ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ МНОГОГОЛОСНОГО ЭМИ

May 7, 2010 by admin Комментировать »

А. Маргулис, Ю. Парыгин

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 со-ответствующим 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.

Технические характеристики

Диапазон частот, Гц:

от до субконтроктавы 16,35

до си четвертой октавы 3951,064

Относительная погрешность частоты, % +0,15787,., — 0,15083

Выходное напряжение, В, не менее 2,4

Напряжение питания, В 5 ±0,25

Потребляемый ток, А, не более 2,1

clip_image002

Рис. 1. Функциональная схема делителя частоты

Значения частоты, соответствующие соседним нотам, связаны соотношениемclip_image0041,0594633. При общем задающем генераторе аналогич­ное соотношение связывает и необходимые коэффициенты деления счетчиков К2 = м K1. Поскольку K1F1 = K2F2 = K12F12 = fзг, погрешность (в процентах) частоты пол­ностью переходит в погрешность коэффициента деления

clip_image006

ЭМИ I класса, выпускаемые промышленностью, име­ют точность сетки частот не выше 0,3%, поскольку на слух такое отклонение уже не обнаруживается. Таким образом, задача сводилась к нахождению коэффициен­тов деления, для которых ni < 0,3% Путем переборки воз­можных вариантов был найден ряд коэффициентов де­ления, относительная погрешность которых по абсолют­ной 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.

Коэффициент

Округленно

Погрешность

Сомножители

Нота

116

116

0

2X58

Си

122,8977

123

0,08

3X41

Ля-диез

130,2055

130

0,15787

2X5X13

Ля

137,9479

138

0,03772

2X3X23

Соль-диез

146,1507

146

0,10316

2X73

Соль

154,8413

155

0,10247

5X31

Фа-диез

164,0486

164

0,02966

2X2X41

Фа

173,8034

174

0,11307

3X58

Ми

184,1383

184

0,07513

2X2X2X23

Ре-диез

195,0877

195

0,04498

3X5X13

Ре

206,6882

207

0,15083

3X3X23

До-диез

218,9782

219

0,00979

3X73

До

Частота задающего генератора для работы с опись ваемым делителем равна 916647 Гц. Однако, очевидце и для частоты задающего генератора можно составил подобный ряд, где ее значения будут связаны описа; ными выше соотношениями. В этом случае можно из такого 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 перестраиваеваемым, что даст возможность под­стройки ЭМИ при сохра­нении точности музыкаль­ного, строя.

clip_image008clip_image010clip_image012

Рис. 2. Схема делителя частоты на 5 и 13

Рис. 3. Схема делителя частоты на 73

Рис. 4. Схема делителя часто­ты на 31

clip_image014clip_image016clip_image018

Рис. 5. Схема делителя часто­ты на 58

Рис. 6. Схема делителя, часто­ты на 41

Рис. 7. Схема делителя часто­ты на 23

Схема делителя часто­ты на 5 и 13 показана на рис. 2. Импульсы задающе­го генератора поступают на вход С2 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 логичес; кого 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 микросхемы 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 х 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), на 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.

clip_image020

Рис. 8. Схема октавцого делителя

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 счетчика остается неподключенным, причем входы установки его в состояние 0 «зазем­лены». Это позволяет использовать свободный триггер б 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 К.155ИЕ4 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 микро–схемы. Без этих конденсаторов не исключено взаимное влияние микросхем через цепи питания, которое может привести к срыву работы ЭМИ.

OCR Pirat

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты