество радиокомпонентов в таком инструменте исчисляется тысячами (а в генераторно-делительном блоке ещё присутствуют формирователи импульсов и диодные ключи-модуляторы). Именно это обстоятельство является одним из ключевых факторов дороговизны таких инструментов. Если вы - радиолюбитель, и задумали повторить такую конструкцию - будьте готовы к оптовой закупке радиоэлектронных компонентов коробками.
Но прогресс, однако на месте не стоит, и уже в начале 80-х конструкторы, с целью сокращения количества радиоэлементов и соответствующего уменьшения стоимости, стали обращать своё внимание на интегральные микросхемы - сначала на TTL D-триггеры (вроде К155ТМ2, HC7474), а впоследствии - и на двоичные счётчики, которые сами по себе представляют собой цепочки триггеров-делителей на два. Наиболее практичной в отечественном синтезаторостроении оказалась микросхема КМОП К561ИЕ10 (зарубежный аналог - MC14520A), представляющая собой два четырёхбитных двоичных счётчика, или восемь триггеров-делителей.
Микросхема К561ИЕ10 - два четырёхбитных двоичных счётчика
Именно на таких микросхемах были реализованы триггерные цепочки ГДБ инструмента "Электроника ЭМ-04" (и многоих других подобных инструментов производства СССР второй половины 80-х и даже в 90-х), для ГДБ которого таких микросхем понадобилось всего лишь двенадцать. Datasheet можно скачать с сайта Чипа и Дипа - lib.chipdip.ru/030/DOC001030792.pdf
На этом можно было бы поставить точку, если бы не одно досадное "но" - триггер фомирует сигнал с квадратной волновой формой (меандр, square wave), а спектр такого сигнала составляют лишь нечётные гармоники помимо основной (см главу 3, рис.2), благодаря чему звучание приобретает жёсткий, "ядовитый" тембр. И с этим приходится бороться путём добавление в схему специальных формирователей импульсов - им и будет посвящена следующая глава.
(c) 2015. Александр Балакин
facebook.com/alxbeam
