Spis treci

Od autora 1. Wprowadzenie 2. Ukady znieksztacajce 2.1. Przystawka DISTORTION z ogranicznikiem w ptli sprzenia zwrotnego 2.2. Przystawka DISTORTION z ogranicznikiem na wyjciu 3. Automatycznie przestrajane filtry obwiedniowe 3.1. Przystawka ENVELOPE FILTER ze wzmacniaczem operacyjnym 3.2. Przystawka ENVELOPE FILTER z ukadami CMOS 4. Bramki szumowe 4.1. Bramka szumowa z tranzystorem kluczujcym 4.2. Bramka szumowa ze wzmacniaczem VCA/OTA 5. Kompresory 5.1. Przystawka SUSTAINER 5.2. Przystawka KOMPRESOR 6. Przesuwniki fazy 6.1. Przystawka PHASING czterostopniowa 6.2. Przystawka PHASING szeciostopniowa 7. Przesuwniki fazy z elementami CTD 7.1. Przystawka FLANGER 7.2. Przystawka FLANGER z rozbudowanym ukadem regulacji 8. Efekty chralne CHORUS 8.1. Przystawka CHORUS 8.2. Urzdzenie wirofoniczne ROTOR STRING CHORUS 9. Ukady opniajce z elementami BBD 9.1. Przystawka sztucznego pogosu i echa 300 ms 9.2. Przystawka sztucznego pogosu i echa 600 ms 10. Uwagi kocowe Literatura 128 _K_M_______

4 5 9 10 15 17 18 22 27 28 31 36 37 41 47 48 52 59 60 67 74 75 80 93 95 102 123

1. Wprowadzenie

Wielowiekowy proces doskonalenia instrumentw muzycznych postpo wa wraz z poszukiwaniami nowych i wieych brzmie w muzyce. Gdy wydawao si, e moliwoci instrumentalne sigaj swego kresu, w sys tematyce instrumentw muzycznych okoo poowy stulecia pojawia si nowa rodzina nazwana elektrofonami. Elektrofony instrumenty elektromechani czne albo elektroniczne, ktrych brzmienie powstaje przy udziale obwodw elektronicznych, stworzyy nieprzebrane bogactwo materiau dwikowego, przeamujc zakazane horyzonty tradycyjnych instrumentw orkiestrowych. Doniosy ten przeom wyznaczy dalszy i jake frapujcy postp w dziedzinie instrumentw muzycznych. Wszechobecnie zelektronizowana muzyka swj ,"monstrualny" pochd rozpocza jeszcze w pierwszej dziesitce lat naszego stulecia wacym 200 ton(!) instrumentem o nazwie Telharmonium konstrukcji Thaddeusa Cahilla. W nastpnych latach pojawiy si inne instrumenty, o ktrych warto wspom nie. Byy to aeterophon, thereminovox, ondes martenot oraz trautonium. Niektre z nich znalazy zastosowanie w kinematografii epoki kina niemego i w radio. Pniej doczekay si nawet wasnych partytur D. Milhaud, P. Hindemith. Pierwszymi technicznie dojrzaymi instrumentami elektrycznymi, byy pochodzce dopiero z poowy lat 30-tych elektromechaniczne organy Ham monda, nieco pniej Wurlitzera i Baldwina oraz gitara elektryczna Walkera z szecioma gowicami. Instrumentom tym nalen rang nada amerykaski jazz zaznaczajc to wybitnymi nagraniami pytowymi F. Waller, E. Durham, Ch. Christian i nieco pniej J. Smith. Zainteresowanie instrumentami elektronicznymi znacznie oywio si w latach 50-tych i 60-tych. Wwczas to nastpia niepohamowana ekspansja muzyki pop E. Presley, The Beatles, co ostatecznie przesdzio, e elektryfikacja" zespow estradowych przestaa by swego rodzaju finezj, a staa si koniecznoci. Elektrofony w miar rozwoju techniki doskonalono, jednake epokowy przeom w tej dziedzinie nastpi wraz z ukazaniem si pierwszego syn tezatora dr Roberta Mooga w latach 60-tych. Syntezator Mooga wykaza, e kojarzenie pewnych ukadw elektronicznych z instrumentami muzycznymi umoliwia dowoln modyfikacj ich brzmienia. Ingerencja w materia dwi kowy tradycyjnych instrumentw takimi ukadami elektronicznymi jak filtry VCF, wzmacniacze VCA, ring generatory, przesuwniki widma, generatory 5

VCO stwarza nowe, zaskakujce i niezwykle szerokie moliwoci brzmienio we. Dalszy rozwj elektrofonw doprowadzi do wspczesnej mikroproceso rowej syntezy dwikw, a przedtem nieznanej i niemoliwej do uzyskania rnorodnoci. Niezalenie od autonomicznych instrumentw elektronicznych, z poczt kiem lat 60-tych pojawiy si niewielkie przystawki przeznaczone do wsp pracy z instrumentami strunowymi i klawiszowymi, wykorzystujce niektre ukady elektroniczne stosowane w pierwszych syntezatorach. Nastpi jakby odrbny rozwj tego sprztu, ktry stanowi i nadal stanowi uzupenienie instrumentw muzycznych. Przystawki te, zwane modyfikatorami brzmienia lub po prostu przystaw kami efektowymi, stay si szczegln waciwoci instrumentarium wsp czesnej muzyki pop. Stosowane powszechnie w zespoach estradowych, stanowi wraz z instrumentem nowy i inny zelektronizowany instrument muzyczny. Z racji intensywnie rosncego zapotrzebowania powsta odrbny prze mys elektroniczny, specjalizujcy si w wytwarzaniu urzdze modyfikuj cych. Wrd liczcych si firm naley wymieni takie jak: MXR, Elektroharmonix, Roland-Boss, Yamaha, Ibanez, Peavey, Fender, Marshall i wiele innych. Firmy te znaczco przyczyniy si do wyodrbnienia nowej i specyfi cznej dziedziny jak jest elektronika instrumentw muzycznych. Owa specyfika polega na zgoa odmiennym traktowaniu pewnych wa ciwoci i parametrw toru elektroakustycznego. Dotyczy to zamierzonych deformacji sygnaw w torze. Osobliwymi rozwizaniami ukadowymi wpro wadza si znieksztacenia liniowe i nieliniowe, przesterowania, przesunicia fazy, opnienia sowem wszystkie te elementy, ktre s szkodliwe i niepodane w konwencjonalnym pojciu toru elektroakustycznego. Odmienne te kryteria znalazy rwnie wyraz w nazewnictwie nie zawsze zgodnym z tradycyjnie przyjt nomenklatur elektroniczn. Wiele okrele wywodzi si z nazewnictwa firmowego lub argonu rodowiskowego. Ter minologia, jak i sama nazwa tej dziedziny elektroakustyki, nie zostaa dotychczas ujednolicona ze wzgldu na swj ywioowy charakter. Za oryginalny uwaa si jzyk angielski. Dlatego nie naley krytycznie odnosi si do niektrych okrele anglojzycznych, s one bowiem cile zronite z przedmiotem i nie maj logicznego przekadu. Przystawki efektowe pocztkowo stosowane do gitar, z czasem zaczto wykorzystywa do wsppracy z innymi instrumentami. Jedn z pierwszych bya przystawka montowana bezporednio w gitarze albo w pedale nonym zwana fuzzem. Fuzz deformowa oryginalny dwik gitary przez wprowadze nie nadmiernych zawartoci harmonicznych, powodujc zmiany barwy dwiku i drastyczn nieklarowno brzmienia. Brzmienie instrumentu gitara-fuzz przypominao brzmienie skrzypiec. Dalsz emanacj tego efektu byy distortion, over drive, heavy metal i podobne efekty o innych nazwach firmowych. W efektach tych deformacja dwiku jest mniej brutalna. Jedno6

czenie znalazy zastosowanie efekty gitarowe i organowe, deformujce pierwotny sygna instrumentu przez przestrajanie pedaem nonym czstot liwoci rodkowej filtru pasmowego, co przydawao dwikom instrumentu samogoski ua-ua. Efekty nazywano wah-wah, wah-face, wo-wo, cry baby itp. Wrd niewielu przystawek efektowych tamtych czasw czasw lamp elektronowych i germanowych tranzystorw mona wspomnie take o efekcie tremola, czsto niesusznie nazywanego nawet w prospektach firmowych efektem wibrata. Wany zwrot w zainteresowaniu urzdzeniami efektowymi nastpi w ko cu lat 60-tych. W tym to czasie fani muzyki Jimi Hendrixa odkryli nowe i niezwyke brzmienie jego gitary, ktrej struny zdaway si generowa dwik bez koca. Dopiero w jaki czas po mierci idola okazao si, e jego stratocaster" wspomagany by przez nowe i jeszcze nikomu nie znane ukady firmy Elektroharmonix. By to kompresor zwany sustainerem oraz phase shifter. Efekty te szybko dowiody swego znaczenia na scenie i zapocztkoway now generacj urzdze modyfikujcych. Muzycy otrzy mali wiele nowych urzdze efektowych zwaszcza, e sprzyjay temu rewolucyjne technologie elektroniczne pierwszej poowy lat 70-tych. Nieba wem urzdzenia takie jak phasingi, sustainery, flangery, chorusy, dividery, vocodery, multiefekty oraz kompletne procesory instrumentalne stay si standardowym wyposaeniem zespow estradowych. Niezalenie od tych i innych efektw rozwijaa si szybko technika opnie dwiku. Efekty sztucznego pogosu i echa stosowano wczeniej wykorzystujc system torsyjny Hammonda oraz wielogowicowe magneto fony z zamknitym obiegiem tamy. Znacznie lepsze rezultaty opnie dwiku uzyskano dziki elektronicznym ukadom opniajcym poczt kowo analogowym i nieco pniej cyfrowym. Wspczenie efekty sztucznego pogosu i echa nierozerwalnie towarzysz zespoom muzycznym, nadajc instrumentom i reprodukcjom wokalnym brzmienie o charakterze eteryczno-kosmicznym. Porwnanie takie ma sens wycznie w przenoni literac kiej, jednak podkrela niezwyko efektu. Postp w rozwoju ukadw opniajcych stworzy wyjtkowe moliwo ci rnorakiej modyfikacji sygnaw akustycznych. Urzdzenia efektowe zostay wzbogacone nie tylko o przystawki pogosowe, lecz zyskay rnorodn gam modulatorw fazy znanych uprzednio, jako przesuwniki fazowe. Nowe ukady pozwoliy uzyska wyranie przestrzenny obraz akustyczny nawizujcy do efektu dopplerowskiego. Pokana rodzina tych efektw reprezentowana jest przez przesuwniki o typowym brzmieniu flanging, efekty unisonowe, wirofoniczne z kompleksowym efektem wibrata wcznie. Pocztek lat osiemdziesitych otwiera inn ju epok w dziedzinie urzdze efektowych. Szybki rozwj techniki przetwarzania PCM preferuje obecnie urzdzenia cyfrowe oparte na najnowszych technologiach mikro procesorowych. Niestety, wikszoci tych urzdze nie mona wykona we 7

wasnym zakresie. Dlatego praca ta moe stanowi waciwy instrukta pomocny przy budowaniu urzdze, ktre mona wykona samodzielnie. W ksice tej opisano 16 ukadw elektronicznych wytwarzajcych wikszo powszechnie stosowanych na estradzie efektw akustycznych. S to ukady analogowe i reprezentuj dobry poziom techniczny i uytkowy. Pewna chronologia materiau zawartego w pracy jest w istocie zbiena z postpem w rozwoju urzdze efektowych, stanowic jednoczenie korzys tny rozkad materiau instruktaowego, w odpowiedniej proporcji zaawan sowania technicznego. W takiej kolejnoci naley wic z pracy korzysta. Z racji tego, e praca dostarcza materia o charakterze instruktaowym, w opisach kierowano si praktyczn stron zagadnienia z gry wy kluczajc szersze analizy teoretyczne. Gbsze analizy przedmiotowe znaj dzie Czytelnik w odnonej literaturze.

2. Ukady znieksztacajce

Jednym z bardziej rozpowszechnionych modyfikatorw dwiku instru mentw strunowych jest przystawka zwana DISTORTION. Efekt dwikowy przez ni powodowany to upodobnienie brzmienia gitary do skrzypiec. W odrnieniu od efektu FUZZ, DISTORTION brzmi agodniej, przydajc poszczeglnym dwikom czytelno, a nawet umoliwia gr akordow.

Rys. 2.1. Wzmacniacz operacyjny (WO) odwracajcy z ogranicznikiem diodo wym: a) w obwodzie ujemnego sprze nia zwrotnego, b) na wyjciu ukadu, c) przebiegi napi wejciowych i wyj ciowych

9

Odpowiednia regulacja przystawki pozwala uzyska szeroki zakres modyfi kacji brzmienia instrumentu od dwiku mikkiego i agodnego do ostrych i agresywnych tonw. Deformacja oryginalnego dwiku gitary polega na zamianie w przystaw ce sinusoidalnego sygnau gasncego, pobudzonego strun instrumentu, na przebieg trapezowy lub zbliony do prostoktnego o staej amplitudzie. Tak znieksztacony nieliniowo sygna zawiera oprcz czstotliwoci podstawo wej nieparzyste tony harmoniczne. Takie znieksztacenia sygnau mona uzyska stosujc wzmacniacz operacyjny, ktry w obwodzie ujemnego sprzenia zwrotnego lub na wyjciu zawiera elementy nieliniowe. S to przeciwsobnie poczone diody symetrycznie obcinajce sygna. Ukad taki nazywany jest obcinaczem albo ogranicznikiem diodowym (ang. clipper) [17, 18]. Dwa warianty ogranicznikw przedstawiono na rys. 2.1. W obu przypad kach ograniczenie sygnau jest ustalone na poziomie napicia progowego zcz diod krzemowych. Znieksztacenia i zmiany barwy s tym gbsze, im wzmocnienie wzmacniacza WO jest wiksze. Wzmocnienie wzmacniacza reguluje si potencjometrem P ustalajcym gboko sprzenia zwrot nego. Niezalenie od znieksztace sygnau, waciwoci przystawki jest przetrzymanie wybrzmiewania instrumentu.

