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Progetti Elettronici
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TOS - GENERATORE DI OTTAVA SUPERIORE
a 13 NOTE con SELETTORE DI OTTAVA
(13 Note Top Octave Synthesizer with M083B1 and Octave selector)
Indice:
INTRODUZIONE [ TORNA ALL'INDICE ]
Questo progetto è il naturale sviluppo di un TOS a 13-note da me già progettato e realizzato ("13-note Top Octave M083"). Infatti ho inserito un divisore per due (CD4013) sul segnale di clock per ottenere un "selettore di ottava". In questo modo è possibile "abbassare" di un'intera ottava tutte le note generate dal chip M083B1.
SCHEMA ELETTRICO, MASTER e PCB [ TORNA ALL'INDICE ]
Nella figura successiva è riportato lo schema elettrico del Generatore di Ottava Superiore per realizzare il quale ho utilizzando il chip della STMicroelectronics (ex SGS-Ates) siglato M083B1, un TOS che genera 13 note (Top Octave Generator) con il doppio DO, alto e basso.
Nella tabella successiva, il datasheet riassuntivo del chip M083B1.
L'unica differenza tra i chip M083B1 e M083AB1 è la massima frequenza di clock applicabile al pin 2:
M083B1 - Max. Clock In 4.5 MHz
M083AB1 - Max Clock In 2.5 MHz
Per poter funzionare, qualsiasi circuito integrato TOS ha bisogno di una frequenza di Clock ben precisa (Master Clock): il chip M083B1 può funzionare con clock a 1 MHz oppure a 2 MHz. Grazie a questo segnale, il chip genera l'intera ottava superiore più un secondo DO, con le frequenze che vanno dai 2093 Hz (DO Low) ai 4187 Hz (DO High) se si utilizza un clock da 1 MHZ, oppure dai 4182 Hz (DO Low) a 8365 Hz (DO High) se si utilizza un clock da 2 MHZ.
Per realizzare il Master Clock ho utilizzato un CD4069U (NON BUFFERATO, quindi con la lettera "U" dopo la sigla), collegando le porte in modo tale da ottenere un oscillatore di circa 2 MHz. (vedi gates U2E, U2D, U2F e U2B). Con il trimmer T2 (Freq. Adj.) si regola la frequenza di clock dopo aver messo il potenziometro P2 (Fine Pitch) esattamente a metà corsa: è buona norma ripetere la taratura dopo 5-10 minuti dall'accensione del dispositivo (lasciando comunque acceso anche il frequenzimetro). Consiglio vivamente di utilizzare per C6 un condensatore di tipo 'NPO' e montarlo a 5mm di distanza dalla basetta per consentirne una buona aerazione e ridurre al minimo gli effetti della deriva termica.
Con una porta del CD4069 (vedi U2A) ho realizzato un L.F.O. (Low Frequency Oscillator), un oscillatore sinusoidale a bassa frequenza, qui utilizzato per produrre l'effetto "Vibrato" su tutte le note. Per realizzare questo oscillatore, ho utilizzato la configurazione del filtro a Doppio-T (Twin-T) che ben si adatta a questo genere di circuito (il Doppio-T non è altro che un filtro Notch: il ramo RCR realizza un Passa-Basso mentre il ramo CRC è un Passa-Alto). Con i componenti indicati nello schema, la frequenza dell'LFO si aggira intorno agli 8-12 Hz e questo segnale "modula" l'oscillatore principale (il Master Clock) generando così il tipico effetto "vibrato". Il potenziometro P1 (Vibrato Level) dosa il livello di vibrato da applicare all'oscillatore principale: ruotato al minimo (tutto a sinistra), l'effetto vibrato è escluso. Il trimmer T1 (Vibrato Speed Adj.) deve essere tarato per regolare la velocità del vibrato.
L'ultimo gate (vedi U2C) è usato per bufferare e squadrare alla perfezione il segnale che giunge sul pin 6 (Clock) del circuito integrato M083B1.
I condensatori C10 e C11 filtrano l'alimentazione rispettivamente per U2 (CD4069) e U4 (CD4013).
