Формирователь тонального сигнала Советский патент 1987 года по МПК G10H1/00 

1

Изобретение относится к музыкальным инструментам и пользоваться в частности в музыкальных синтезаторах (ЭМС),

Известен электромузыкальньш инструмент, содержащий генератор опорной частоты, делители с постоянными коэффициентами деления, октавные делители частоты. Формирование тонального сигнала производится делением частоты опорного генератора для получения звукоряда в пределах одной октавы и последующего октавного деления частоты f1.

Недостатком данного устройства является ограниченный набор форм выходного сигнала - только прямоугольный со скважностью 2, что снижает выразительность звучания и исполнительские возможности.

Наиболее близким техническим решением является формирователь синусоидального сигнала, содержащий формирователь управляющего кода, выходы которого соединены с входами управления делителя частоты, тактовьш вход которого соединен с шиной опорной частоты, цифроаналоговый преобразователь, постоянное зaпo шнaющee устройство и фильтр нижних частот 2.,.

Недостатком известного устройства является невозможность генерирования одновременно сигналов различной фор15

13074722

электро- ляющего кода , вход - с шиной источника может ис- опорного напряжения, выход через пер- электро- вый и второй резисторы соединен соответственно с инвертнруюш;им и неин- 5 вертируюпщм входами операционного усилителя, через третий резистор - с входом первог.о аналогового ключа, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилите- iO ля, через четвертый резистор к выходу второго ключа, вход которого соединен с общей шиной, а также через пятый резистор - с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен через конденсатор с его инвертирующим входом и является выходом устройства.

На фиг, 1 приведена структурная схема формирователя тонального сигнала; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на выходах устройства; на фиг, 3 - схема делителя частоты. Формирователь тонального сигнала содержит формирователь 1 управляющего кода, выходы которого соединены с входами управления делителя 2 частоты, тактовый вход которого соединен с шиной 3 опорной частоты, и цифроаналоговый преобразователь 4, 30 переключатель 5 формы сигнала, входы которого соединены с выходами делителя 2, первый и второй вьжоды- с вхо- дани управления соответственно первого 6 и второго 7 аналогового ключей, вхо20

25

мы, что сужает функциональные возмож- 35 Ды управления цифроаналогового прености, а также тональный объем обору- дова1шя.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем расширения набора форм одновременно генерируемых сигналов при одновремен- .иом упрощении устройства,

Поставленная цель достигается тем.

что в формирователь тонального сигна- 45 ключен к инвертирующему входу опела, содержащий формирователь управляющего кода, ззыходы которого соединены с входами управления делителя частоты, тактовый вход которого соединен с шиной опорной частоты, и циф- 50 резистор 14 - с неинвертирующим вхо- роаналоговый преобразователь, введены переключатель формы сигнала, входы которого соединены с выходами делителя частоты, первый и второй выходы - с входами управления соответственно первого и второго аналогового ключей, входы управления цифроаналогового преобразователя соединены с выхода формирователя управдом операционного усилителя 1I, выход которого соединен через конденсатор 15 с его инвертируюпщм входом и является выходом устройства, 55 Устройство работает следующим образом.

На делитель 2 кз формирователя 1 поступает информация с нажатой клавиши в виде двоичного кода.

образователя 4 соединены с выходами формирователя 1, вход - с шиной 8 источника опорного напряжения, выход через первый 9 и второй 10 резисторы 40 соединен соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя 11, через третий резистор 12 - с входом первого аналогового ключа 6, выход которого подрационного усилителя }1, через четвертый резистор )3 - с выходом второго ключа 7, вход которого соединен с общей шиной, а также через пятый

50 резистор 14 - с неинвертирующим вхо-

дом операционного усилителя 1I, выход которого соединен через конденсатор 15 с его инвертируюпщм входом и является выходом устройства, 55 Устройство работает следующим образом.

На делитель 2 кз формирователя 1 поступает информация с нажатой клавиши в виде двоичного кода.

Коды нот приведены в таблице.

