Электрониум

Инж. А. Митрофанов

Многоголосный клавишный инструмент "Электрониум" (см. фото в заставке) имеет частотный диапазон в пределах шести октав от "Ре" контроктавы до "Ре" четвертой октавы. В инструменте применен принцип октавного преобразования частоты с 12 задающими генераторами. Синтез тембров - формантногармонический с преобразованием формы каждой из составляющих сигналов, клавиатура - рояльного типа, содержит 73 клавиши.

Характерной особенностью электромузыкального инструмента "Электрониум" является применение для каждой клавиши манипуляторов. Это позволяет избавиться от "электрического акцента", то есть мгновенного возникновения и резкого затухания звука; осуществить гармонический синтез тембра с добавлением к основной частоте кратных частот, форма колебаний которых отличается от формы колебаний основной частоты; дистанционно играть на нескольких инструментах, построенных по схеме с аналогичными манипуляторами; регулировать длительность затухания звука; управлять громкостью звучания изменением величины постоянного напряжения, подаваемого через контактную систему на манипуляторы.

Блок-Схема, представленная на рис. 1, поясняет взаимосвязь между отдельными узлами инструмента.

Рис. 1. Блок-схема "Электрониума" : ЗГ - задающий генератор; УО - усилитель-ограничитель; ДЧ - делитель частоты; М - манипулятор; СМ - сумматор; ТБ - темброблок; УБЗ - управляемый блок задержки; УМ - усилитель мощности; НБУ - ножной блок управления; ГВ - генератор вибрато; КК - клавиатура с контактами; ПФЗК - панель формирования звуковых колебаний.

Звуковые колебания формируются с помощью двенадцати панелей (ПФЗК). Колебания от задающих генераторов через усилители-ограничители поступают на цепочки из шести делителей частоты. Звуковые колебания с делителей частоты подаются на манипуляторы. Управление манипуляторами осуществляется постоянным напряжением, коммутируемым клавиатурой с контактами. Сигналы с выходов манипуляторов поступают на сумматор. Амплитуда сигналов зависит от управляющего постоянного напряжения, величина которого изменяется первой педалью ножного блока управления в пределах 1 - 12 В.

После сумматора сигнал разделяется на два канала. По прямому каналу сигнал проходит через формантный темброблок, по задержанному - через через управляемый блок задержки (ревербератор). Глубина реверберационного сигнала регулируется второй педалью ножного блока управления.

В "Электрониуме" применено частотное вибрато. Управляемыми параметрами генератора вибрато является частота генерации и амплитуда выходного напряжения, величина которого изменяется третьей педалью ножного блока управления. Принципиальная схема основных блоков "Электрониума" приведена на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема ПФЗК, СМ, ГВ и ТБ "Электрониума". Движок резистора R89 должен быть соединен с шиной - 12 В.

Задающий генератор выполнен на электронной лампе Л1 по схеме RC генератора с двойным Т-образным мостом в цепи обратной связи (R2R3R6R7C2C3C4), который генерирует весьма стабильные синусоидальные колебания. Частота задающего генератора зависит от параметров моста. Значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов моста для двенадцати задающих генераторов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Для повышения стабильности частоты генератора желательно применять резисторы типов УЛИ или МГИ, конденсаторы ССГ или СГМ. Перестройка генератора в пределах ± 300 Гц производится переменным резистором R7. Изменяя величину сопротивления R4, можно корректировать форму генерируемых колебаний. Для согласования задающего генератора с делителями частоты применен каскад формирования синхронизирующиз импульсов, выполненный на транзисторе Т3 по схеме усилителя-ограничителя.

В качестве делителя частоты в "Электрониуме" используются транзисторные блокинг-генераторы. Синхронизирующее напряжение от усилителя-ограничителя поступает в базовую цепь первого делителя частоты через конденсатор C14.