2.1. Przystawka DISTORTION z ogranicznikiem w ptli sprzenia zwrotnegoSchemat ideowy przystawki zamieszczono na rys. 2.2. Ukad jest zasilany pojedynczym napiciem. Napicie potrzebne do polaryzacji wejcia nieodwracajcego wzmacniacza US1 uzyskuje si z dzielnika zoonego z ele mentw R14 i R15. Z tego samego dzielnika jest pobierane napicie polaryzujce bramk tranzystora T1 oraz baz tranzystora T3. Dioda D3 zabezpiecza ukad przed niewaciwym doczeniem napicia zasilajcego. Na wejciu ukadu pracuje tranzystor polowy T1, ktry wraz z tranzys torem bipolarnym T2 tworzy przetwornik impedancji. Przetwornik taki zwa ny inaczej transformatorem impedancji, umoliwia dopasowanie ukadu do wsppracy z wszelkimi przetwornikami gitarowymi. Impedancja wejciowa przystawki wynosi w tym przypadku 1 M, wyjciowa natomiast kilka dziesit omw. Z emitera tranzystora T2 sygna jest doprowadzony do wej cia odwracajcego wzmacniacza US1 (A 741). Tutaj zostaje znieksztacony zgodnie z opisan wczeniej zasad i poprzez bierny korektor charakterys tyki z potencjometrami P2 i P3 oraz przecznik SW1, jest doprowadzony do bazy tranzystora T3. Tranzystor ten pracuje jako wtrnik emiterowy i jest stopniem wyjciowym ukadu. Przystawka zawiera trzy elementy regulacyjne. Stopie znieksztacenia sygnau ustala si potencjometrem P1 DISTORTION, wczonym szerego10

Rys. 2.2. Schemat ideowy przystawki DISTORTION z ogranicznikiem w ptli sprzenia zwrotnego

11

Rys. 2.3. Pytka drukowana przystawki DISTORTION

Rys. 2.4. Rozmieszczenie elemen tw na pytce drukowanej przystawki DISTORTION

wo z rezystorem R6 w obwd sprzenia zwrotnego. Najwiksza rezystancja potencjometru wprowadza najgbsze deformacje dwiku. Zmian barwy przeprowadza si potencjometrem P2 TONE; pooenie jego suwaka w pozycji oznaczonej na schemacie kropk, powoduje najbardziej ostre i chropowate brzmienie. W przeciwnym pooeniu suwaka mona uzyska dwik bardziej klarowny. Poziom sygnau wyjciowego ustala si potencjo metrem P3 LEVEL. Przecznik SW1 umoliwia pominicie dziaania znieksztacajcego przystawki. Wwczas sygna ze rda tranzystora T1 za porednictwem elementw R4, C4 i przecznika SW1 w pozycji WY jest przekazywany bezporednio do bazy tranzystora T3. Kondensator C3 tumi sygnay zakcajce o wielkiej czstotliwoci indukowane na drodze instrument-przewd-wejcie przystawki. Przystawka jest zasilana napiciem 9 V i pobiera prd ok. 4 mA. Pytk drukowan przystawki zamieszczono na rys. 2.3, rozmieszczenie na niej elementw na rys. 2.4. Zdjcie zmontowanej przystawki zamieszczono na rys. 2.5. 12

Rys. 2.5. Z m o n t o w a n a przystawka DISTORTION

Wykaz elementw Ukad scalony US1 Tranzystory T1 T2, T3 Diody D1, D2 D3 Potencjometry P1 P2 P3 Kondensatory C3 C8 C1 C7 C9, C10 C4-C6, C11 C2 C12 Rezystory R4, R13 R1, R3, R5, R6, R11, R14, R15 R8 R9 R7, R12 R2, R10

A 741 BF 245 C BC 550 C 1 N 4148 1 N 4001 100 k, C 220 k, A 47 k, C 470 pF, ceramiczny KSF 680 pF, MKSE 22 nF, MKSE 39 nF, MKSE 47 nF, MKSE 1 F/12 V, elektrolityczny, tantalowy 10 F/12 V, elektrolityczny 100 F/12 V, elektrolityczny 1 k 10 k 33 k 47 k 100 k 1 M 13

14

Rys. 2.6. Schemat ideowy przystawki DISTORTION z ogranicznikiem na wyjciu

2.2.

2.2. Przystawka DISTORTION z ogranicznikiem na wyjciuSchemat ideowy przystawki przedstawiono na rys. 2.6. Poza zmian konfiguracji pracy wzmacniacza operacyjnego oraz doczeniem dodat kowych elementw, ukad jest identyczny z opisanym wczeniej. Obydwie przystawki maj zblione parametry, jednake jest zauwaalna delikatna rnica brzmienia. Na rysunkach kolejno 2.7,2.8 i 2.9 zamieszczono: pytk drukowan, rozmieszczenie elementw oraz zdjcie zmontowanej przysta wki. Poniej zamieszczono wykaz dodatkowych elementw; pozostae s takie, jak dla przystawki z p. 2.1.

Rys. 2.7. Pytka drukowana przystawki DISTORTION

Rys. 2.8. Rozmieszczenie ele mentw na pytce drukowanej przystawki DISTORTION

15

Rys. 2.9. Zmontowana przystawka DISTORTION

Wykaz dodatkowych elementw P1 Kondensatory C13 C14 C15 Rezystory R6 R16 R17, R18 47 K, C 47 nF, MKSE 1 nF, MKSE 1 F/12 V, elektroniczny, tantalowy 1 M (zmiana wartoci z 10 k na 1 M) 4,7 k 10 k

3. Automatycznie przestrajane filtry obwiedniowe

Deformacje dwiku instrumentu w chwili jego narastania i zaniku polegajce na zmianie zabarwienia upodobniajcego do samogosek u-a mona uzyska wykorzystujc filtry obwiedniowe przestrajane sygnaem z instrumentu. Charakterystyczne uwypuklenie pewnych czstotliwoci okre la si formantem, ktry stanowi maksimum albo minimum charakterystyki i odnosi si do czstotliwoci podstawowej lub harmonicznej niszego rzdu. Filtry obwiedniowe nazywa si wic filtrami formantowymi prezencyjnymi wwczas, gdy okrelone czstotliwoci s uwydatniane, dezencyjnymi natomiast gdy s wytumiane. W filtrze obwiedniowym zmian barwy uzyskuje si przez jego przestrajanie w pewnym zakresie czstotliwoci. W tym celu wykorzystuje si narastajcy i zanikajcy sygna instrumentu, ktry po odpowiednim wzmocnieniu i wyprostowaniu stanowi napicie regulacyjne zmieniajce czstotliwo rodkow filtru. Zmiana czstotliwo ci formantowych powoduje rozjanienie barwy przy nabrzmiewaniu dwi ku i zaciemnienie przy jego zaniku. Stosowane filtry obwiedniowe s aktywnymi filtrami rodkowoprzepustowymi i eksponuj czstotliwoci formantowe typowe dla instrumentw muzycznych tj. 150... 2000 Hz [4, 11, 20, 24, 26]. Pogldowy schemat filtru pasmowego (a) oraz jego charakterystyk (b) przedstawiono na rys. 3.1. Jest to filtr aktywny rodkowoprzepustowy drugiego rzdu. Wanymi parametrami filtru s: czstotliwo rodkowa f oraz szeroko pasma przenoszenia wyraana w hercach lub interwaach muzycznych. Czstotliwo rodkowa zaley m.in. od wartoci rezystancji Rx. Zmniejszanie rezystancji powoduje przestrajanie filtru w kierunku

Rys. 3.1. Aktywny filtr pasmowy VCF (a) oraz jego charakterystyka (b)2 Elektroniczne modyfikatory.

17

wikszych czstotliwoci przy zachowaniu szerokoci pasma przenoszenia okrelonego przez wartoci elementw R i C. Jest to filtr przestrajany napiciem VCF (ang. Voltage Controlled Filter) [17, 18]. W filtrach VCF funkcj zmiennej rezystancji Rx peni niekiedy elementy optoelektroniczne lub tranzystory polowe, gdzie wykorzystuje si pynn zmian rezystancji rdo-dren w funkcji napicia doprowadzonego do bramki tranzystora.

3.1. Przystawka ENVELOPE FILTER ze wzmacniaczem operacyjnymSchemat ideowy przystawki przedstawiono na rys. 3.2. W przystawce wykorzystano ukad scalony A 324 zawierajcy cztery wzmacniacze opera cyjne US1/A...D. Na wejciu pracuje wtrnik US1/A. Warto rezystora R1 okrela rezystancj wejciow ukadu (470 k). Sygna z wtrnika jest doprowadzony do ukadu selektywnego ze wzmacniaczem operacyjnym US1/B. Z wtrnika wejciowego jest pobierany jednoczenie sygna do sterowania ukadem regulacji zoonym z potencjometru P1, wzmacniacza operacyjnego US1/C, prostownika z diod D1 i potencjometru P2. Wzmac niacz operacyjny US1/D stanowi rdo napicia symetrycznego, dziki ktremu przystawka moe by zasilana pojedynczym napiciem z jednej tylko baterii. Napicie symetryczne jest rwnie niezbdne do zasilania tranzystora regulacyjnego T1. Jak ju wspomniano, przestrajanie filtru zaley od rezystancji Rx, ktr w tym przypadku stanowi rezystancja dren-rdo tranzystora polowego T1 (BF 245 C). Jeli do wejcia ukadu US1/C nie zostanie doprowadzony sygna sterujcy, to bramka tranzystora T1 jest spolaryzowana ujemnie i tranzystor ten wykazuje najwiksz rezystancj. Napicie odcicia tranzystora polowe go ustala si potencjometrem montaowym na poziomie ok. -3,5 V. Poziom ten okrela doln granic pasma przenoszenia filtru. Wysterowanie syg naem akustycznym ukadu US1/C wytwarza napicie dodatnie, ktre do prowadzone do potencjometru PR1 zmienia napicie bramki, powodujc zmian rezystancji kanau tranzystora. Warto tej rezystancji zaley od wartoci napicia regulacyjnego; wraz z jego wzrostem przesuwa si czstotliwo rodkowa filtru w kierunku wikszych wartoci. Poziom sygnau akustycznego potrzebny do wytworzenia napicia regu lacyjnego (prg dziaania filtru) ustala si potencjometrem P1 THRESHOLD. Sygna z suwaka potencjometru jest doprowadzony do wejcia wzmacniacza operacyjnego US1/C (wzmocnienie 1000). Sygna wyjciowy po wyprostowaniu (dioda D1) jest doprowadzony do rezystora PR1. Szybko przestrajania filtru zaley od ukadu czasowego zoonego z elementw P2, R8 i C10; potencjometr P2 reguluje sta czasu adowania i rozadowania kondensatora C10. Sygna regulacyjny doprowadzony do bramki tranzy18

19

stora T1 wskutek modulacji szerokoci jego kanau, powoduje zniekszta cenia sygnau wyjciowego. Aby temu zapobiec zastosowano ujemne sprzenie polegajce na doprowadzeniu czci sygnau zmiennego (dren) do bramki tranzystora T1 (elementy C5 i R10). Zakres przestrajania filtru wynosi 150...950 Hz. W tym zakresie przestrajania dobro obwodu rezonansowego wynosi 3...5, natomiast wzmoc nienie ukadu 6...18. Przecznik SW1 jest montowany poza pytk. Regulacja ukadu polega na ustaleniu napicia ok. -3,5 V na suwaku potencjometru montaowego PR1. Warto napicia -3,5 V odnosi si do ukadu modelowe go i naley j skorygowa zalenie od parametrw uytego tranzystora polowego. Przystawka jest zasilana napiciem 9 V i pobiera prd ok. 4 mA. Pytk drukowan przystawki zamieszczono na rys. 3.3, rozmieszczenie na niej elementw na rys. 3.4. Zdjcie zmontowanej przystawki pokazano na rys. 3.5. Wykaz elementwUkad scalony US1 Tranzystor T1 Diody D1 D2 Potencjometry P1, P2 PR1 Kondensatory C6, C7 CS C1 ...C4, C8, C9 C10 C11, C12 C13 Rezystory R4, R7, R14 R15, R16 R8 R3 R2 R6 R9, R10, R13 R1 RS, R11, R12 20 A 324 BF 245 C 1N 4148 1N 4001 100 k, A 470 k (montaowy) 5,6 nF, MKSE 33 nF, MKSE 0,1 F, MKSE 10 F/12 V, elektrolityczny 47 F/12 V, elektrolityczny 100 F/12 V, elektrolityczny 1 k 6,8 k 10 k 27 k 33 k 47 k 100 k 470 k 1 M

Rys. 3.3. Pytka drukowana przystawki ENVELOPE FILTER

Rys. 3.4. Rozmieszczenie elementw na pytce drukowanej przystawki EIWELOPE FILTER

Rys. 3.5. Zmontowana przystawka ENVELOPE FILTER

21

3.2. P r z y s t a w k a E N V E L O P E FILTER z u k a d a m i C M O S Ciekawym rozwizaniem ukadowym jest zaproponowany w latach 70-tych przez znan kalifornijsk firm MXR filtr obwiedniowy, w ktrym wykorzystano do celw analogowych inwertery CMOS oraz cyfrowe sterowa nie ukadem filtrujcym. Wykorzystanie ukadw cyfrowych do przenoszenia sygnaw akustycz nych jest moliwe po ich zlinearyzowaniu w ten sposb, e pracuj jako wzmacniacze liniowe. Charakterystyk przeczania inwertera CMOS przed stawiono na rys. 3.6a. Podzielona jest ona na trzy obszary, z ktrych pierwszy i trzeci (stan wysoki i niski) jest wykorzystywany wycznie w technice cyfrowej. Obszar drugi jest stanem przejciowym i w technice cyfrowej niepodanym. Jest to niewielki odcinek liniowy, ktry po odpowiednim zlinearyzowaniu inwertera mona wykorzysta do zastosowa analogowych. Pokazany obok inwerter rys. 3.6b bdzie pracowa w tym obszarze charakterystyki, jeli zostanie objty ujemnym sprzeniem zwrotnym (re-

Rys. 3.6. Charakterysty ka przeczania inwerte ra C M O S (a), linearyzacja inwertera (b)