г

При опорной частоте, равной частота выходного сигнала на обоих выходах управляемого делителя имеет значения, указанные в таблице. Та- КИМ образом, делитель 2 формирует сетку выходных частот в диапазоне от 32,7 Гц (строка 2 таблицы), что. соответствует частоте ноты ДО в контроктаве до 7904 Гц (строка 1 таблицы), что соответствует ноте СИ пятой октавы. Погрешность формируемого музыкального звукоряда определяется коэффициентами, приведенными в таблице и имеет значения, приведенные в таблице (например, 0,047% для ноты ДО),

На первом выходе делителя 2 формируется сигнал прямоугольной формы со скважностью 64 для формирования пилообразного выходного сигнала, на втором выходе - прямоугольный сигнал со скважностью 2 для получения треугольного выходного сигнала. Выбор формы выходного сигнала производится при помощи переключателя 5,

Входной двоичньм код поступает также на цифроаналоговый преобразователь 4, формирующий выходное напряжение, прямопропорциональное входном коду. При выборе U В выходное напряжение будет равно 4,82 В для ноты си пятой октавы и 20 мВ для ноты до контроктавы. Специальных требований к источнику опорного на

пряжения нет, так как, например, нестабильность на 1% ведет к изменению амплитуды выходного сигнала менее чем на 0,1 дБ, а на частоту выходного сигнала не влияет совсем.

На аналоговый ключ 6 поступает сигнал прямоугольной формы со скважностью 2 с первого выхода делителя 2 частоты.

При открытом ключе 6 выходное напряжение усилителя 11

JI2

и

1

6ЫХ RC 15

Uexd +Ue xCO), (1)

где кОм;

Т - период входного сигнала;

и,(0) - напряжение при .

При и con9t,

вых.

и (о)о.

вых

1

и (Т/2)

ъ. RC15

и

вхТ Чых 2 2RC15 При закрытом ключе 7 выходное пряжение операционного усилителя

, fO f5

и.

вЫх

. и..вь. (Т/2), (3)

«Т|2

При Ugj const аналогично (2) получают

вь,..(Т-|)и,,, (Т/2).

(4)

Подставив в формулу (4) значение для (Т/2), из (2) получают

T-Uf

и . (т) - У-JB%ых RC15

RC15

0. (5)

Таким образом, при поступлении на управляющий вход ключа 6 сигнала прямоугольной формы и зкрытом ключе 6 на выходе операционного усилителя 11 формируется сигнал треугольной формы (фиг, 3),

Для получения сигнала пилообразной формы входной прямоугольный сигиал со скважностью 64 (фиг. 3) поступает на ключ 6,

Выходное напряжение усилителя 11 при закрытом ключе 6

р

,(0).

и

вых RC 15

.х

и const, и

и ( т) -fii.

еых Т RC1

(6) (0)0 получают

w

где , При открытом ключе 6

и. (т)-

ВЫх

R12C15

I ,.

( 63 . 64

631б1Т

(8)

Для и const получают

КЫх

..,)- RITCTS-V - И Т) вь,/||т).(9)

/: о

Взяв для и ( -гт- Т) зна 1ение из

Bbll; Ь4

0

формулы (7) получают

и

вЬ1Х

м

64

(т)- ст- М Рл . R12C15 64 RC15

Т,

(10)

и„ (Т)0 получают

В

ijlJ 5; ,

Rl 63

(П)

Значения R и С выбираются из требований к уровню выходного сигнала

устройства. Так, для получения

5 В при и

вхСМонс)

5 В

12,5-16 с,

вЬ1Х1307472-6

лителя 2) и треугольный либо пилообразный сигнал на выходе операционного усилителя 1 1. При. этом устройство не содержит блока памяти и фильт- 5 ров, т.е. сокращаются аппаратурные затраты.

г ч

При кОм, С, 4, 4167 пФ

Принимают пФ, Ом. Поскольку и и изменяются

синхронно.

fex Следовательно и U

Т cons t.

ex

const,

ЗИх (маке)

Т.е. уровень выходного сигнала является постоянным для всего диапазона формируемых частот.

