Музыкальная нота определяется ее частотой, амплитудой и тембром. Давным-давно Пифагор установил, измеряя длины вибрирующих струн, что существует простое соотношение между частотами различных музыкальных звуков.
Например, нота ля (LA в немецкоязычных странах), особенно в третьей октаве, вибрирует точно на частоте 440 Гц до такой степени, что служит эталоном для камертонов или... для тона. слышно, когда вы берете трубку телефона.
Диапазон слышимых частот для человека непостоянен и зависит от физиологических факторов; пианино может резонировать со своими 88 клавишами в диапазоне от 27 до 4000 Гц.
Амплитуда ноты в некотором роде соответствует ее громкости, т. е. интенсивности звука, воспринимаемой слушателем. Иногда итальянские термины, такие как «форте», «пианиссимо» и т. д., используются для дальнейшего уточнения динамики музыкальных партитур.
Точно так же, даже если бы разные инструменты играли одну и ту же ноту, легко понять, что тембр издаваемого звука у флейты и фортепиано, скрипки и охотничьего рога совершенно различен.
Мы не претендуем на то, чтобы предложить вам средства, способные конкурировать с великолепными электронными инструментами, доступными на рынке.
Однако заинтересованным любителям кажется возможным построить небольшой генератор нот, который идеально имитирует характерный «щипковый» звук струны, такой как гитара, или даже удар струны фортепиано.
Уникальность этих нот заключается в сочетании резкой атаки и постепенного затухания: мы называем это затухающими колебаниями, подобными струне, которую дергают и вибрируют до полной остановки.
Не желая реализовывать устройство модуляции, подобное тем, которые используются в электронных инструментах (VCA), мы удовлетворимся созданием регулируемой синусоиды, которая постепенно затухает.
Такой сигнал также можно использовать для имитации различных перкуссионных инструментов (DRUMS), встречающихся, например, в стандартизированной номенклатуре MIDI синтезаторов: барабаны, малые барабаны, бочки и т. д., при условии, конечно, что достаточное усиление и базовый генератор для каждого инструмента, который будет имитироваться доступны.
Базовую принципиальную схему можно легко адаптировать с помощью нескольких тщательных корректировок. Каждый генератор можно запустить с помощью кнопки или, что еще лучше, нормально замкнутого контакта, активируемого палкой!
Описание схемы
Предлагаемая принципиальная схема показана на следующем рисунке.
Сердцем схемы является классический двойной T-генератор, названный так из-за характерного расположения некоторых компонентов.
Первая верхняя ветвь T образована элементами P1 + R3, R4 + P2 и C4. Вторая ветвь состоит из C5, C6 и R5 + P3.
Колебание происходит, когда P1+R3 равно P2+R4, и при определенном положении регулируемого P3.
Результирующий сигнал будет синусоидальной волной со значительной амплитудой и базовой частотой, определяемой конденсаторами в ветвях двойного Т.
Соотношение, выражающее эту частоту, можно приблизительно представить следующим образом: f в герцах = 1/2π√(P1 + R3) * (R5 + P3) * Cb * C4.
Выход генератора через конденсатор С7 направляется на транзистор Т1, который поддерживает непрерывное колебание за счет введенной инверсии и обратной связи между коллектором Т1 и другим концом двойного Т.
Хитрость заключается в том, чтобы отрегулировать каскад генератора так, чтобы он колебался не спонтанно, а за счет одного положительного импульса, полученного на нашей диаграмме от простого моностабильного триггера.
Предлагаемая классическая схема использует два вентиля ИЛИ-НЕ и выдает очень короткий положительный сигнал на переднем фронте входного сигнала, который также уникален и свободен от нежелательных дребезгов.
Диод D1 подает этот импульс на одну ветвь генератора двойной Т, запуская затухающие колебания, которые необходимо отрегулировать перед использованием.
Длительность и частота сигнала являются переменными, и именно в этом заключается главное преимущество схемы — она может генерировать широкий спектр различных звуков: низкие, высокие, длинные или короткие, как у струнного инструмента.
Регулировка этого этапа имеет решающее значение и требует большого терпения. Полезный переменный сигнал довольно скромный и его можно услышать только после усиления.
На рисунке ниже представлен простой усилительный каскад, в котором используется небольшая интегральная схема в 8-выводном корпусе DIL, способная обеспечить максимальную мощность 2 Вт при напряжении 12 В.
Мы суммируем основные характеристики этого экономичного аудиоусилителя в небольшой технической коробке.
Регулируемый P4 служит потенциометром громкости, а конденсатор C11 определяет полосу пропускания, ограниченную здесь частотами ниже 7 кГц. Постоянный коэффициент усиления нашего усилителя класса B зависит от соответствующих компонентов R11 и C10.
Усиленный сигнал направляется через конденсатор С13 на динамик для вывода. Хотя это элементарное решение позволяет вам оценить воспроизводимый звук, оно не может конкурировать с мощностью системы Hi-Fi в впечатляющих результатах.
Строительство
Печатная плата (PCB) для этой схемы генератора звуковых эффектов фортепианной гитары имеет скромные размеры и будет воспроизведена с использованием выбранного вами метода, как показано на рисунке ниже, в масштабе 1, как обычно.
После травления компоненты будут монтироваться по схеме, показанной на рисунке ниже, с двумя горизонтальными планками, о которых не следует забывать. Кроме того, мы рекомендуем использовать сокет для интегральных схем.