Rys. 3.7. Schemat funk cjonalny przystawki ENVELOPE FILTER

22

23

Rys. 3.8. Schemat ideowy przystawki ENVELOPE FILTER z ukadami CMOS

zystor R). W ten sposb zlinearyzowany ukad pracuje jako wzmacniacz liniowy o wzmocnieniu rwnym nachyleniu charakterystyki [12, 13]. Schemat funkcjonalny przystawki zamieszczono na rys. 3.7. Skada si ona z toru zawierajcego filtr rodkowoprzepustowy (bikwadratowy) oraz ukadu regulacji. Filtr jest zoony ze wzmacniacza wstpnego A, dwch integratorw B, C i klucza analogowego KA. Kluczem steruje ukad regulacji zawierajcy przetwornik napicia zmiennego, integrator G, przerzutnik Schmitta oraz inwerter H. Przestrajanie toru polega na rozczaniu kluczem KA ukadu selektywnego sygna z wejcia do wyjcia jest przenoszony tylko rezystorem R2. Jeeli ukad regulacji nie jest wysterowany sygnaem do okrelonego poziomu regulacja THRESHOLD (prg czuoci), to wwczas wytwarzany w przerzutniku przebieg trjktny zamieniony nastpnie na prostoktny przez inwerter H utrzymuje klucz w stanie wysokim i w ten sposb wcza ukad selektywny. Pojawienie si sygnau na wejciu prze twornika napicia zmiennego, spowoduje na jego wyjciu zmiany skadowej staej odwzorowujce przebieg obwiedni sygnau wejciowego. Przebieg ten ksztatowany w integratorze G regulacja ATTACK (stromo zboczy) moduluje szeroko impulsw fali prostoktnej. Wystpienie stanu niskiego na wyjciu inwertera H rozczy klucz KA. Schemat ideowy przystawki pokazano na rys. 3.8. Przystawka zoona jest z dwch szeciokrotnych inwerterw typu CD 4069 (US1, US3) oraz jednego czterokrotnego klucza analogowego typu CD 4066 (US2), z ktrego wykorzys tano tylko dwa zwieraki. Ukad jest bardzo prost konstrukcj i atw w uruchomieniu. Naley pamita, e nie przewidziano zabezpieczenia przed niewaciwym doczeniem napicia zasilajcego. Zabezpieczenie takie w postaci diody, np. 1N 4001, mona wykona podobnie, jak w poprzed nio opisanych przystawkach. Jak ju wspomniano, w ukadzie scalonym US2

Rys. 3.9. Pytka drukowana przystawki ENVELOPE FILTER

24

wykorzystano tylko dwa klucze. Niewykorzystane klucze, zgodnie z zasad pracy ukadw CMOS, s poczone z mas. Ukady scalone naley umieci w podstawkach DIL 14. Przystawka zasilana jest napiciem 9 V i pobiera prd ok. 4 mA. Pytk drukowan przystawki przedstawiono na rys. 3.9, a rozmieszczenie na niej elementw na rys. 3.10. Zdjcie zmontowanej przystawki ilustruje rys. 3.11.

Rys. 3.10. Rozmieszczenie ele mentw na pytce drukowanej przystawki ENVELOPE FILTER

Rys. 3.11. Z m o n t o w a n a p r z y s t a wka ENVELOPE FILTER

25

Wykaz elementw Ukady scalone US1, US3 US2 Diody D1, D2 Potencjometry P1, P2 Kondensatory C11 C10 C2, C3 C5 C1, C4, C6, C7 C8 C9 Rezystory R20 R11, R16 R7 R3, R6, R19, R24, R26 R21 R22, R23, R25 R4, R5 R1, R2, R8 R12 R9, R13 R10 R15, R17 R14, R18 .

CD 4096 CD 4066 1N 4148 1 M, A 10 pF, ceramiczny 100 pF, ceramiczny 1 nF, MKSE 10 nF, MKSE 47 nF, MKSE 0,1 F, MKSE 47 F/12 V, elektrolityczny 3,3 k 10 k 33 k 47 k 62 k 100 k 200 k 220 k 470 k 1 M 5,1 M 10 M 22 M

4. Bramki szumowe

Wczone do toru elektroakustycznego modyfikatory dwiku powoduj znaczny wzrost szumu. W czasie pracy toru szum ten w proporcji do sygnau uytecznego jest maskowany i nie jest tak odczuwalny, jak podczas zaniku sygnau. Po wyganiciu sygnau, szum i zakcenia o charakterze impulsowym staj si uciliwe. Do eliminacji tych niepodanych zjawisk wykorzystuje si ukady elektroniczne, ktre po zaniku sygnau uytecznego samoczynnie blokuj tor elektroakustyczny. Ukady takie nazywaj si bramkami szumowymi, ogranicznikami lub eliminatorami szumu (ang. noise gate, noise limiter, noise eliminator). Schemat funkcjonalny bramki szumowej przedstawiono na rys. 4.1. W pierwszym przypadku do blokady toru wykorzystano tranzystor sterowany sygnaem uytecznym przez ukad regulacji (a), w drugim (b) o komutacji toru decyduje regulowany sygnaem uytecznym wzmacniacz VCA (ang. Voltage Controlled Amplifier) wzmacniacz o wzmocnieniu regulowanym napiciem. Wanymi parametrami bramki szumowej s: prg dziaania oraz czas opnienia przy narastaniu sygnau uytecznego oraz po zaniku sygnau. Parametry te decyduj o jakoci i przydatnoci ukadu, ktry powinien pracowa stabilnie, czyli niezalenie od amplitudy sygnau akustycznego. Prg zadziaania bramki jest ustalony (regulacja czuoci) dla najmniej szych amplitud sygnau uytecznego powyej poziomu szumu. Czas op nienia otwarcia bramki powinien by nie duszy ni 1 ms z moliwoci regulacji czasu opnienia blokady toru od 100 ms do 5 s.

Rys. 4.1 Schemat funkcjonalny bramki szumowej: a) z tranzystorem kluczujcym tor akustycz ny, b) ze wzmacniaczem OTA/VCA

27

4.1. Bramka szumowa z tranzystorem kluczujcymSchemat ideowy bramki szumowej z tranzystorem blokujcym tor (kluczujcym) przedstawiono na rys. 4.2. Ukad jest zasilany pojedynczym napiciem w zwizku z czym, naleao stworzy napiciowy punkt masy pozornej poowa napicia zasilajcego, ktry zoony jest z dzielnika rezystancyjnego z elementami R22 i R23. Napicie to zasila bramk tranzystora T1, wejcie nieodwracajce wzmacniacza US1 oraz baz tranzystora T3. Znane ju z p. 2.1 stopnie wejciowy i wyjciowy ukadu (tranzystory T1, T2 i T3) s rozdzielone przez kondensatory elektroli tyczne C2 i C3, ktrych ujemne okadziny s poczone z kolektorem tranzystora T8. O stanie przewodzenia tranzystora decyduje ukad re gulacyjny. Sygna sterujcy ukadem regulacji ze rda tranzystora polowego T1 jest doprowadzony przez potencjometr P1 SENSITIVITY, do wej cia odwracajcego wzmacniacza US1 (A 741). Wzmacniacz ten (wzmocnienie 2200) steruje tranzystorem T4. Sygnay emitera i kolek tora tranzystora po jednopowkowym wyprostowaniu (diody D1 i D2) steruj na przemian bazami tranzystorw T5 i T6, utrzymujc je w sta nie przewodzenia. Powoduje to wprowadzenie tranzystorw T7 i T8 w stan odcicia i otwarcie toru dla sygnau elektroakustycznego. Prd sygnau tranzystora T2 jest przekazywany do tranzystora T3. Przy braku sygnau sterujcego tranzystory T5 i T6 s w stanie zatkania. Bazy tranzystorw T7 i T8 s wwczas spolaryzowane w kierun ku przewodzenia i tranzystor T8 przejmuje prd sygnau z tranzystora T2. Sygna elektroakustyczny nie dociera do wyjcia ukadu. Otwarcie toru niezalenie od wysterowania sygnaem akustycznym mona uzyska po wczeniu przecznika SW1. Czas opnienia otwarcia bramki szumowej przy narastaniu sygnau jest okrelany czasem rozadowania kondensatora C9 przez tranzystory T5 i T6, natomiast czas opnienia blokady przy zanikaniu sygnau, tzn. czas potrzebny do wprowadzenia tranzystora T7 w stan przewodzenia, jest ustalony czasem adowania kondensatora C9 przez rezystor R20 i potencjometr P2 DECAY. Zakres regulacji tego czasu przy wartoci pojemnoci kondensatora C9 = 22 F, wynosi od 100 ms do 5 s. Kondensator C9 powinien by zwykym kondensatorem elektrolitycz nym. Rezystory R14 i R15 powinny mie tolerancj najwyej dwuprocentow. Ukad jest zasilany napiciem 9 V i pobiera prd ok. 6 mA. Czas opnienia wynosi ok. 1 ms, impedancja wejciowa 1 M. Pytk drukowan bramki szumowej zamieszczono na rys. 4.3, roz mieszczenie na niej elementw na rys. 4.4. Zdjcie zmontowanej bramki przedstawiono na rys. 4.5.

28

29

Rys. 4.2. Schemat ideowy bramki szumowej z tranzystorem kluczujcym

Rys. 4.3. Pytka drukowana bramki szumowej

Rys. 4.4. Rozmieszczenie elementw na pytce drukowanej bramki szumowej

Rys. 4.5. Zdjcie zmontowanej bramki szumowe]

30

Wykaz elementw Ukad scalony US1 Tranzystory T1 T2...T8 Diody D1, D2 D3 Potencjometry P1, P2 Kondensatory C1 C5...C8 C2...C4 C9 C10 C11 Rezystory R18 R9, R10 R1, R3...R5, R7, R13 R13, R15 R22, R23 R20 R12, R21 R8 R19 R2, R6, R16, R17 R11

A741 BF 245 C BC 550 C 1N 4148 1N 4001 100 k, A 22 nF, MKSE 0,1 F, MKSE 1 F/12 V, elektrolityczny, tantalowy 22 F/12 V, elektrolityczny 47 F/12 V, elektrolityczny 100 F/12 V, elektrolityczny 470 1 k 10 k 10 k, 2 % 15 k 33 k 47 k 100 k 470 k 1 M 2,2M

4.2. Bramka szumowa ze wzmacniaczem VCA/OTAOtwieranie i z a m y k a n i e toru elektroakustycznego moe w y k o n y w a wzmacniacz VCA ze s p e c j a l n y m ukadem s c a l o n y m wzmacniacz operacyj ny o zmiennej transkonduktancji OTA (ang. Operational Transconductance Amplifier). Wzmacniacze OTA charakteryzuj si p e w n y m i s z c z e g l n y m i w a c i w o ciami, ktre rni je od konwencjonalnych w z m a c n i a c z y operacyjnych. Wyjcie w z m a c n i a c z a OTA ma charakter r d a p r d o w e g o , ktrego w y d a j no moe by s t e r o w a n a s y g n a e m z e w n t r z n y m . W z m o c n i e n i e wzmacniarza OTA zaley od prdu d o p r o w a d z o n e g o do w e j c i a sterujcego.

31

32

Rys. 4.6. Schemat ideowy bramki szumowej ze wzmacniaczem VCA/OTA

Wsppraca wzmacniaczy OTA za wzmacniaczami konwencjonalnymi wyma ga zatem konwersji prdu na napicie. Do tego celu wykorzystuje si rezystory lub elementy czynne [17, 29]. Schemat ideowy bramki szumowej ze wzmacniaczem OTA przedstawio no na rys. 4.6. Ukad, poza wzmacniaczem VCA (US1) i niewielkimi zmianami ukadu sterowania (tranzystory T7 i T8) wykazuje zbieno z wczeniej opisan bramk szumow. Wzmacniacz VCA zbudowano z uyciem wzmacniacza OTA firmy RCA CA 3080. Wzmacniacz ten pracuje w ukadzie odwracajcym z otwart ptl sprzenia zwrotnego. Do polaryzacji wej wzmacniacza zastosowa no rezystory R6 i R7 oraz potencjometr montaowy PR1, ktry suy rwnie do kompensacji wejciowego napicia niezrwnowaenia. Elementy C3...C6 i R8 kompensuj charakterystyk czstotliwociow wzmacniacza, nato miast rezystory R9...R11 peni funkcj przetwornika prd-napicie. Stopie wyjciowy (wtrnik emiterowy) z tranzystorem T3 jest poczony z wyjciem wzmacniacza OTA przez rezystor R12. Wzmocnienie wzmacniacza US1 zaley od prdu emitera tranzystora T7 doprowadzonego przez rezystor R24 do wejcia sterujcego wzmacniacz OTA. Zasada dziaania ukadu regulacji jest podobna do przedstawionej w poprzednio opisanym ukadzie z tym, e zastosowano tutaj dwa przeciw stawne tranzystory T7, T8. O wzmocnieniu wzmacniacza US1 decyduje prd przepywajcy przez tranzystor T7. Przy braku sygnau sterujcego baza tranzystora T8 (pnp) jest spolaryzowana napiciem o wartoci bliskiej napiciu zasilania i tranzystor T8 wraz z tranzystorem T7 znajduj si w stanie zatkania. Wzmacniacz US1 nie przenosi sygnau. Jeli ukad regulacji bdzie wysterowany, to tranzystory te zostan wprowadzone w stan przewodzenia i prd emitera tranzystora T7 wczy wzmacniacz OTA.

Rys. 4.7. Pytka drukowana bramki szumowej3 Elektroniczne modyfikatory..

33

Wzmacniacz pracuje stabilnie i nie jest wraliwy na zmiany amplitud sygnau uytecznego. Czas opnienia blokady przy podanych na schemacie warto ciach elementw reguluje si w zakresie od 100 ms do ok. 3 s z czasem opnienia otwarcia nie duszym ni 1 ms. Pozostae parametry ukadu s takie, jak bramki z p. 4.1. Rwnowaenie wej wzmacniacza US1 przeprowadza si przy uyciu potencjometru montaowego PR1, a kryterium zrwnowaenia jest minimum znieksztace sygnau wyjciowego. Przy uruchamianiu ukadu suwak poten cjometru PR1 naley ustawi w pooeniu rodkowym. Pytk drukowan bramki szumowej przedstawiono na rys. 4.7, rozmieszczenie na niej elemen t w na rys. 4.8. Zdjcie zmontowanej bramki szumowej zamieszczono na rys. 4.9.