Младшие 11 разрядов кода, составляющие код ноты, поступают на первый каскад деления, собранньш на двух микросхемах HE8-D1 и D2 (все микросхемы серии К155).

Выходной сигнал поступает на второй каскад деления на микросхемах ИЕ5-ВЗ и D4.

Выходные сигналы второго каскада деления поступают на коммутатор, собФормирователь тонального сигнала, содержащий формирователь управляющего кода, выходы которого соединены с входами управления делителя частоты, тактовый вход которого соединен 15 с шиной опорной частоты, и цифроана- логовый преобразователь, о т л и ,- чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем расширения набора форм одновременно генерируемых сигналов при одновременном упрощении устройства, в него введены переключатель формы сигнала, входы которого.соединены с выходами делителя частоты, первый и второй вьпсоды - с входами управления соответственно первого и второго аналогового ключей, входы управления цифроаналогового преобразователя соединены с выходами формирователя упранный на микросхемах D5, D6, D7, на

управляющие выходы которого поступают 30 равляющего кода, вход - с шиной исстаршие 8 разрядов входного кода, точника опорного напряжения, выход .

составляющие код октавы, С выхода через первый и второй резисторы соекоммутатора (D7) сигнал поступает на

третий каскад деления, обеспечивающий

деление частоты входного сигнала 35

на 2.

Десятичные значения кода ноты, поступающие на входы микросхем D1 и D2 показаны в таблице для пятой октавы. Для нот всех остальных октав 40 они будут такими же, как и для пятой октавы.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет одновременно сформировать прямоугольный 45 сигнал типа меандр (второй выход дединен соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, через третий резистор - с входом первого аналогового ключа, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, через четвертый резистор - к выходу второго ключа, вход которого соединен с общей шиной, а также через пятый резистор - с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен через конденсатор с его инвертирующим входом и является выходом устройства.

Формула изобретени

Формирователь тонального сигнала, содержащий формирователь управляющего кода, выходы которого соединены с входами управления делителя частоты, тактовый вход которого соединен с шиной опорной частоты, и цифроана- логовый преобразователь, о т л и ,- чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем расширения набора форм одновременно генерируемых сигналов при одновременном упрощении устройства, в него введены переключатель формы сигнала, входы которого.соединены с выходами делителя частоты, первый и второй вьпсоды - с входами управления соответственно первого и второго аналогового ключей, входы управления цифроаналогового преобразователя соединены с выходами формирователя уп

динен соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, через третий резистор - с входом первого аналогового ключа, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, через четвертый резистор - к выходу второго ключа, вход которого соединен с общей шиной, а также через пятый резистор - с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен через конденсатор с его инвертирующим входом и является выходом устройства.

Выход /

и

быш

и

Редактор Л. Пчолинская

Составитель С. Клевцов

Техред Л.Олейник Корректор А. Ильин

Подписное

Заказ 1635/49 Тираж 346

ВНИИП№ Государственного комитета i.ouf

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/Ь

Прои водствен о-полигр фй ё коГпр дприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

JUL ffwoSJ

Подписное

Изобретение может быть использовано в электромузыкальных синтезаторах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем расширения набора форм одновременно генерируемых сигналов при одновременном упрощении устройства. Для этого в формирователь тонального сигнала, содержащий блок формирования управляющего кода, делитель 2 частоты, шину 3 опорной частоты, цифроаналоговый преобразователь 4, а также резисторы 9, 10, 12, 13 и 14, конденсатор 15, аналоговые ключи 6 и 7 и операционный усилитель 11, дополнительно введен переключатель 5 формы сигнала. По сравнению с прототипом устройство обеспечивает формирование прямоугольного сигнала типа Меандр, а также треугольньй или пилообразный сигналы, на выходе операционного усилителя 11. Упрощение устройства достигается за счет исключения блока памяти и фильтров. 3 ил., 1 табл. с kn (риг. 1