W bieżącym numerze prezentujemy drugą część opisu analogowego syntezatora muzycznego. Do poprawnego zestrojenia oraz do połączenia części cyfrowej z analogową, będzie potrzebowali dokładnych źródła napięć odniesienia oraz konwerterów napięć. Są to na tyle proste układy, że możemy od nich zacząć nasze konstrukcje.
W poprzednim numerze NO omówiliśmy ogólną koncepcję syntezatora muzycznego. W założeniu, składa się on z kilku-kilkunastu modułów zestawionych na stałe z możliwością dodatkowego prowadzenia sygnałów sterujących. Sam układ syntezatora jest dość skomplikowany, i aby nabrać umiejętności w budowie tak złożonych układów elektronicznych zaczniemy od czegoś prostego – od generatora stałych napięć niezbędnego do generowania napięć dla przełączników oktaw oraz od zestawy przesuwników poziomów napięć. Procesor którego będziemy używali do dekodowania komunikatów MIDI oraz do generowania sygnałów sterujących – pozwala uzyskać na wyjściach jedynie napięcia 0V i 5V. O ile napięcie sterujące częstotliwością musi być bardzo dokładne (uzyskamy je dzięki dokładnemu przetwornikowi cyfrowo analogowemu o rozdzielczości co najmniej 12 bitów), o tyle dodatkowe napięcia sterujące możemy uzyskać stosując modulację PWM oraz filtr dolnoprzepustowy.
W ten sposób możemy uzyskać napięcia z zakresu 0 .. +5V które musimy przetworzyć do zakresu który nam odpowiada poprzez pomnożenie tego napięcia przez dwa i odjęciu o wyniku napięcia 5V.
Zasilacz stabilizowany daje nam napięcie zasilani które ma konkretną wartość. Schemat takiego zasilacza był omówiony w poprzednim numerze NO i nie będziemy go tu powtarzać. Musimy jednak pamiętać, że żadna stabilizacja nie jest idealna i układy stabilizatorów mają za zadanie utrzymać wartość napięcia w takim przedziale, jaki jest potrzebny do zasilania układów elektronicznych. Nie jest tu specjalnie istotne jak napięcie będzie zmieniało się z czasem lub z temperaturą, jeśli tylko nie odpłyniemy więcej niż kilka procent od założonego napięcia.
Tymczasem w syntezatorze analogowym napięcie sterujące oscylatorami musi być bardzo dokładne. W przypadku oscylatorów które stosujemy w naszym układzie, zmiana napięcia o 1V powoduje zmianę częstotliwości o jedną oktawę. Zmiana napięcia o 1% będzie odpowiadało zmianie stroju instrumentu mniej więcej o 1/6 półtonu – a więc o wartość którą ktoś obdarzony dobrym słuchem – zauważy.
Dlatego na potrzeby strojenia oraz zmiany oktaw oscylatorów, potrzebujemy napięć które są znacznie bardziej stabilne niż źródło napięcia zasilania. Do wytworzenia takiego napięcia możemy użyć specjalnego wyjątkowo dokładnego stabilizatora używanego jako źródło napięcia odniesienia. Napięcie to, odpowiednio podzielone w dzielniku oporowym pozwoli na uzyskanie napięć z zakresu -3V do +3V.
Zwróćmy uwagę na to, że oporność rezystorów które mamy do dyspozycji również nie jest całkiem dokładna. W budowanym urządzeniu wszystkie rezystory są rezystorami metalizowanymi o tolerancji 1%1, jednak jak wspominaliśmy 1% to dość sporo, dlatego dodatkowo zastosowaliśmy potencjometry montażowe pozwalające na uzyskanie dokładnych wartości napięcia. Pamiętajmy, że dokładność nastrojenie instrumentu zależy od dokładnego ustawienia tego modułu.
Strojenie modułu rozpoczynamy od uzyskania napięcia +3V poprzez regulację potencjometrem montażowym P1. następnie ustawiamy napięcie -3V potencjometrem P2. Następnie ustawiamy kolejne napięcia używając odpowiednich potencjometrów montażowych odpowiadających poszczególnym dzielnikom napięcia.
Układ montujemy na płytce uniwersalnej. W modelowym urządzeniu układ zmontowano na płytce 100x160mm pozostawiając miejsce dla układu konwersji sygnału MIDI oraz generatora wolnych przebiegów który omówimy w kolejnym odcinku.
Jako wzmacniaczy operacyjnych można użyć w zasadzie dowolnych scalonych wzmacniaczy operacyjnych. W modelowym układzie wszędzie gnie nie jest to krytyczne – stosujemy wzmacniacze z układu TL074 zawierającego cztery wzmacniacze operacyjne.