Rys. 4.8. Rozmieszczenie elementw na pytce drukowanej bramki szumowej

Rys. 4.9. Zmontowana bramka szumowa

34

Wykaz elementw Ukady scalone US1 US2 Tranzystory T1 T2...T7 T8 Diody D1, D2 D3 Potencjometry P1 P2 PR1 Kondensatory C4 C3, C5 C1 C8...C11 C2, C6, C7 C12 C13 C14 Rezystory R25 R15, R16 R1, R3, R4, R12, R13, R19...R21, R26 R8, R29, R30 . . R11, R24 R17, R28 R10 R14 R9 R6, R27 R2, R5, R7, R22, R23 R18

CA 3080 A 741 BC 245 C BC 550 C BC 560 C 1N 4148 1N 4001 100 k, A 470 k, A 2,2 kQ (montaowy) 470 pF, ceramiczny 1 nF, MKSE 22 nF, MKSE 0,1 F, MKSE 1 F/12 V, elektrolityczny, tantalowy 4,7 F/12 V, elektrolityczny 47 F/12 V, elektrolityczny 100 F/12 V, elektrolityczny 470 1 k 10 k 15 k 27 k 47 k 56 k 100 k 150 k 470 k 1 M 2,2 M

5. Kompresory

Charakterystyka napicia wyjciowego kompresora w funkcji sygnau wejciowego jest nieliniowa. Kompresor wykazuje wsplne cechy z ukadami automatycznej regulacji wzmocnienia (ARW) stosowanej w odbiornikach radiowych. Ograniczanie dynamiki sygnaw kompresorami jest stosowane w torach fonicznych, a wraz z ograniczaniem amplitudy w technice telekomunikacyjnej. Kompresory przeznaczone do wsppracy z instrumen tami muzycznymi pracuj podobnie do kompresorw dynamiki i ukadw ARW, jednake speniaj inn funkcj i musz sprosta innym wymaganiom. Obwiednia dwiku jest charakterystyczn i indywidualn waciwoci instrumentw muzycznych, a wic takie elementy jak nabrzmiewanie, opadanie, trwanie i wybrzmiewanie dwiku s przypisane do kadego rodzaju instrumentu. Kompresory instrumentalne deformuj naturaln obwiedni dwiku ADSR (ang. Attack, Decay, Sustain i Release tj. nabrzmiewanie, opadanie, trwanie i wybrzmiewanie) zacierajc niektre elementy, a eksponujc inne. Odksztacenie powoduje zmian brzmienia szczeglnie instrumentw stru nowych, ktrych dwik ma charakter gasncy. W rezultacie odksztacenia obwiedni dwik trwa na jednym poziomie od chwili powstania do momentu zaniku, np. dwik gitary C. Santany, J. Hendrixa. Kompresor nazywany bywa rwnie sustainerem, eksponuje bowiem t wanie cz obwiedni sus tain. Schemat funkcjonalny kompresora dynamiki przedstawiono na rys. 5.1. Ukad regulacji wzmocnienia zespou VCA jest sterowany sygnaem wyj ciowym, tzn. tak jak w ukadach ARW, co oznacza, e wzmocnienie wzmacniacza VCA ulega zmniejszeniu ze wzrostem sygnau wejciowego i odwrotnie. Wedle takiej samej zasady pracuje kompresor muzyczny. Wzmacniacz VCA i ukad regulacji w odrnieniu od kompresorw stosowanych w torach fonicznych, charakteryzuj inne parametry. Wzmacniacz VCA kompresora instrumentalnego powinien wyrnia si bardzo szerokim zakresem dynamiki dochodzcym do 40 dB. Oznacza to, e zmiany napicia wejciowego w zakresie 40 dB nie powoduj adnych zmian poziomu napicia wyjciowego, za sygna wyjciowy jest czysty i nie znieksztacony. Chodzi tutaj o znieksztacenia objawiajce si tzw. pompo waniem" nierwnomierna praca wzmacniacza VCA. Doskonaym przy rzdem mogcym sprosta takim wymogom jest znany ju z p. 4.2 ukad o zmiennej transkonduktancji wzmacniacz OTA. W uprzednio opisanej 36

Rys. 5.1. Schemat funkcjonalny kompresora (a), charakterystyka (b)

bramce szumowej wzmacniacz OTA by wczany albo wyczany przez ukad regulacji, natomiast w tym przypadku pracuje ze wzmocnieniem regulowanym automatycznie [8, 27, 28].

5.1. Przystawka SUSTAINERPrzystawka SUSTAINER nazywana inaczej podtrzymywaczem dwiku gasncego, spenia funkcj kompresora pracujc bezporednio z instrumen tem. Wczona w tor elektroakustyczny midzy przedwzmacniaczem i wzma cniaczem mocy, stanowi ogranicznik i eliminator zakce elektroener getycznych wystpujcych w warunkach estradowych. Moe pracowa ze wszystkimi instrumentami, a szczeglnie strunowymi. Schemat ideowy przystawki SUSTAINER przedstawiono na rys. 5.2. Wszystkie zespoy przystawki s ju znane z rozdz. 2 i 4. Naley wyjani sposb regulacji wzmocnienia ukadu US1 (CA 3080). Jeli do wejcia ukadu nie jest doprowadzony aden sygna, to wzmoc nienie wzmacniacza US1 jest najwiksze; zaley od prdu emitera tranzys tora T6. Tranzystor ten stanowi rdo prdu sterujcego regulowane stanem tranzystorw T4 i T5. Przy braku sygnau sterujcego te tranzystory s w stanie zatkania, tranzystor T6 za znajduje si w stanie nasycenia i do wejcia sterujcego ukadu US1 jest doprowadzony najwikszy prd (przez rezystor R19 oraz potencjometr P2). Pojawienie si sygnau sterujcego zmienia warto tego prdu proporcjonalnie do wartoci redniej amplitudy sygnau wystpujcej na wyjciu ukadu US1. Sygna wyjciowy jest zatem utrzymywany na niezmiennym poziomie niezalenie od zmian sygnau wejciowego w konkretnym przypadku o 35 dB. Ukad reguluje si trzema potencjometrami. Potencjometr P1 LEVEL reguluje poziom sygnau po kompresji. Czas ataku, tj. nabrzmiewania dwiku, reguluje potencjometr P3 ATTACK, natomiast podtrzymanie sygnau ustala potencjometr P2 SUSTAIN. Przystawka jest zasilana napiciem 9 V i pobiera prd ok. 6 mA. Impedancja wejciowa ukadu wynosi 1 M. 37

38

Rys. 5.2. Schemat ideowy przystawki SUSTAINER

Rys. 5.3. Pytka drukowana przystawki SUSTAINER

Rys. 5.4. Rozmieszczenie SUSTAINER

elementw

na

pytce

drukowanej

przystawki

Rys. 5.5. Zmontowana przystawka SUSTAINER

39

Pytk drukowan przystawki zamieszczono na rys. 5.3, rozmieszczenie na niej e l e m e n t w na rys. 5.4. Z d j c i e z m o n t o w a n e j przystawki p r z e d stawiono na rys. 5.5.

Wykaz elementw Ukad scalony US1 Tranzystory T1 T2...T7 Diody D1, D2 D3 Potencjometry P1 P2 P3 PR Kondensatory C2 C8 C6 C1, C11, C12 C10, C13 C5 C4, C7, C9, C15 C3, C14 C16 Rezystory R5, R25 . R1, R3, R4, R6, R14...R16, R21...R23 R10 R13, R19 R12 R24 R11 R8 R2, R7, R9, R17, R18, R20,

CA 3080 BF 245 C BC 550 C 1N 4148 1N 4001 47 k, A 1 M, C 150 k, C 2,2 k (montaowy) 470 pF, ceramiczny, styrofleksowy 1 nF, MKSE 10 nF, MKSE 22 nF, MKSE 47 nF, MKSE 0,1 F, MKSE 1 F/12 V, elektrolityczny 10 F/12 V, elektrolityczny 100 F/12 V, elektrolityczny 1 k 10 k 15 k 27 k 56 k 100 k 150 k 470 k 1 M

40

5.2. Przystawka KOMPRESORCiekawe rozwizanie ukadowe kompresora muzycznego opracowaa firma Moog. W ukadzie tym zrealizowano wzmacniacz VCA z tranzystorem polowym sterowanym przez wzmacniacz OTA wczony w obwd sprzenia zwrotnego midzy rdem a bramk tranzystora. Schemat ideowy kompresora przedstawiono na rys. 5.6. Jest to kom presor wybitnie gitarowy, w ktrym niezalenie od wzmacniacza OTA zastosowano inny i pokrewny wzmacniacz operacyjny z regulowanym rdem prdowym i par tranzystorw w ukadzie Darlingtona na wyjciu. Rozwizanie takie ma na celu wydatne rozszerzenie dynamiki sygnau przed kompresj. Ukad jest zasilany napiciem symetrycznym + 1 5 V dostar czanym z zasilacza stabilizowanego. Na wejciu kompresora pracuje wzmacniacz odwracajcy US1 A 741). Z wyjcia wzmacniacza sygna jest doprowadzony przez rezystor R2 do wejcia nieodwracajcego i przez elementy C2 i R4 do wejcia sterujcego wzmacniacza US2 (CA 3094). Wzmacniacz pracuje z otwart ptl sprzenia "zwrotnego i podobnie jak wzmacniacze OTA wymaga korekcji charakterys tyki czstotliwociowej. Bezporednio do wyjcia wzmacniacza operacyj nego s doczone elementy korekcyjne C5 i R7 oraz dzielnik napicia stanowicy konwerter prd-napicie zawierajcy potencjometr montaowy PR1 i rezystor R6, R8. Potencjometrem PR1 ustala si optymalny podzia prdu midzy wyjciem wzmacniacza a baz pierwszego tranzystora z pary Darlingtona. Rezystory R5 i R9 s wczone w obwd odpowiednio kolektora i emitera tranzystora wyjciowego. Z wyjcia ukadu US2 sygna za pored nictwem elementw C6, P1 i C7 jest doprowadzony do bramki tranzystora polowego T1, ktrego wzmocnienie jest regulowane przez wzmacniacz OTA US4(CA 3080). Zesp ten stanowi waciwy wzmacniacz VCA [1, 14]. Wzmocnienie tranzystora T1 zaley od konduktancji przejciowej wzmac niacza OTA, a t z kolei ustala prd wejcia sterujcego. Przy wyczonym ukadzie regulacji (przecznik SW1 w pozycji WY.) wzmocnienie tranzys tora T1 jest bliskie jednoci. Prd wejcia sterujcego wzmacniacza OTA ustalaj elementy R25, R24, R23 i R26. Po wczeniu ukadu regulacji sygna akustyczny jest doprowadzony przez potencjometr P2 do wzmacniacza US3. Wzmacniacze operacyjne US3/A i B pracuj w odmiennych konfiguracjach i doprowadzaj sygnay w przeciwnych fazach do prostownika zoonego z diod D1 i D2. Napicie z wyjcia prostownika okrela prd kolektora tranzystora T2. Wzmocnienie tranzystora T1 jest proporcjonalne do wartoci prdu wpywajcego do wejcia regulacyjnego wzmacniacza OTA. Dziaanie kompresora jest sygnalizowane przez diod D3 (LED). Warto pokrtce wyjani zasad funkcjonowania ukadu sygnalizacji, bowiem przedstawione rozwizanie moe budzi pewne wtpliwoci. Ukad sygnalizacji jest zoony z przeciwstawnych tranzystorw T3 i T4. Przy braku sygnau na bazie tranzystor T2 jest zatkany i nie przewodz 41

42

Rys. 5.6. Schemat ideowy kompresora

Rys. 5.7. Pytka drukowana kompresora

43

rwnie tranzystory T3, T4 i dioda D3. W tym stanie, baza tranzystora jest spolaryzowana ujemnie napiciem pochodzcym z wejcia regulacyjnego wzmacniacza US4 przez rezystory R25 i R24. Napicie to jest nieco wysze od ujemnego napicia zasilania Uss (wewntrz struktury wejcie sterujce stanowi baz tranzystora bdcego rdem prdowym i na stae spolaryzo wane jest ujemnie, tj. poczone przez diod z ujemnym wyprowadzeniem zasilania Uss). Wysterowanie tranzystora T2 sygnaem z prostownika diodowego (D1, D2) powoduje, e tranzystor T3 zaczyna przewodzi. Wczy si wwczas tranzystor T4 oraz dioda D3. Poprawna praca ukadu wymaga symetrii napi wyjciowych wzmac niacza US3. Jest zalecana jednoprocentowa tolerancja rezystorw R16 i R17. Do regulacji kompresora su dwa potencjometry montaowe PR1 i PR2. Suwak potencjometru PR1 ustawia si w pooeniu odpowiadajcym mini malnym znieksztaceniom sygnau wyjciowego wzmacniacza US2, przy odczonym ukadzie regulacji (kompresor wczony). Potencjometr PR2 wyznacza minimaln warto sygnau wyjciowego, przy ktrej zaczyna dziaa ukad regulacji (w dolnym pooeniu suwaka potencjometru P2). Zakres regulacji kompresji wynosi 40 dB. Czas narastania sygnau jest nie wikszy ni 1 ms. Do zasilania kompresora mona wykorzysta transformator o napiciu uzwojenia wtrnego ok. 24 V, np. TS4/14. Pobr prdu z uzwojenia wtrnego tranzystora wynosi 60 mA. Pytk drukowan kompresora przedstawiono na rys. 5.7, a rozmiesz czenie na niej elementw na rys. 5.8. Zdjcie zmontowanego kompresora pokazano na rys. 5.9.

