Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Одна из возможностей резко изменить форму сигнала — его нелинейное искажение. Осуществить его можно многими разными способами. Можно, например, оставить усилительный каскад без смещения и «срезать» один из полупериодов (Р-144;1,2) или, резко увеличив уровень сигнала на входе усилителя, ограничить его по максимуму и по минимуму. В формирователе тембров удобно иметь трансформатор, с его помощью легко включить ограничивающий диод или двухполупериодный мостовой выпрямитель (К-14), который вообще делает сигнал неузнаваемым. Некоторые изменения в таком выпрямителе, нарушающие симметрию схемы, тоже довольно резко меняют характер звучания.

Р-144

Заметно влияют на характер звучания различные фильтры, в том числе и простейшие — фильтр R_ф2С_ф2, срезающие высшие частоты и фильтр R_ф1С_ф1, срезающий низшие частоты (Р-144;3). И совсем уже резко меняют характер звука формантные фильтры, настроенные на ту или иную частоту звукового диапазона. Простейший формантный фильтр получается, если к обмотке трансформатора с большим числом витков подключить конденсатор (Р-144;4). Подбирая его емкость С₁; С₁ + С₂, можно менять частоту настройки фильтра. С помощью шунтирующего сопротивления R_ш можно менять добротность фильтра, а значит, остроту резонансной кривой и ширину подчеркиваемой полосы частот (Р-144;5). Заметный эффект дает применение двух или трех формантных фильтров, настроенных на разные частоты (Р-144;5).

У всякого музыкального звука различают три части — атаку, установившуюся, стационарную часть и спад. Характер звучания зависит в очень сильной степени от того, как нарастает и спадает звук, от характера атаки и спада (Р-142;2). Был проделан такой опыт: музыкантам предложили прослушать запись нескольких разных инструментов, причем звук включали после окончания атаки, во время установившегося звучания. И оказалось, что даже опытные музыканты при этом путали один инструмент с другим.

Изменение атаки — задача непростая. В простейшем случае она решается с помощью RС-цепочек, которые после нажатия клавиши начинают заряжаться (или разряжаться) и постепенно открывают один из транзисторов, усиливающих сигнал (К-2;6).

Очень сильно меняет характер звучания подмешивание к основному сигналу других сигналов, с иными частотами и спектрами. Проще всего такое подмешивание осуществить с помощью триггеров, которые делят частоту основного генератора (Т-181). С помощью триггера можно ввести в спектр сигнала составляющие с частотой в два, четыре, восемь раз более низкой, чем основная частота. А можно увеличить уровень сигнала одного из триггеров, сделать его основным, и тогда получится, что к нему подмешиваются составляющие с более высокими частотами (Р-144;7).

Такая же тактика — деление частоты с помощью триггера — широко используется в многоголосых электромузыкальных инструментах.

Т-248. В многоголосом ЭМИ одновременно может работать большое число источников сигнала, возможны различные звукосочетания, аккорды. Казалось бы, есть только один путь создания многоголосого ЭМИ: в нем нужно иметь для каждой ноты свой собственный генератор так же, как в рояле для каждой ноты есть своя струна. Однако, используя триггеры, можно создать многоголосый ЭМИ по другой схеме, имея в инструменте всего 12 генераторов— для всех нот одной, самой высокочастотной октавы. А затем частоту каждого генератора можно делить с помощью триггера и перейти к следующей, более низкочастотной октаве. Таким образом, имея 12 генераторов и 12 триггеров, можно получить двухоктавный многоголосый ЭМИ; добавив к нему еще 12 триггеров, увеличить число октав до трех и так далее (К-12). Можно сказать, что инструмент, выполненный по такой схеме, имеет 12 цепочек— «до», «до-диез», «ре», «ре-диез» и так далее, и в каждой цепочке есть свой генератор и триггеры, которые меняют основную частоту в два раза, переводят ноту в следующую октаву (Р-143;2). По числу элементов и по сложности схемы многоголосый ЭМИ с делителями частоты практически не отличается от инструмента с отдельными генераторами на каждую ноту.

Но зато система с делением частоты имеет одно важное достоинство, связанное со стабильностью настройки инструмента. Как правило, частота генератора с течением времени может несколько измениться, например из-за изменения магнитных свойств сердечника катушки в LC-генератора или сопротивления резисторов в мультивибраторе. В инструменте, где на каждую ноту имеется отдельный генератор, возможности расстройки довольно велики: расстроиться может каждый из генераторов. К тому же первоначально настроить такой инструмент тоже непросто: нужно подгонять элементы схемы в каждом из генераторов. А в инструменте с делителями нужно подбирать и подстраивать частоту только 12 генераторов: если основные генераторы будут настроены точно, то триггеры автоматически разделят их частоту на два, на четыре, на восемь… Настроив 12 генераторов, мы настраиваем весь инструмент.