Синхронизация делителей частоты между собой выполняется по цепям: коллектор предыдущего - база последующего каскада через конденсатор, от величины емкости которого зависит амплитуда синхронизирующего импульса. Собственная частота генерируемых колебаний блокинг-генератора определяется емкостью конденсатора C15 и сопротивлениями резисторов R28, R29.

Трансформаторы всех блокинг-генераторов намотаны на ферритовых кольцах марки 1000НН с внешним диаметром 10мм. Коллекторная обмотка содержит 100 витков, базовая - 50 витков провода ПЭЛШО 0,008.

С делителей частоты звуковые колебания пилообразной формы подаются на манипуляторы. Как уже говорилось, применение манипуляторов позволяет значительно повысить качество звучания и открывает ряд новых возможностей при исполнении произведений. Звучание приобретает характерный тембровый оттенок, который зависит от скорости нарастания и затухания звуковых колебаний отдельных тонов. В течение времени возникновения и затухания звука пилообразные колебания изменяют форму благодаря плавному перемещению рабочей точки диода на середину линейного участка вольтамперной характеристики при постоянной амплитуде входного сигнала. При этом нелинейные искажения пилообразного колебания не вызывают появления новых комбинационных частот, так как на вход манипулятора поступают колебания одной частоты, соответствующей данному тону. Искажение формы колебаний манипулятором приводит к изменению тембра в течение времени атаки и затухания звука при входном сигнале непрямоугольной формы.

На входах манипуляторов постоянно присутствуют колебания, поступающие с соответствующих делителей частоты.

Контакты К1 - К6 расположены над клавишами и служат для управления манипуляторами постоянным напряжением. Если контакт разомкнут, сигнал на вход сумматора не пройдет, так как анод диода находится под отрицательным потенциалом по отношению к катоду. При нажатии на клавишу контакт замыкается, отрицательное напряжение поступает на зарядную цепочку (например, R50C28). Диод открывается и пропускает сигнал к сумматору. Постоянная длительности цепочки определяет длительность атаки. После возвращения клавиши в исходное состояние контакты размыкаются, диод закрывается.

Постоянная времени разряда конденсатора C28 определяет длительность затухания звука. Изменяя сопротивление резистора R89, можно в некоторых пределах регулировать время разряда.

Гармонический синтез тембров выполняется соединением манипулятора основной частоты (нота "Ре" 4-й октавы - на рис. 2) с манипуляторами кратных частот по цепям управления через резисторы R51, R52, R53: R51, добавляет к основной частоте колебания ноты "Ре" 3-й октавы; R52 - колебания ноты "Ре" 2-й октавы; R53 - колебания ноты "Ре" 1-й октавы. От сопротивлений этих резисторов зависят амплитуда и форма добавляемых колебаний. На рис. 3. показаны колебания основной и добавляемых частот, которые поступают на сумматор при нажатии клавиши ноты "Ре" 4-й октавы.

Рис. 3. Частоты, поступающие на сумматор при нажатии клавиши "Ре" четвертой октавы.

Изменяя управляющее напряжение, подаваемое на манипуляторы, можно получить изменение амплитуды выходного сигнала. В "Электрониуме" эта возможность используется для получения ритма. Задающим генератором ритма является мультивибратор, нагрузкой которого служат обмотки реле Р1 типа РП-4 (паспорт РС4.520.101 П1). Схема мультивибратора показана на рис. 4. Частота ритма (1 - 15 Гц) устанавливается с помощью резистора R1. Нормально замкнутые контакты реле прерывают постоянное напряжение, поступающее на манипуляторы. В результате получается прерывистое звучание с установленной частотой.

Рис. 4. Схема генератора ритма

Генератор вибрато выполнен по схеме RC генератора с четырехзвенной фазовращающей цепочкой на транзисторах T1, T2 (рис. 2). Уровень амплитуды, поступающей на задающие генераторы, регулируется переменным резистором R12, который установлен в ножном блоке управления. Частота вибрато изменяется переменным резистором R23 в пределах ± 3 Гц.

радио 1970 - 1