Rys. 5.8. Rozmieszczenie elementw na pytce kompresora

44

Rys. 5.9. Zmontowany kompresor

Wykaz elementw Ukady scalone US1 US2 US3 US4 Tranzystory T1 T2, T4 T3 T5 T6 Diody D1, D2 D3 D4, D5 D6, D7 Potencjometry P1 P2 PR1, PR2 Kondensatory C11 C5 C10 C2 C3, C4 C7

A

741 CA 3094 A 1458 CA 3080 BF 245 C BC 560 C BC 550 C BD 139 BD 140 1N 4148 LED dowolna 1N 4001 C15 dioda Zenera 22 k, C 47 k, C 22 k (montaowy) 100 pF, ceramiczny 220 pF, ceramiczny 1 nF, MKSE 10nF, MKSE 10 nF, ferroelektryczny 68 nF, MKSE 45

C6 C1, C8 C9 C14, C15 C12, C13 C16, C17 Rezystory R7, R28, R29 R5 R21, R22 (dobra do prdu diody LED) R27 R3, R30, R31 R9, R13 R4, R12 R23 R1, R8 R16, R17 R2, R11 R14, R25 R15, R32 R18, R19 R33 R10, R20 R6 R26

330 nF, MKSE 2,2 F/35 V, elektrolityczny, tantalowy 10 F/35 V, elektrolityczny, tantalowy 100 F/25 V, elektrolityczny 220 F/25 V, elektrolityczny 1000 F/40 V, elektrolityczny 220 330 470 820 1 k 3,3 k 6,8 k 8,2 k 10 k 10 k 1 % 15 k 22 k 33 k 47 k 82 k 100 k 470 k 10 M

6. Przesuwniki fazy

Liczn grup urzdze modyfikujcych sygnay akustyczne stanowi przesuwniki fazy. Wywoane ich dziaaniem wraenia suchowe daj zudze nie przemieszczania si rda dwiku. Dwik jakby na przemian oddala si i zblia przy jednoczesnym zaamywaniu barwy. Charakterystyczne to pywanie i rozwodnienie" dwiku bywa czsto przyrwnywane do efektu Dopplera. Przesuwniki peni rol filtrw o periodycznej charakterystyce czstotliwociowej i s nazywane filtrami grzebieniowymi albo rekursywnymi, a proces ten nazywa si filtrowaniem zoonym [6, 26]. Po doprowadzeniu do filtru grzebieniowego dwch sygnaw, z ktrych jeden jest sygnaem bezporednim, drugi za sygnaem opnionym, przesu nitym w fazie o p okresu, uzyskuje si sygna wyjciowy symulujcy

Rys. 6 . 1 . C h a r a k t e r y s t y k a filtrowania z o o n e g o

Rys. 6.2. S c h e m a t f u n k c j o n a l n y przystawki PHASING

47

odbicia i opnienia dwiku. Pogldowy przebieg charakterystyki filtro wania zoonego pokazano na rys. 6.1. W punkcie tym omwione s przesuwniki fazy o niewielkich opnieniach odpowiadajce przesuniciu fazy do 1080. Przystawki takie nazywane s phasing albo phase shifter fazownik, przesuwnik fazy. Schemat funkcjonalny przystawki PHASING zamieszczono na rys. 6.2. Przystawka jest zoona z wtrnika wejciowego, acucha przesuwnikw fazy, wzmacniacza sumujcego oraz generatora LFO (ang. Low Frequency Oscillator generator wolnozmiennych przebiegw). Zesp przesuwnikw fazy skada si z czterech, szeciu, omiu lub dwunastu ogniw. W pojedyn czym ogniwie nastpuje zmiana fazy sygnau o 180. Poczone ogniwa daj sumaryczne przesunicie fazowe, ktre np. dla przesuwnika czterostop niowego wynosi 720. Zasad dziaania pojedynczego ogniwa oraz jego charakterystyk przedstawiono na rys. 6.3.

Rys. 6.3. Zasada pracy pojedynczego ogniwa (a) oraz jego charakterystyka (b)

Przesunicie fazy ukadu zaley od wartoci rezystancji Rx. Funkcj rezystora R x moe peni tranzystor polowy, ktrego rezystancja rdo-dren zaley od napicia doprowadzonego do bramki. W niektrych rozwizaniach funkcj t peni inwertery MOS lub elementy optoelektroniczne [17, 18].

6.1. Przystawka PHASING czterostopniowaSchemat ideowy czterostopniowej przystawki PHASING zasilanej bateryj nie przedstawiono na rys. 6.4. Przystawka jest zoona z omiu wzmacniaczy operacyjnych A 741 oraz czterech tranzystorw polowych BF 245. Napicie polaryzacji wej nieodwracajcych wzmacniaczy uzyskuje si z diody Zenera DZ1. Sygna wejciowy jest doprowadzony do wtrnika US1, o impedancji wejciowej 470 k. 48

Elektroniczne modyfikatory..

49

Rys. 6.4. Schemat ideowy czterostopniowej przystawki PHASING

Zesp przesuwajcy faz jest zoony z czterech wzmacniaczy US2...US5 oraz tranzystorw T1...T4. W ukadzie zastosowano linearyzacj tranzystorw polowych (porwnaj p. 3.1). Elementami linearyzujcymi tranzystory s C4, R3, C6, R8, C9, R13, C11 i R18. Sprzenie zwrotne (ang. feedback) obejmuje trzy stopnie przesuwnika. Z wyjcia czwartego stopnia (US5) sygna zwrotny przez elementy C12, P3, C13 i R21 jest doczony do wejcia odwracajcego ukadu US3. Potencjometr P1 ustala wielko tego sygnau. Sprzenie zwrotne moe by dodatnie lub ujemne w zalenoci od czstotliwoci sygnau. Z wyjcia przesuwnikw sygna jest doprowadzony przez rezystor R24 do wejcia nieodwracajcego wzmacniacza US6. Do tego wejcia jest doczony rwnie sygna bezporedni przez rezystor R38, z wyjcia wtrnika wej ciowego. Wzmacniacz US6, pracujcy jako sumator, jest stopniem wyjciowym. Generator przedstawiony na schemacie ideowym jest zoony z dwch ukadw scalonych speniajcych funkcj integratora (US7) oraz detektora poziomu z histerez (US8). Na wyjciu integratora uzyskuje si przebieg trjktny liniowo narastajcy albo opadajcy zalenie od poziomu sygnau doprowadzonego do jego wejcia odwracajcego. Na wyjciu detektora pozio mu wystpuje przebieg prostoktny, o amplitudzie rwnej napiciu zasilania, sterujcy nastpnie wejcie odwracajce integratora przez rezystor R37 i poten cjometr P1. Wejcie to nazywa si punktem sumacyjnym integratora. Czstot liwo przebiegu trjktnego na wyjciu integratora zaley od wartoci pojemno ci kondensatorw C20 i C19 oraz rezystancji elementw R37 i P1. Amplituda przebiegu wyjciowego jest staa i zaley od stosunku rezystancji R34 i R35. Przebieg trjktny z wyjcia integratora jest doprowadzony do odpowiednich bramek tranzystorw polowych przez potencjometr P2, rezystor R32 oraz R4, R9, R14, R19. Napicie wstpnej polaryzacji tranzystorw jest pobierane z suwaka potencjometru montaowego PR2 przez rezystor R31. Przestrajanie generatora LFO w zakresie czstotliwoci 0,01...10 Hz reguluje si potencjometrem P1 SPEED. Gboko modulacji wybiera si potencjo metrem P2 WIDTH. Uruchamianie ukadu naley rozpocz od ustalenia punktu pracy tran zystorw potencjometrem montaowym PR2. Napicie na suwaku poten cjometru powinno wynosi 3,5 V. Ostateczn regulacj tym elementem przeprowadza si tak, aby uzyska najwiksz intensywno efektu przy maksymalnym sygnale z generatora LFO. Potencjometrem montaowym PR1 ustala si optymaln gboko sprzenia zwrotnego, przy pooeniu suwaka potencjometru P3 w grnym skrajnym pooeniu. Potencjometr PR1 naley ustawi w takim pooeniu, w ktrym ukad pracuje stabilnie w penym zakresie czstotliwoci generatora LFO. Wzmocnienie ukadu jest bliskie jednoci. Maksymalny pobr prdu wynosi ok. 10 mA. Pytk drukowan przystawki zamieszczono na rys. 6.5, rozmieszczenie na niej elementw na rys. 6.6. Zdjcie zmontowanej przystawki przed stawiono na rys. 6.7. 50

Rys. 6.5. Pytka drukowana przystawki PHASING

Rys. 6.6. Rozmieszczenie elementw na pytce drukowanej przystawki PHASING

Rys. 6.7. Zmontowana przystawka PHASING

51

Wykaz elementw Ukady scalone US1...US8 A741 Tranzystory T1...T4 BF 245 C Diody DZ1 C4V7, dioda Zenera D2 1N 4001 Potencjometry P1 470 k, C P2 100 k, A P3 10 k, A PR1, PR2 100 k (montaowy) Kondensatory C l , C14 100 pF, ceramiczny C18 10 nF, MKSE C3...C6, C8...C11 47 nF, MKSE C1, C12, C13 0,1 F, MKSE C17 0,22 F, MKSE C15 10 F/12 V, elektrolityczny C2, C19, C20 47 F/12 V, elektrolityczny C21 . . 100 F/12 V, elektrolityczny Rezystory R28 470 R1 1 k R37 2,7 k R27 4,7 k R5, R7, R10, R11, R15, R16, R20...R22, R24, R25, R29, R30, R33, R38 10 k R26, R31, R34 22 k R6, R12, R17, R23 33 k R35 82 k R4, R9, R14, R19, R36 100 k R3, R8, R13, R18 150 k R32 220 k R2 470 k

6.2. Przystawka PHASING szeciostopniowaSchemat ideowy przystawki PHASING o m a k s y m a l n y m przesuniciu fazy 1080, zasilanej s i e c i o w o przedstawiono na rys. 6.8. Przesuwnik jest zasilany s t a b i l i z o w a n y m napiciem s y m e t r y c z n y m , d o s t a r c z a n y m z prostownika 52

53

Rys. 6.9. Pytka drukowana przystawki PHASING

Rys. 6.10. Rozmieszczenie elementw na pytce drukowanej przystawki PHASING

pracujcego w ukadzie podwajacza napicia (diody D3 i D4). Tranzystory regulacyjne T11 i T12, z diodami Zenera DZ1 i DZ2 dostarczaj napicie + 5 V . Na wejciu ukadu pracuje tranzystor T1 oraz wtrnik emiterowy z tranzys torem T2. Wzmacniacz sumujcy z tranzystorem T3, stanowi jednoczenie stopie wyjciowy przesuwnika. Na wejciu oraz wyjciu ukadu s wczone potencjometry montaowe PR1 i PR2, przewidziane do regulacji sygnaw. Sygna z emitera tranzystora T2 jest doprowadzony do wejcia zespou przesuwnikw zoonych ze wzmacniaczy operacyjnych US1...US6 (A 741) wraz z tranzystorami polowymi T5...T10 (BF 245). Zesp przesuwnika jest objty dwiema ptlami sprzenia zwrotnego. Pierwszy obwd sprzenia zwrotnego zoony z kondensatora C5 i rezystora R8 czy wyjcie przesuw nikw z wejciem wtrnika. Obwd drugi czy wyjcie zespou przesuw nikw z wejciem drugiego stopnia US2, przez elementy C14, P4, C15, PR4 i R33. Gboko tego sprzenia zwrotnego jest regulowana potencjomet rem P4. Wolnozmienne przebiegi trjktne wytwarza generator LFO (wzmac niacze operacyjne US7 i US8). Ukad US8 pracuje jako detektor poziomu, US7 natomiast jako integrator. Zakres przestrajania generatora potencjometrem P1 wynosi 0,1...10 Hz. Przebieg trjktny z wyjcia integratora przez potencjometr P3 oraz rezystory R38 i R35 jest doprowadzony do bramek tranzystorw T5...T10. Potencjometrem P3 reguluje si barw dwiku. Gboko modulacji ustala potencjometrem P2. Regulacj przystawki przeprowadza si dwoma potencjometrami mon taowymi. Znany ju z poprzedniego opisu sposb regulacji sygnau zwrot nego ustala potencjometr montaowy PR4. Potencjometrem montaowym PR3 ogranicza si ujemne szczyty przebiegu trjktnego tak, aby napicie modulacyjne nie powodowao zakce w postaci charakterystycznych

Rys. 6.11. Zmontowana przystawka PHASING

56

stukw w m o m e n c i e z m i a n fazy, szczeglnie przy wikszych czstotliwo ciach pracy g e n e r a t o r a LFO. Ukad jest zasilany napiciem p r z e m i e n n y m 6...7 V. Do tego celu mona wykorzysta transformator TS 4/7. Pytk drukowan, rozmieszczenie na niej e l e m e n t w oraz zdjcie zmontowanej przystawki przedstawiono na rys. 6.9, 6.10, 6.11.

Wykaz elementw Ukady scalone US1...US8 Tranzystory T1...T4 T5...T10 T11 T12 Diody D1, D2 D3, D4 DZ1, DZ2 Potencjometry P1 P2 P3 P4 PR1, PR3, PR4 PR2 Kondensatory C2 C24 C3 C1 C5 C4, C6, C14...C16 C8...C13 C17 C7 C22, C23 C18...C21 Rezystory R3, R46, R47 R45 R13 R8 R37

A741 BC BC BC BC 550 245 238 308 C C A A

1N 4148 1N 4001 C4V7, dioda Zenera 47 k, C 47 k, A 10 k, A 22 k, A 100 k (montaowy) 10 k (montaowy) 22 pF, ceramiczny 100 pF, ceramiczny 10 nF, MKSE 22 nF, MKSE 33 nF, MKSE 0,1 F, MKSE 0,22 F, MKSE 1 F/12 V, elektrolityczny, bipolarny 10 F/16 V, elektrolityczny 100 F/12 V, elektrolityczny 470 F/16 V, elektrolityczny 470 1 k 2,2 k 5,6 k. 6,8 k 57

R7, R11, R32 R4, R9 R34, R35, R40, R41 R5, R14...R19 R20...R31, R42 R6, R44 R39 R43 R2, R33, R38 R10 R36

10 15 22 33 47 56 68 82 100 330 1

k k k k k k k k k k M

7. Przesuwniki fazy z elementami CTD

Opisane w poprzednim punkcie przesuwniki fazy wprowadzaj do toru elektroakustycznego niewielkie opnienia. Znacznie bogatsze efekty brzmie niowe mona uzyska wykorzystujc podobne ukady funkcjonalne, w ktrych zamiast acucha przesuwnikw zoonych ze wzmacniaczy operacyjnych zastosuje si akustyczn lini opniajc CTD (ang. Charge Transfer Devices). Charakterystyczn cech ukadu z elementami CTD jest zmienna transmitancja w rezultacie czego, typowe dla przesuwnikw fazowanie" zostaje wzbogacone o nowe elementy akustyczne. Sygnay opnione (kilkanacie milisekund) zmieszane z sygnaami bezporednimi wywouj przestrzenny efekt o bogatym zabarwieniu, zbieny ze zjawiskiem dopplerowskim. Analogowe linie opniajce, zwane przyrzdami o transferze adun kowym stosowane s jako ukady acuchowe BBD (ang. Bucket Brigade Devices), oraz rzadziej ze sprzeniem adunkowym CCD (ang. Charge Coupled Devices). Ukady te s zoone z acucha komrek kondensatorowo-tranzystorowych, przez ktre jest przekazywany sygna analogo wy. Czas przejcia sygnau przez cay acuch jest okrelony dugoci rejestru oraz czstotliwoci taktowania. Propagacja sygnau w akustycz nych liniach opniajcych jest wyraona zalenoci gdzie top oznacza czas opnienia, n liczb komrek, natomiast f odnosi si do czstotliwoci taktowania. Mechanizm funkcjonowania przyrzdw CTD jest zbliony do dziaania dynamicznych rejestrw przesuwajcych. Ukady CTD przenosz sygnay analogowe bez strat i znieksztace nieliniowych. S nazywane rwnie analogowymi rejestrami przesuwajcymi [5, 6, 21, 26]. Linie opniajce w postaci ukadw scalonych zawieraj 512...4096 komrek. Wytwarzane byy technologi bipolarn, a obecnie prawie wycz nie MOS. Ukady MOS charakteryzuj si lepszymi waciwociami szumo wymi i wiksz dynamik. Realizuj opnienia od kilkudziesiciu mili sekund do kilku dziesitych sekundy, mog by czone w dusze pakiety. Bramki albo bazy tranzystorw przesuwajcych adunek dla ukadw dwu fazowych, s sterowane sygnaami zegarowymi 1 i 2, nazywanymi inaczej taktujcymi. S to przebiegi prostoktne przeciwfazowe, o wypenieniu 50% i poziomach odpowiadajcych napiciu zasilania. Zakres czstotliwoci sygnaw zegarowych dla ukadw bipolarnych zawiera si w granicach od 5 kHz do 1,5 MHz, dla ukadw MOS do 100 kHz. 59

