Формирователь тонального сигнала

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК .К (l9) Ш1

Ai (5D4 G 10Н 1 С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3482833/24-21 (22) 11.08.82 (46) 30.04.87. Бюл. № 16 (72) Л.К. Вихрецкий и Ю.Е. Ляттэ (53) 621. 384 (088. 8) (56) Патент США ¹ 3590131, кл. G 10 Н 5/10, 1971.

Патент Великобритании 2036483 кл. Н 03 В 19/00, 1980. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОНАЛЬНОГО СИГНАЛА (57) 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 треугольный или пилообразный сигналы, на выходе операционного усилителя 11, Упрощение устройства достигается за счет исключения блока памяти и фильтров. 3 ил., 1 табл.

1 1307472 2

Изобретение относится к электромузыкальным инструментам и может использоваться в частности в электромузыкальных синтезаторах (ЭИС).

Известен электромузыкальный 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 l 1 j.

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, тактовый

I вход которого соединен с шиной опорно частоты, цифроаналоговый преобразователь, постоянное запоминающее устройство и фильтр нижних частот (2.J.

50 резистор 14 — с неинвертирующим входом операционного усилителя 11, выход которого соединен через конденсатор 15 с его инвертирующим входом и является выходом устройства.

Недостатком известного устройства является невозможность генерирования одновременно сигналов различной формы, что сужает функциональные возможности, а также тональный объем оборудования.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем расширения набора форм одновременно генерируемых сигналов при одновременном упрощении устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь тонального сигнала, содержащий формирователь управляющего кода, выходы которого соединены с входами управления делителя частоты, тактовый вход которого соединен с шиной опорной частоты, и цифроаналоговый 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 выходами формирователя управf0

25 и

45 ляющего кода, вход — с шинойисточника опорного напряжения, выход через первый и второй резисторы соединен 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.

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 соеди— нен с шиной 3 опорной частоты, и цифроаналоговый преобразователь 4, переключатель 5 формы сигнала, входы которого соединены с выходами делителя 2, первый и второй выходы — с входами управления соответственно первого

6 и второго 7 аналогового ключей, входы управления цифроаналогового преобразователя 4 соединены с выходами формирователя 1, вход — с шиной 8 источника опорного напряжения, выход через первый 9 и второй 10 резисторы соединен соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя !1, через третий резистор 12 — с входом первого аналогового ключа 6, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного у илителя 11, через четвертый резистор 13 — с выходом второго ключа 7, вход которого соединен с общей шиной, а также через пятый

Устройство работает следующим образом.

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

1307472

Коды нот приведены в таблице. чл

При опорной частоте, равной 2 Гц, частота выходного сигнала на обоих выходах управляемого делителя имеет значения, указанные в таблице. Таким образом, делитель 2 формирует сетку выходных частот в диапазоне от 32,7 Гц (строка 2 таблицы), что соответствует частоте ноты "gO" 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, 15 приведенные в таблице (например, 0,047Х для ноты "ДО").

На первом выходе делителя 2 формируется сигнал прямоугольной формы ,со скважностью 64 для формирования 20 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 двоичный код поступает также на цифроаналоговый преобразователь 4, формирующий выходное напряжение, прямопропорциональное входному 30 коду. При выборе У =10 В выходное напряжение будет равно 4,82 В для ноты "СИ" пятой октавы и 20 мВ для ноты "gO" контроктавы. Специальных требований к источнику опорного напряжения нет, так как, например, нестабильность на 17. 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 т т12

При U „=const аналогично (2) по5 лучают (Т)=- — У (Т- — )+1> (Т/2), 1 Т вых RC 15 ех 2 вь>х (4)

Подставив в формулу (4) значение

t0 для U „„(T/2), из (2) получают и . (т>= — -" - + - -о . (Ы еь« RC 15 RC 15

U вых RC 15 (8) Для U =const получают вых

1 63

+U (— Т).

63 вых 64 (9) (1)

55 (2) нат(р

1 о где R=R9=R10=R14=2R13=3 кОм;

Т вЂ” период входного сигнала;

U «(0) — напряжение при t=O.

При U =const, U „ (0)=0U (Т/2>= — U

1 T U „Т вь!х RC 15 выл 2 2КС 15

При закрытом ключе 7 выходное пряжение операционного усилителя

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 сигнал со скважностью 64 (фиг. 3) поступает на ключ 6.

Выходное напряжение усилителя 11 при закрытом ключе 6

63 164 T

U ай+Бе„„(0).

e>( о (6)

При U =const, U (0)=0 получают где R=R9=RIO=RI4=2R13 °

При открытом ключе 6

Т (Т) - П (1t+U х

1 вь!х К12 С15 в>(вх

6 3164Т

"(— Т) .