Nelle figure successive, il disegno del PCB Layout (Disposizione dei componenti sulla scheda), il MASTER (Bottom Layer) e l'elenco dei componenti (per scaricare le immagini, cliccarci sopra per ingrandirle poi con il tasto destro del mouse scegliere 'Salva immagine con nome...').
LA COSTRUZIONE [ TORNA ALL'INDICE ]
Sulle 13 uscite del TOS saranno presenti dei segnali ad onda quadra con Duty Cycle del 50%. E' IMPORTANTE RICORDARE di fare molta attenzione a non cortocircuitare i piedini di uscita del chip M083B1 in quanto essi non dispongono di protezioni tali da evitare questo genere di guasti.
Come al solito, si dovrebbe iniziare con il montaggio dei componenti più bassi (ponti, resistenze e diodi) e via via passare agli altri. Per il resto non ci sono particolari suggerimenti tranne quello solito di utilizzare gli zoccoli per i circuiti integrati onde facilitarne una loro eventuale sostituzione.
COLLEGAMENTI E TARATURA [ TORNA ALL'INDICE ]
Prima di alimentare il circuito, ruotare il potenziometro P1 (vedi Vibrato Level nell'immagine successiva) al minimo (tutto a sinistra) in modo tale da escludere totalmente l'effetto vibrato e poi ruotare il potenziometro P2 (Fine Pitch) esattamente a metà corsa. Se si preferisce non utilizzare il vibrato, collegare un ponticello tra i piedini 2 e 3 del connettore P1. Per finire, applicate un ponticello tra i pin 2 e 3 del connettore M3 (Octave Down)
Prima di alimentare il circuito, assicuratevi che sul connettore M1 (Output Octave) non ci siano pin in cortocircuito perché questo provocherebbe seri danni al costosissimo integrato M083B1.
Alimentare il circuito con una tensione continua compresa tra 15 e 18 Vcc, aspettare qualche minuto che il circuito si stabilizzi ed applicare un puntale del frequenzimetro sul pin 10 del connettore M1 (corrispondente alla nota A) e regolare il trimmer T2 (Freq. Adj.) fino a leggere una frequenza di circa 7040 Hz (è buona norma ripetere la taratura dopo 10 minuti a circuito ancora "caldo" per verificare che l'oscillatore funzioni alla perfezione anche dopo la fase di stabilizzazione).
Naturalmente, se non avete un frequenzimetro ma un buon orecchio, potete effettuare la taratura "per confronto" utilizzando una tastiera elettronica o altro strumento perfettamente funzionante.
Se il trimmer T2 (Freq. Adj.) non avesse abbastanza corsa per tarare la frequenza di clock, sarà sufficiente cambiare il valore della resistenza R7, portandola dagli attuali 8k2 a 10k.
Il potenziometro P2 (Fine Pitch) è utile per ritoccare, se necessario, la frequenza dell'intera scala musicale (come accennato, questo potenziometro dovrebbe trovarsi sempre a metà corsa).
I collegamenti con il potenziometro P2 devono tassativamente essere fatti con cavo schermato collegando un polo della calza metallica alla massa del circuito e l'altro all'involucro metallico del potenziometro.
Una volta realizzato il circuito, è altresì consigliabile montarlo su un supporto metallico collegato alla massa per eliminare eventuali disturbi esterni (l'oscillatore da 2 MHz è abbastanza sensibile).
Il trimmer T1 (Vibrato Speed Adj.) va regolato per ottenere la velocità del vibrato, secondo i propri gusti.
Il circuito assorbe meno di 40 mA e può essere alimentato con una tensione continua compresa tra 15 e 18 Vcc.
FOTO GALLERY [ TORNA ALL'INDICE ]
Nelle successive foto, il prototipo del Generatore di Ottava Superiore terminato e perfettamente funzionante.
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Nel manuale PDF (che potete scaricare cliccando sul link riportato qui sotto) troverete lo schema elettrico, il disegno del Master e del PCB Layout, lo schema dei collegamenti, il datasheet del chip M083B1 e l'elenco dei componenti utilizzati in questo progetto.
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Scarica il Manuale di Servizio (Service Manual - 1.2 MB) Scarica il datasheet del chip M083B1 (1.3 MB) |