Inn charakterystyczn waciwoci akustycznych linii opniajcych s dwa wyjcia, na ktrych wystpuj sygnay przesunite w fazie o 180. Sygnay te zawieraj skadowe pochodzce od przebiegw taktujcych. Zsumowanie sygnaw na rezystorze doczonym do wyj, powoduje wytumienie tych skadowych. Analogowe linie opniajce wymagaj wsppracy z filtrami dolnoprzepustowymi. Filtry te wczone przed i za ukadem opniajcym peni kilka funkcji. W urzdzeniach bardziej rozbudowanych, na wejciu stosuje si filtry grno- i dolnoprzepustowe, ktrych zadaniem jest uksztatowanie charakterystyki toru odpowiadajce kompresji i preemfazie, przy jednoczes nym ograniczeniu pasma akustycznego toru w celu wytumienia interferencji (aliasing). Filtry dolnoprzepustowe wczone na wyjciu linii opniajcych kszta tuj charakterystyk wypadkow caego toru. Peni one rol ukadw deemfazy i ekspansji regenerujc sygna akustyczny. Filtry s realizowane jako ukady aktywne o duym nachyleniu charakterystyki w pasmie zaporo wym i zazwyczaj stanowi zespoy wieloczonowe. Akustyczne linie opniajce s czsto stosowane z powodu ich niskiej ceny, s doskonaymi elementami w ukadach przesuwnikw o niewielkich opnieniach, takich jak FLANGER i efekty chralne.

7.1. Przystawka FLANGERPrzystawka FLANGER, podobnie jak inne przesuwniki, ma zastosowa nie uniwersalne. Nazw swoj wywodzi od charakterystycznego z a w i nicia" dwiku z gbokimi deformacjami barwy i wyranym tem przestrzennym. Wrd urzdze efektowych przyjo si okrelenie tzw. typowego brzmienia flanging. Natur swoj przypomina to dwik metali czny z charakterystycznym ,,szybowaniem", ktremu towarzysz odgosy upodobnione do zwijania i rozwijania duego arkusza blachy. Szeroki zakres regulacji ukadu pozwala uzyska porednie efekty z phasingiem wcznie. Schemat funkcjonalny przystawki FLANGER przedstawiono na rys. 7.1. Tor akustyczny przystawki jest zoony ze wzmacniacza wstpnego, dwch filtrw dolnoprzepustowych, ukadu opniajcego oraz wzmacniacza ko cowego. Zesp modulacyjny przystawki zawiera generator wolnozmiennych przebiegw trjktnych LFO oraz oscylator VCO (ang. Voltage Controlled Oscillator generator przestrajany napiciem), wytwarza prostoktne sygnay dwufazowe, o periodycznie zmieniajcej si czstotliwoci regulo wanej przez przebieg trjktny pochodzcy z generatora LFO. Przestrajanie oscylatora VCO, powinno zmienia czas opnienia toru w zakresie 5 ms. Tor mona opni do ok. 15 ms regulacj MANUAL. Szybko zmian opnienia 60

Rys. 7.1. Schemat funkcjonalny przesuwnika z ukadami CTD (a), transmitancji filtru grzebieniowego (b)

zaley od czstotliwoci przebiegw generatora LFO RATE, natomiast zakres opnienia od ok. 1 ms do ok. 5 ms ustala si regulacj DEPTH. Przedstawiono tu dwie przystawki o rnym stopniu zaawansowania konstrukcyjnego. Pierwsza przystawka stanowi porednie ogniwo midzy phasingiem a flangerem. Podobne przystawki s nazywane SMALL FLANGER. Drugi opis dotyczy ukadu znacznie rozbudowanego. Schemat ideowy przystawki SMALL FLANGER zamieszczono na rys. 7.2. Ukad jest zasilany pojedynczym napiciem (plus poczony z mas). Do stabilizacji napicia suy tranzystor T3 wraz z diod Zenera DZ1. W ukadzie pracuj cztery wzmacniacze operacyjne A 471, cztery bramki NAND CD 4011 oraz linia opniajca 512-stopniowa TDA 1022. Stopie wejciowy zawiera wzmacniacz nieodwracajcy US1, ogranicza jcy pasmo sygnau akustycznego do 25 kHz elementy C2 i R4. Elementy C2, R4 wraz z C1, R1 i R2 stanowi uproszczony filtr pasmowoprzepustowy 61

Rys. 7.2. Schemat ideowy przystawki SMALL FLANGER

realizujcy wspomnian uprzednio preemfaz. Sygna z wyjcia wzmac niacza wstpnego, przez elementy R8 i C3, jest doprowadzony do wejcia linii opniajcej US2. Polaryzacj ukadu opniajcego uzyskuje si z dzielnika napicia zoonego z diody D1 oraz elementw R5...R8, C4 i C5. Wejcie ukadu US2 (wyprowadzenia 8 i 12) jest zwarte i poczone przez rezystor R9 z poten cjaem dodatnim (masa). Dodatkowymi elementami tumicymi wiksze czstotliwoci sygnau s kondensatory C6 (blokuje wejcie ukadu) i C7 (blokuje wyjcie). Na wyjciu linii opniajcej pracuje filtr dolnoprzepustowy o nachyleniu 18 dB/okt zoony z elementw R10...R12, C8...C10 oraz tranzystora T1. Z wyjcia filtru (emiter tranzystora T1) opniony sygna jest przekazywany przez kondensator C11, rezystor R14 i przecznik SW1 do wejcia nieodwracajcego wzmacniacza US3. Do tego wejcia jest do prowadzony przez elementy C12 i R15 rwnie sygna bezporedni z wyjcia ukadu US1. Z wyjcia wzmacniacza US3 jest wyprowadzony sygna zwrotny przez elementy R39, P1 i PR1 i doczony jest do wejcia odwracajcego wzmacniacza US1. Obwd sygnau zwrotnego nie jest rozczany przez przecznik SW1. Wzmacniacze operacyjne US1 i US3 s zasilane napiciem z zasilacza przez rezystor R33 (punkt D). Poowa tego napicia niezbdna do polaryzacji wej wzmacniaczy operacyjnych, uzyskiwana jest z dzielnika rezystancyjnego R34 i R35 (punkt E). Oscylator VCO jest zoony z dwch bramek C i D, ktre pracuj w ukadzie przerzutnika astabilnego (multiwibrator). Czstotliwo pracy przerzutnika wyznaczaj pojemnoci kondensatorw C14 i C15 oraz warto napicia doprowadzonego do wej bramek C i D przez diody D2 i D3. Czstotliwo generowanych przebiegw zmienia si liniowo w funkcji napicia na anodach diod. Bramki A i D wykorzystano jako przerzutnik RS. Na wejciach tego przerzutnika uzyskuje si dwa przebiegi prostoktne o prze ciwnych fazach sygnay taktujce 1 i 2 dla linii opniajcej. Generator LFO jest zoony z dwch wzmacniaczy operacyjnych US5 i US6, ktre pracuj w ukadzie integratora odwracajcego (detektor pozio mu). Czstotliwo przebiegw trjktnych reguluje si potencjometrem P4 w zakresie 0,1...10 Hz. Przebiegi te, z wyjcia integratora s przekazywane przez rezystory R23 i R24 do suwaka potencjometru P2, stanowicego wraz z rezystorami R21 i R22 dzielnik napicia sterujcego wejciem oscylato ra VCO. Zakres przestrajania oscylatora VCO wwczas, gdy napicie na emiterze tranzystora T2 jest ustalone potencjometrem P3 na poziomie 2 V, a suwak potencjometru P2 jest w grnym pooeniu wynosi 60...150 kHz. Odpowia da to zmianom opnienia w przedziale 1,7...4,2 ms. W przeciwnie skrajnym pooeniu suwaka potencjometru P3 (napicie na emiterze tranzystora 12 V) zakres przestrajania generatora VCO wynosi 50...100 kHz, opnienie 2,5...5,1 ms. Ukady US2 i US4 s zasilane przez rezystor R36 z odczepu 63

zasilacza (punkt C), natomiast bezporednio z emitera tranzystora regulacyj nego T3 (punkt A) s zasilane wzmacniacze operacyjne generatora LFO oraz kolektor tranzystora T1. Wejcia nieodwracajce wzmacniaczy US5 i US6 zasila osobny dzielnik rezystancji (punkt E). Regulacja ukadu polega na ustaleniu potencjometrem montaowym PR1 gbokoci sprzenia sygnau zwrotnego przy skrajnie w prawo skrconym potencjometrze P1 tak, aby ukad pracowa stabilnie. Ukady scalone US2 i US4 naley umieci w podstawkach DIL 16 i 14. Przystawka jest zasilana napiciem przemiennym ok. 17 V i pobiera prd 35 mA. Pytk drukowan przystawki przedstawiono na rys. 7.3, a rozmiesz czenie na niej elementw na rys. 7.4. Zdjcie zmontowanej przystawki pokazano na rys. 7.5.

Rys. 7.3. Pytka drukowana przystawki SMALL FLANGER

64

Rys. 7.4. Rozmieszczenie elementw na pytce drukowanej przystawki FLANGER

Rys. 7.5. Zmontowana przystawka FLANGERElektroniczne modyfikatory.

65

Wykaz elementw Ukady scalone US1, US3, US5, US6 A741 US2 TDA 1022 US4 CD 4011 Tranzystory T1 BC 560 C T2 BC 307 A T3 BD 140 Diody D1...D3 1N 4148 DZ1 C15, dioda Zenera PM1 1PM/0,5 mostek Graetza Potencjometry P1, P3 10 k, A P2 47 k, A P4 220 k, A PR1 47 k (montaowy) Kondensatory C14, C15 100 pF, ceramiczny C2, C9 470 pF, ceramiczny, KDF C6...C8, C17 1 nF, MKSE C10 3,3 nF, MKSE C19 10 nF, MKSE C16 22 nF, MKSE C1, C3, C12 47 nF, MKSE C18 0,1 F, MKSE C11 0,22 F, MKSE C13 1 F/35 V, elektrolityczny C4, C5 10 F/35 V, elektrolityczny C20...C24 100 F/35 V, elektrolityczny C25 220 F/35 V, elektrolityczny C26 1000 F/35 V, elektrolityczny Rezystory R14, R36 220 R8 470 R3, R20, R33, R39, R40 1 k R13, R30 2,2 k R34, R35, R37, R38 4,7 k R6 6,8 k R1, R4, R7, R10...R12, R16, R17, R19, R21...R25, R28 10 k R15 22 k R5, R18, R26 33 k

66

R9, R27 R2 R31, R32 R29

47 100 150 470

k k k k

7.2. Przystawka FLANGER z rozbudowanym ukadem regulacjiPrzystawk FLANGER o bardzo szerokich moliwociach modyfikacji sygnau przedstawiono na rys. 7.6. Przy opracowywaniu ukadu przewidziano wykorzystanie dwch typw akustycznych linii opniajcych. Jedna wersja odnosi si do znanego ju ukadu TDA 1022, wersja druga zawiera nowszej generacji akustyczn lini opniajc MOS MN 3007 firmy Mitsubishi. Poza niewielkimi zmianami wartoci niektrych elementw i rn aplikacj ukadw opniajcych, schemat elektryczny obu wersji jest taki sam. Na schemacie ideowym uwzgldniono ukad MN 3007. Przystawka jest zasilana pojedynczym napiciem stabilizowanym. W zasilaczu wykorzystano monolityczny stabilizator napicia dodatniego (minus na masie US6 (A 7815). Tor akustyczny zoony jest ze wzmacniacza wstpnego US1 (A 741), ukadu scalonego A 324, zawiera jcego cztery wzmacniacze operacyjne US2/A...D, oraz z linii opnia jcej US3. W zespole modulacyjnym wykorzystano oscylator VCO z ptl fazow PLL wykonany technologi CMOS US4 (CD 4046). Oscylator LFO stanowi ukad scalony A 1458 zawierajcy dwa wzmacniacze operacyjne US5/A, B. Stopie wejciowy ukadu jest wzmacniaczem nieodwracajcym z regula cj wzmocnienia napiciowego w obwodzie sprzenia zwrotnego. Sygna z wyjcia wzmacniacza jest doprowadzony przez rezystor R5 do suwaka potencjometru P2 INVERT. Pooenie suwaka tego potencjometru decydu je o podziale sygnau midzy wejcie odwracajce i nieodwracajce. W taki sam sposb jest rozdzielany potencjometrem P3 sygna zwrotny. Tak wic, zalenie od pooenia suwakw potencjometrw P2 i P3 sygna wejciowy i zwrotny s sumowane bd odejmowane. W przypadku odejmowania sygnaw uzyskuje si tzw. subtraktywny przebieg charakterystyki filtru grzebieniowego, gdzie zera transmitancji odpowiadaj czstotliwociom f = 1/T, 2/T, 3/T... itd. Inny przebieg charakterystyki wystpuje przy dodawa niu sygnaw, tj. addytywny, o transmitancji zer przypadajcej na czstot liwoci f = 1/2T, 3/2T, 5/2T... itd. Nastpnym stopniem jest filtr dolnoprzepustowy ukad US2/B. Sygna do ukadu opniajcego jest doprowadzany przez rezystor R12 i konden sator C10. Bramki tetrod ukadu US3 zasilane s napiciem ok. 1 V uzyskanym z dzielnika zoonego z elementw R14, PR1, R15 i R16. Z suwaka 67