63

63

Взяв для U (— Т) значение из вых 64 формулы (7) получают и (ц= - - — (т- — т>+ —"

U 63 Ueõ вь(х R12 С15 64 RC15

x — Т

63

64 (10) для U (Т) =0 получают вь«

63

R (11)

Значения R и С выбираются из требований к уровню выходного сигнала

1307472 6 лителя 2) и треугольный либо пилообразный сигнал на выходе операциоМного усилителя 11. При этом устройство не содержит блока памяти и фильтров, т.е. сокращаются аппаратурные затраты.

5 устройства. Так, для получения

f =8 кГц

Эл (макс> а =12 5 ° 10 с

1 U б

RC 15

Вых.

При R 3 кОм, С.,=4,167:10 =4167 пФ

Принимают С„ =4300 пФ, К„=47 Ом.

Поскольку U. и изменяются 10

Sx х синхронно.

U — =Б : Т =const. вх вх

Вх

Следовательно и U =const, Вых (макс) т.е. уровень выходного сигнала является постоянным для всего диапазона формируемых частот.

Младшие 11 разрядов кода, составляющие код ноты, поступают на первый 20 каскад деления, собранный на двух микросхемах ИЕ8-Dl и D2 (все микросхемы серии K155).

Выходной сигнал поступает на второй каскад деления на микросхемах

ИЕ5-D3 и D4.

Выходные сигналы второго каскада деления поступают на коммутатор, собранный на микросхемах D5, D6, D7, на управляющие выходы которого поступают З0 старшие 8 разрядов входного кода, составляющие код октавы. С выхода коммутатора (Dj) сигнал поступает на третий каскад деления, обеспечивающий деление частоты входного сигнала на 28.

Десятичные значения кода ноты, поступающие на входы микросхем Dl u

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 тина меандр (второй выход деФормула изобретения

Формирователь тонального сигнала, содержащий формирователь управляющего кода, выходы которого соединены с входами управления делителя частоты, тактовый вход которого соединен с шиной опорной частоты, и цифроаналоговый преобразователь, о т л и,— ч а ю шийся 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 выходы — с входами управления соответственно первого и второго аналогового ключей, входы управления цифроаналогового преобразователя соединены с выходами формирователя управляющего кода, вход — с шиной источника опорного напряжения, выход через первый н второй резисторы соединен 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.

1307472

Октава Кота

Входной код

Лотре&ность> 2 еснтн ое ss енне ода н

Код октавы Код ноты

Контроктава

55 О

32,7 +0,047 бых00 и йипд

BblX00 !

CH О О О О О О О 1 1 ! О I I 1 О О О 1976

5 CH Ь 1 О О О О О О О 1 1 О I О О 1 О О 1 1865

5 ЛЯ 1 О О О О О О О 1 1 О 1 1 1 О О О О О 1760

ЛЯЬ l О О О О О О О 1 О О I 1 1 1 I О 1 166!

5 СОЛЪ 1 О О О О О О О 1 1 О О О 1 О О О О О 1568

COJIbhl О О О О О О О 1 О 1 I 1 О О 1 О О О 1480 фЛ О О О О О О О 1 О 1 О 1 1 1 О 1 О 1 1397 !

% О О О О О О О 1 О I О О О О l 1 I 1319

5 MH!7 1 О О О О О О О 1 О О 1 1 О I 1 I О 1 1245

PE О О О О О О О 1 О О 1 О О l О 1 1 1175

888 0 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 «0»»09

ДО l О О О О О О О 1 О О О О О 1 О 1, I l 1047

ЛЯ О 1 О О О О О О. I 1 О 1 1 l О О О О О 1760

ЛЯ О О 1 О О О О О 1 О 1 I 1 О О О О О 1760

ЛЯ О О О I О О О О l О 1 1 1 О О О О О 1760

ЛЯ О О О О 1 О О О 1 1 О 1 1 1 О О О О О 1760

ЛЯ О О О О О О О 1 1 О 1 1 О О О О О 1760

Вонь&а& IN О О О О О О 1 О 1 1 О 1 1 О О О О О 1760

ЛЯ О О О О О О О 1 I 1 О 1 1 О О О О О 1760

Контр. ДО О О О О О О О 1 1 О О О О О О 1 1 1047

7904 +0,047

7460 +0,024

7040 Ю>029

6644 +Ов039

6272 10,037

5920 +0,006

5588 +0,001

5276 Ю,ОО I

4980 Ю,013

4700 +О

4436 -0,0!85

4188 Ю,024

3520 О

1760 О

880 О

440 О

220 О

1l0 О

1307472

Составитель С. Клевцов

Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Олейник Корректор А. Ильин

Заказ )635/49 Тираж 346

ВНИИПИ: Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

))3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4