Rys. 7.6. Schemat ideowy przystawki FLANGER

potencjometru montaowego PR1 jest wyprowadzone napicie polaryzujce stopie wejciowy. Sygna z wyjcia linii opniajcej (wyprowadzenia 7 i 8 zwarte) jest doprowadzany do filtru dolnoprzepustowego z ukadem scalonym US2/C. Z wyjcia filtru s wyprowadzane sygnay do wzmacniacza wyjciowego US2/D oraz zwrotny przez elementy C5 i R13, do suwaka potencjometru P3. Warto rezystora R13 dobiera si zalenie od za stosowania linii opniajcej (patrz wykaz elementw). Sygnay opniony oraz bezporedni doprowadzone s do wzmacniacza wyjciowego US2/D przez rezystory R23 i R24. Wzmacniacz pracuje w ukadzie nieodwracajcym o wzmocnieniu napiciowym ok. 2,5. Na wyjciu 1 uzyskuje si sygna o penej amplitudzie, a na wyjciu 2 zmniejszony. Wyczenie efektu nastpuje w wyniku poczenia z mas kondensatora C20 przez prze cznik SW1. Linia opniajca jest taktowana przebiegami wytwarzanymi przez oscylator VCO ukad scalony US4. Ukad wytwarza dwa przeciwfazowe przebiegi prostoktne. Czstotliwo generowanych przebiegw okrelaj: pojemno kondensatora C21, warto rezystancji elementw R30 i P4 oraz napicie sterujce (wyprowadzenie 9 ukadu) [1]. Generator LFO jest zoony ze wzmacniaczy operacyjnych A i B ukadu scalonego US5. Jest podobny do poprzednio opisanych oscylatorw. Przestraja si go potencjometrem P6 w zakresie czstotliwoci 0,1 ...10 Hz. Sygna wyjciowy jest wyprowadzony z integratora do suwaka potencjometru P5 przez rezystory R33 i R32. Ukady US3...US5 s zasilane wsplnym napiciem z rezystora R45 (punkt A). Wejcia wzmacniaczy operacyjnych generatora LFO s zasilane z odrbnego dzielnika napicia zoonego z rezystorw R43 i R44 (punkt B). Regulacja przystawki polega na ustaleniu napicia polaryzacji wejcia ukadu US3 potencjometrem montaowym PR1 (dla ukadu TDA 1022 4,5 V, dla ukadu MN 3007 7 V) oraz dolnej czstotliwoci oscylatora VCO potencjometrem montaowym PR2. Regulacji czstotliwoci generatora VCO dokonuje si przy penej rezystancji potencjometru P4 (suwak na masie), suwaka potencjometru P5 w najbliszym pooeniu wzgldem rezys tora R31 (minimum modulacji) oraz odczonym suwaku potencjometru P6. Przy takim ustawieniu elementw regulacyjnych czstotliwo przebiegw generatora VCO jest staa i wynosi 17 kHz dla wersji z ukadem TDA 1022 oraz 34 kHz dla wersji z ukadem MN 3007. Dla obu wersji odpowiada to opnieniu toru 12,5 ms i modulacji tego opnienia o 2,5 ms. Zakres regulacji poten cjometrem PR2 umoliwia uzyskanie wikszego opnienia toru, nawet przy wartociach podanych na schemacie, jednake obnienie czstotliwoci ge neratora poniej 17 kHz powoduje zakcenie toru sygnaem aliasingowym. Tumienie toru wynosi 0 dB w zakresie czstotliwoci do 10 kHz i osiga warto 9 dB dla czstotliwoci 17 kHz. Pytki drukowane obu wersji przystawki zamieszczono na rys. 7.7 i 7.8. Rozmieszczenie elementw na pytce drukowanej dla obu wersji przed69

Rys. 7.7. Pytka drukowana przystawki FLANGER z lini opniajc TDA 1022

Rys. 7.8. Pytka drukowana przystawki FLANGER z lini opniajc MN 3007

70

stawiono na rys. 7.9. Na rysunku zaznaczono sposb zmontowania podstawki DIL16 dla ukadu TDA1022 oraz DIL8 do umieszczenia linii MN3007. Ukad CD4046 naley umieci w podstawce DIL16. Stabilizator US6 nie wymaga radiatora. Przystawka jest zasilana napiciem przemiennym ok. 19 V i pobiera prd ok. 25 mA. Zdjcie zmontowanej przystawki przedstawiono na rys. 7.10.

Rys. 7.9. Rozmieszczenie elementw na pytkach drukowanych obu wariantw przystawki FLANGER

Rys. 7.10. Zmontowana przystawka FLANGER

71

Wykaz elementw (przystawka z lini opniajc MN 3007) Ukady scalone US1 US2 US3 US4 US5 US6 Diody PM1 Potencjometry P1 P2, P3, P4 P5 P6 PR1 PR2 Kondensatory C1 C8 C13 C14, C15 C6 C7 C18 C19, C24 C5, C23 C10, C12 C22, C30, C31 C3, C4 C1, C2, C9, C11, C16, C17, C20 C25, C27...C29 C26 C32 Rezystory R45 R3, R27 R1, R16, R29, R42 R31, R37 R33 R12, R25 R4, R40, R41, R43, R44 R9...R11, R14, R15, R20...R22, R28, R30, R32, R36 72

A741 A324 MN 3007 CD 4046 A 1458 A 7815 1 PM/0,5 mostek Graetza 220 k, C 100 k, A 47 k, A 220 k, A 10 k (montaowy) 100 k (montaowy) 470 pF, ceramiczny 680 pF, ceramiczny, KSF 1 nF, MKSE 1,5 nF, MKSE 2,2 nF, MKSE 3,3 nF, MKSE 4,7 nF, MKSE 10 nF, MKSE 0,1 F, MKSE 0,22 F, MKSE 1 F/35 V, elektrolityczny 2,2 F/25 V, elektrolityczny 10 F/25 V, elektrolityczny 100 F/25 V, elektrolityczny 1000 F/25 V, elektrolityczny 1000 F/35 V, elektrolityczny 100 470 1 k. 2,2 k 3,3 k 4,7 k 5,6 k 10 k

R26 12 k R34 33 k R5...R8, R18, R23, R24, R35 47 k R46 82 k R17, R19 100 k R13 150 k (zwikszy warto w razie wzbudzenia) R38 470 k R39 1 M

Wykaz elementw (przystawka z lini opniajc TDA 1022) Ukad scalony US3 Potencjometry P4 PR1 PR2 Kondensatory C21 Rezystory R14 R15 R13

TDA 1022 100 k, A 4,7 kQ 47 k 960 pF, ceramiczny 2,7 k 6,8 k 82 k

8. Efekty chralne CHORUS

Ciekaw i atrakcyjn grup przesuwnikw z akustycznymi liniami op niajcymi stanowi efekty chrowe, zwane inaczej unisonowymi albo chorusem. Efekt ten polega na zwielokrotnieniu pojedynczego gosu w chr gosw tak, e np. trbka brzmi jak sekcja trbek grajcych unisono, skrzypce zamieniaj si w kwartet smyczkowy, a gitara szeciostrunowa brzmi jak instrument dwunastostrunowy. Takie rozmnaanie si" pojedynczego gosu dawniej realizowano w sposb mechaniczny, wykorzystujc zesp wirujcych gonikw patentu Donalda Leslie. Pniej stosowano wieloladowy zapis magnetofonowy. Efekt zbliony do chralnego mona byo uzyska w przesuwniku widma, jednake dopiero akustyczne linie opniajce umoliwiy uzyskanie efektu chralnego o penym brzmieniu. Schemat funkcjonalny przystawki CHORUS przedstawiono na rys. 8.1. Skada si ona z tych samych zespow funkcjonalnych, jakie zawiera przystawka FLANGER. Rnica polega jednak, na znacznie szybszym przestrajaniu oscylatora VCO oraz wanej dla efektw chralnych proporcji sygnaw opnionego i bezporedniego. Zaleno midzy czstotliwoci

Rys. 8.1. Schemat funkcjonalny przystawki CHORUS

74

wejciow i wyjciow sygnau jest wyraona gdzie top odnosi si do czasu opnienia, natomiast t jest czasem rze czywistym. Zmiany czasu opnienia w tych przystawkach zawieraj si w granicach 1 ...10 ms, przy opnieniu toru 25 ms. Symuluje to wyranie przestrzenny charakter nakadajcych si dwikw. Na wyjciu przystawki uzyskuje si dwik pierwotny i jeden albo wicej dwikw rozstrojonych (std inna nazwa unisonowy). Efekt unisonowy powstaje rwnie w natu ralnych warunkach, w pomieszczeniach o specyficznej akustyce porwnaj p. 9 [4, 10, 11].

8.1. Przystawka CHORUSSchemat ideowy przystawki przedstawiono na rys. 8.2. Mona j wykona w dwch wersjach z ukadem TDA 1022 lub MN 3007. Na schemacie ideowym uwzgldniono wersj z lini opniajc MN 3007. Przystawka jest zasilana pojedynczym napiciem (plus poczony z ma s). W zasilaczu pracuje stabilizator napicia ujemnego US5 (A 7915). Tor akustyczny jest zoony z trzech niskoszumowych tranzystorw BC 560 C, ukadu scalonego A 1458 zawierajcego dwa wzmacniacze operacyjne US1/A, B oraz ukadu opniajcego US2. W zespole modulacyjnym wykorzy stano znane ju ukady scalone cyfrowy CMOS CD 4011, (US3), ukad scalony A 1458 zawierajcy dwa wzmacniacze operacyjne US4/A, B oraz tranzystor T4 (BC 308). Na wejciu toru pracuje tranzystor T1 w ukadzie wtrnika. Nastpnym stopniem jest wzmacniacz odwracajcy US1/A, ktry peni funkcj wstp nego ukadu tumicego z dodatkowym dwjnikiem C3 i R5. Wyjcie wzmacniacza jest poczone z filtrem dolnoprzepustowym trzeciego rzdu zoonym z elementw R8...R10, C5...C7 i tranzystora T2. Filtr o identycznej charakterystyce z tranzystorem T3 jest wczony na wyjciu ukadu op niajcego. Sygnay opniony z przecznika SW1 oraz bezporedni do prowadzony z ukadu US1/A przez rezystor R23 zostaj zsumowane we wzmacniaczu odwracajcym US1/B. Zesp modulacyjny, podobnie jak w opisanej w p. 7.1 przystawce SMALL FLANGER, jest zoony z takiego samego oscylatora VCO (US3) oraz podobnego ukadu generatora LFO (US4). Oscylator VCO jest przestrajany przez przebiegi trjktne o czstotliwoci regulowanej potencjometrem P2 0,2...5 Hz. Czstotliwo pracy generatora VCO zaley od pojemnoci konden satorw C17, C18, rezystancji rezystorw R28, R29 oraz napicia sterujcego doprowadzonego do jego wejcia (regulacja potencjometrem montaowym PR2). Potencjometrem tym ustala si minimaln czstotliwo taktujc 10 kHz dla linii TDA 1022 oraz 20 kHz dla ukadu MN 3007. Odpowiada to maksymalnej wartoci czasu opnienia toru, ktra wynosi 25 ms. 75

Rys. 8.2. Schemat ideowy przystawki CHORUS

Rys. 8.3. Pytka drukowana przystawki CHORUS z lini opniajc TDA 1022

Rys. 8.4. Pytka drukowana przystawki CHORUS z lini opniajc MN 3007

77

Rys. 8.5. Rozmieszczenie elementw na pytce drukowanej przystawki CHORUS

Rys. 8.6. Zmontowana przystawka CHORUS

78

Regulacja przystawki polega na ustawieniu czstotliwoci taktowania: 21 kHz dla ukadu TDA 1022 lub 56 kHz dla ukadu MN 3007 przy minimalnej gbokoci modulacji. Przy penej modulacji opnienie toru zmienia si bdzie w zakresie 10 ms. Regulacj napicia polaryzacji potencjometrem montaowym PR1 prze prowadza si podobnie, jak w ukadzie opisanym w p. 7.2. Przystawka jest zasilana napiciem przemiennym ok. 19 V i pobiera prd ok. 24 mA. Pytki drukowane przystawki przedstawiono na rys. 8.3 i 8.4. Rozmiesz czenie elementw na pytce drukowanej pokazano na rys. 8.5 (jeden rysunek dla obu wersji). Zdjcie zmontowanej przystawki zamieszczono na rys. 8.6. Wykaz elementwUkady scalone US1, US4 US2 US3 US5 Tranzystory T1...T3 T4 Diody PM1 D1, D2 Potencjometry P1 P2 PR1 PR2 Kondensatory C4, C15 C6, C12, C17, C18 C5, C11 C3 C7, C13 C22 C19 C1 C2, C8, C14 C16 C28, C29 C9, C10 C20, C21 C23...C27 A 1458 MN 3007 CD 4011 A7915 BC 560 C BC 308 A 1 PM/0,5 prostownik Graetza 1N 4148 100 k, A 100 k, C 10 k (montaowy) 22 k (montaowy) 100 pF, ceramiczny 470 pF, ceramiczny 3,3 nF, MKSE 5,6 nF, MKSE 8,2 nF, MKSE 10 nF, MKSE 47 nF, MKSE 0,1 F, MKSE 0,22 F, MKSE 1 F/25 V, elektrolityczny 1 F/35 V, tantalowy 10 F/25 V, elektrolityczny 22 F/25 V, elektrolityczny 100 F/25 V, elektrolityczny

79

C30 1000 F/35 V, elektrolityczny Rezystory R36 100 . R27 470 R13, R35 1 k R30 2,2 k R12 4,7 k R37...R40 5,6 k R 1 , R3, R5, R7, R8...R11, R14, R15, R18...R21, R25, R26 10 k R31 12 k R32 33 k R4, R6, R17, R23, R24 47 k R22, R33 82 k R16, R34 100 k R27, R29 150 k R2 470 k

Wykaz elementw (z ukadem TDA 1022) Ukad scalony US2 Potencjometr PR1 Kondensatory C17, C18 Rezystor R14

TDA 1022 4,7 k (montaowy) 680 pF ceramiczny 6,8 k

8.2. Urzdzenie wirofoniczne ROTOR STRING CHORUS SOUNDNiezwyke efekty akustyczne w y t w a r z a e l e k t r o m e c h a n i c z n y zesp wiru jcych g o n i k w z w a n e efektem wirofonicznym albo Leslie od nazwiska twrcy tego urzdzenia. W p r a w i o n y w ruch o b r o t o w y gonik emituje fal akustyczn docierajc do suchacza z periodycznie zmienn czstotliwoci i charakterystycznym p u l s o w a n i e m natenia. Z m i a n o m czstotliwoci towarzysz z m i a n y fazy i amplitudy fali akustycznej odbitej od odgrody, tj. od ciany pomieszczenia. W rezultacie powstaje efekt, ktry z m i e n i a sw charakterystyk zalenie od szybkoci rotacji r d a dwiku. Przy maej szybkoci o b r o t o w e j sycha b r z m i e n i e o charakterze wyranie przestrzennym z w a n e katedralnym, natomiast szybsze przemieszczanie si rda dwiku w o k w a s n e j osi w y t w a r z a efekt unisonowy chralny. 80

Elektromechaniczne urzdzenia Leslie byy do skomplikowanymi kon strukcjami o znacznych gabarytach i mechanicznie haaliwe. Uzyskanie podobnych efektw na drodze czysto elektronicznej nie dawao oczekiwa nych rezultatw do momentu opracowania analogowych linii opniajcych. Dopiero przyrzdy te umoliwiy skonstruowanie urzdze elektronicznych, ktre ostatecznie wypary drogie rozwizania mechaniczne przewyszajc je rwnie walorami brzmieniowymi. Jednym z pierwszych byo urzdzenie z poowy lat 70-tych pod nazw Wersivoice-ROTOR STRING CHORUS SOUND" firmy Wersi-electronic. Urzdzenie to okazao si niema sensacj i do dzi wzbogaca brzmienie szczeglnie instrumentw klawiszowych. Opisany tutaj ukad pozwala uzys-

Rys. 8.7. S c h e m a t f u n k c j o n a l n y u r z d z e n i a w i r o f o n i c z n e g o

6

Elektroniczne modyfikatory.

81

ka niepowtarzalny efekt wibrata, brzmienie katedralne, chralne oraz wiele porednich efektw z brzmieniem flanging wcznie. Schemat funkcjonalny ukadu przedstawiono na rys. 8.7. Jest on zoony z dwch blokw: akustycznego z liniami opniajcymi ELO oraz moduluj cego z dwoma generatorami LFO i czterema przesuwnikami fazy. Symulacja poszczeglnych efektw polega na wytworzeniu odpowiednich napi modulacyjnych (U1, U2, U3), decydujcych nastpnie o propagacji sygnau w kadej z trzech poczonych rwnolegle linii opniajcych. Napicia te wytwarzane s przez generatory LFO i przesuwniki fazy, ktre cznie dostarczaj szeciu przebiegw o rnych czstotliwociach, fazach i amplitudach. Zesp komutacyjny sumujc te napicia w odpowiednich proporcjach sprowadza je do trzech napi sterujcych U1, U2 i U3- Napicia U1...U3 przestrajaj kady z trzech oscylatorw VCO, ktre z kolei taktuj kad lini opniajc. Na wyjciach ELO otrzymuje si sum sygnaw o rnych czstotliwociach i fazach. Funkcjonowanie poszczeglnych zespow bloku modulacyjnego prze biega nastpujco. Wybr efektu wibrata polega na wyczeniu przyciskiem WIBRATO generatora LF02 i przesuwnikw fazy PF3 i PF4. W tej pozycji przecznika pracuje tylko generator LF01 i przesuwniki fazy PF1 i PF2. Na wyjciu zespou komutacyjnego uzyskuje si trzy przebiegi trjktne rnice si ktem przesunicia fazowego (0, 120, 240) oraz amplitud. Przebiegi te zostaj doprowadzone do generatorw VC01...VC03, jako napicia U1, U2 i U3. Czstotliwo generatora LFO mona zmienia pynnie potencjometrem SPEED tylko wwczas, gdy przecznik jest usta wiony w pozycji SLOW. Zakres regulacji czstotliwoci wynosi 0,5..7 Hz. W pozycji FAST przecznika regulacja jest odczona, czstotliwo wynosi 6 Hz. Wytworzone w bloku modulacyjnym napicia powoduj rne czasy opnienia w kadej z linii opniajcych, zsumowanie za sygnaw opnionych i ponadto z sygnaem bezporednim wytwarza efekt wibrata i omwione ju brzmienie od typowego phasingu do flangingu. Po gbienie efektw nastpuje przez wczenie przecznikiem DEEP sygnau zwrotnego, wczenie przecznika FLAT obnia amplitud sygnau op nionego zmieniajc proporcj w stosunku do sygnau bezporedniego. Zmiana efektu z wibrata na brzmienie katedralne i unisonowe nastpi w pozycji przecznika CHORUS. Uruchomiony zostaje wtedy zesp genera tora LF02 z przesuwnikami fazy PF3 i PF4. Czstotliwo pracy generatora LF01 wynosi 6 Hz, natomiast oscylator LF02 generuje przebiegi trjktne o czstotliwoci 0,6 Hz. Przebiegi obu zespow generacyjnych po przejciu przez zesp komutacyjny bd zawieray naoone na siebie sygnay o czstotliwociach 0,6 Hz i 6 Hz, o jednakowych amplitudach, lecz rnice si faz. Rozwarty przecznik FLAT powoduje brzmienie katedralne, ktre mona pogbi zwierajc przecznik DEEP. Peny efekt chralny nastpi po wczeniu przecznika FLAT. Doczenie sygnau zwrotnego przecz82

nikiem DEEP, przy wczonym efekcie chralnym, nie wprowadza adnych zmian brzmieniowych [4, 10]. Schemat ideowy bloku akustycznego ze wzmacniaczem wstpnym i ko cowym, liniami opniajcymi, oscylatorami VCO i zasilaczem przedstawio no na rys. 8.8. Schemat ideowy bloku modulacyjnego z generatorem LFO i przesuwnikami fazy przedstawiono na rys. 8.9. Tor akustyczny urzdzenia wykazuje bliskie podobiestwo z flangerem z p. 7.1. Ukad jest zasilany ze stabilizatora napicia ujemnego US9 (A 7915). Ne wejciu wzmacniacza US1 (A 741) jest wczony potencjometr montaowy PR1, ktrym ustala si poziom sygnau wejciowego. Sygna z wyjcia wzmacniacza jest doprowadzony do trzech rwnolegle poczo nych linii opniajcych TDA 1022 (US2, US4, US6), rozdzielonych od strony wejcia przez rezystory R4...R6 i od strony wyjcia przez rezystory R19...R21. Sygna z wyjcia ukadw opniajcych, przez filtr dolnoprzepustowy z tranzystorem T1 i przeczniki SW2, SW3, jest doprowadzony do stopnia wyjciowego US8 (A 741). W pozycji ON przecznika SW2 i wyczonym przeczniku SW3 jest przekazywany cakowity sygna. Wczenie przecz nika SW3 FLAT powoduje doczenie rezystora R68, czego wynikiem jest zmiana proporcji midzy sygnaem bezporednim i opnionym, ktra decyduje o powstaniu efektu chralnego. Poziom sygnau wyjciowego reguluje si potencjometrem P1 VOLUME, przecznikiem SW1 DEEP, wcza si sygna zwrotny. Blok modulacyjny (rys. 8.9) skada si z trzech ukadw scalonych LM 3900 zawierajcych cztery wzmacniacze operacyjne Nortona (US10...US12) oraz dwch ukadw CMOS CD 4016, CD 4069 (US13, US14). Blok ten tworz dwa generatory LFO i cztery przesuwniki fazy. Ukady te charak teryzuj si wysokim skokiem napicia wyjciowego, s zasilane napiciem pojedynczym. Obydwa zespoy generacyjne wraz z przesuwnikami s zbudowane identycznie. Generator LF01 jest zbudowany ze wzmacniaczy A, B ukadu scalonego US10. Przesuwnik PF1 zawiera wzmacniacze C, D tego ukadu, natomiast przesuwnik PF2 jest zoony ze wzmacniaczy A, B ukadu US11. Dalsze dwa wzmacniacze Nortona (A, B ukadu US12) stanowi przesuwnik PF3. Przesuwnik fazy PF4 wykorzystuje wzmacniacze C i D ukadu scalonego US12. Generatory LFO zawieraj integrator sterowany napiciem, ktry kluczo wany jest przez tranzystor przebiegami prostoktnymi pochodzcymi ze wzmacniacza kasujcego (detektor poziomu). Przesunicie fazy o kt 120 realizowane jest w przesuwniku zoonym z integratora oraz komparatora sterowanego przebiegami z poprzednich integratorw. Zesp generatora LF01 wytwarza trzy przebiegi trjktne o amplitudzie 9 Vpp na wyjciach: 10 ukadu US10/A, 9 ukadu US10/C oraz 10 ukadu US11/A. W konwerterze zoonym z elementw D8, D9 i R41, D10, D11 i R42 oraz D12, D13 i R43 s one przeksztacane na przebiegi zblione do sinusoidalnych. Jest to konieczne ze wzgldu na moliwoci wystpienia 83

84

Rys. 8.8- Schemat ideowy bloku akustycznego

85

Rys. 8.9. Schemat ideowy bloku modulacyjnego

zakce przy wikszych czstotliwociach. Odksztacenie przebiegw trj ktnych umoliwia mikkie" i bezstukowe przestrajanie generatorw LF02 i przesuwnikw PF3 oraz PF4. Sygnay U1, U2 i U3 stanowi liniowe kombinacje przebiegw: U1 0LFO1 i 240LFO2, U2 240LFO1 i 120LFO2, U3 120LFO1 i 0LFO2. Napicia te powoduj przestrajanie generatorw VC01, WC02, VC03 w zakresie 50...250 kHz, co odpowiada cyklicznym zmianom opnienia toru 1,24...5,12 ms. O czstotliwoci pracy generatorw LFO i przesuwnikw fazy decyduje napicie doprowadzone do punktu poczonego z rezystorami R50...R67. Czstotliwo generatora LF02 ustala napicie na rezystorze R71. Wstrzy manie pracy tego zespou nastpuje w chwili doprowadzenia przez tranzys tor T9 ujemnego napicia (-15 V). Przy pracy obu zespow generacyjnych (wczony przecznik CHORUS), tranzystor T9 nie przewodzi, poniewa jest spolaryzowany ujemnie z wyjcia inwertera US14/B. Doczenie napicia ujemnego do wejcia inwertera (wczenie przecznika WIBRATO) powodu je zmian stanu inwertera i wczenie tranzystora T9. Nastpi wwczas wstrzymanie pracy zespou. Czstotliwo pracy generatora LF01 (6 Hz) wyznacza rezystancja elementw PR5 i R107, natomiast pynn zmian czstotliwoci w zakresie 0,5...7 Hz ustala stan klucza analogowego US13/A oraz rezystancja elemen tw R1/6, PR6 i P2. Klucz przewodzi wwczas, gdy jego wejcie sterujce (wyprowadzenie 12) jest poczone z mas przez rezystor R104. Rozczenie klucza nastpi po doprowadzeniu napicia ujemnego do punktu oznaczone go na schemacie numerem 10A pozycja FAST. Amplitudy napi U1...U3 s jednakowe wtedy, gdy pracuj oba zespoy generacyjne, poniewa wynikaj z takich samych wartoci rezystorw R97, R99 i R100 (68 k dla zespou LF01) oraz rezystorw R93...R95 (33 k) dla zespou LF02. Wstrzymanie pracy zespou LF01 zmieni stan kluczy US13/C, D, ktre zmieni warto wypadkow rezystancji R95, R101 oraz R102 i R94. Pytk drukowan zamieszczono na rys. 8.10, rozmieszczenie na niej elementw na rys. 8.11. Przecznik rodzaju efektu zoony z piciu niezalenych przecznikw klawiszowych Isostat zmontowano na odrbnej pytce (rys. 8.12: a pytka drukowana, b rozmieszczenie elementw). Na pytce przecznika ponadto umieszczono rezystor R68. Ukady scalone US2, US4 i US6 montowane s w podstawkach DIL 16, natomiast w podstawkach DIL 1 4 ukady US3, US5, US7, US13 i US14. Stabilizator US9 nie wymaga radiatora. Ukad jest zasilany napiciem przemiennym ok. 19 V i pobiera prd ok. 70 mA. W egzemplarzu modelowym wykorzystano transformator TS6. Schemat montaowy przedstawiono na rys. 8.13. Przy uruchamianiu ukadu, potencjometry montaowe PR3 i PR4 naley ustawi w rodkowe pooenie. Regulacja tymi elementami polega na ustalaniu moliwie jednakowego poziomu przebiegw z obu zespow generacyjnych. Amplitud przebiegw generatora LF01 i przesuwnikw PF1, 86

Rys. 8.10. Pytka drukowana urzdzenia wirofonicznego

88

Rys- 8-11. Rozmieszczenie elementw na pytce drukowanej urzdzenia wirofonicznego

a)

f.

b)

Rys. 8.12. Pytka drukowana przecznika efektw (a), rozmieszczenie na niej elementw (b)

Rys. 8.13. Schemat montaowy urzdzenia wirofonicznego

89

PF2 ustala si potencjometrem montaowym PR3, przebiegi zespou LF02 reguluje si potencjometrem montaowym PR4. Czstotliwo pracy generatora LF01 ustala si potencjometrami PR5 i PR6. Potencjometrem PR6 ustala si najmniejsz czstotliwo (0,5 Hz), w pozycji przecznika WIBRATO/SLOW, przy minimalnej rezystancji poten cjometru P2 SPEED. Potencjometrem montaowym PR5 ustala si czstot liwo generatora (6 Hz) w pozycji przecznika CHORUS. Regulacj

Rys. 8.14. Zmontowane pytki drukowane

90

gbokoci efektu przeprowadza si potencjometrem montaowym PR2 przy wcinitych przyciskach DEEP i FLAT. Regulacja ta, podobnie jak w poprzed nio opisanych ukadach, polega na ustaleniu poziomu sygnau zwrotnego. Gboko sprzenia naley sprawdzi przy rnych czstotliwociach generatora LF01. Poziom sygnau wyjciowego reguluje si potencjometrem P1 VOLUME i osiga warto 1 V. Zdjcie zmontowanej pytki wraz z przecznikiem przedstawiono na rys. 8.14. Wykaz elementwUkady scalone US1, US8 US2, US4, US6 US3, US5, US7 US10...US12 US13 US14 US9 Tranzystory T1 T2...T7 Diody D1...D13 PM1 Potencjometry P1 P2 PR6 PR5 PR2 PR1 PR3, PR4 Kondensatory C13...C18 C2, C21 C4...C12 C20 C22 C1, C3, C19, C23, C36...C41 C24 C34, C35, C42 C25...C32 C33 A 741 TDA 1022 CD 4011 LM 3900 CD 4016 CD 4069 A7915 BC 560 C BC 238 A 1N 4