Многоголосый электромузыкальный инструмент

К. Грундштейн, Радио №2/1965, ст. 29

Инструмент построен по обычной для многоголосых инструмен­тов блок-схеме (рис. 1). Он состоит из двенадцати тон-генераторов, клавиатуры, предварительного усилителя НЧ, темброблока, блока вибрато, усилителя мощности и блока пита­ния.

Тон-генераторы. Конструктивно все тон-генераторы выполнены в виде 12 отдельных блоков, каждый из которых настроен на свою ча­стоту, соответствующую опреде­ленной ноте во всех пяти октавах инструмента. Схема одного из блоков тон-генератора приведена на рис. 2. Он состоит из одного задающего ге­нератора и пяти делителей частоты, собранных по схеме блокинг-генераторов на трех двойных триодах типа 6Н2П.

Задающий генератор собран на одном триоде лампы 6Н2П по схеме с индуктивной обратной связью в цепи анода. Контурная катушка L₁ размещена в ферритовом горшко­образном сердечнике СБ-3 (оксифер Ф-2000) и имеет 700 витков провода ПЭВ 0,09. Катушка связи L₂ раз­мещена в этом же сердечнике и содерит 30 витков того же провода. Добротность катушки L₁ на частоте 1000 гц около 100, что обеспечивает высокую стабильность настройки ин­струмента.

Все 12 блоков тон-генераторов размещены в корпусе инструмента так, что контурные катушки задаю­щих генераторов находятся у ниж­ней вентиляционной щели. Это пре­дотвращает нагревание катушек от ламп При аккуратно сделанном мон­таже задающего генератора инстру­мент при комнатной температуре сохраняет правильную настройку в течение года и больше. Настройка задающего генератора производится сердечником контурной катушки. Контурные конденсаторы задающих генераторов имеют величину от 0,01 мкф в первом блоке (C1) до 0,2 мкф в последнем.

Все блокинг-генераторы инстру­мента по схеме идентичны и отли­чаются только величинами емкостей разрядной цепочки. Каждый из них выполнен на одном триоде лампы 6Н2П. Трансформатор блокинг-генератора намотан на сердечнике Ш6 X 6 проводом ПЭВ 0,12 и со­держит 2X200 витков. Можно ис­пользовать сердечники больших раз­меров, для этой цели подходит уни­фицированный трансформатор блокинг-генератора строк от телевизора. Сердечники трансформаторов можно выполнить из обычной стали, так как это на работу инструмента не влияет.

Блокинг-генератор дает на выходе напряжение пилообразной формы которое снимается с емкостного дели­теля С₈—С₇. Емкостной делитель используется для того, чтобы исключить влияние внешних цепей на синхронизацию и частоту задающего генератора. Делитель 1 : 10 обеспе­чивает достаточную амплитуду пило­образного напряжения на выходе генератора и одновременно беспере­бойную работу генератора даже при короткозамкнутом выходе. Сопротив­ление R₂, разное 18кОм, служит для нейтрализации статических зарядов на конденсаторе С₈, которые вызывают щелчки при игре на инструменте.

Следующая ступень выполнена аналогично, только с постоянной времени RC-цепсчки в два раза большей. Следовательно, генери­руемая частота будет ниже в два раза (то есть на одну октаву).

Синхронизация перзого блокинг- генератора достигается благодаря непосредственной связи с задающим генератором. Остальные блокинг- генераторы связаны с задающим ге­нератором через подстроечные кон­денсаторы С₃ — С₆. Так как частота блокинг-генератора не регулируется, для достижения синхронизма необ­ходимо иметь возможность регули­ровать связь с задающим генерато­ром. Самый простой способ получения такой регулируемой связи — исполь­зование обычных подстроечных кон­денсаторов типа КП КМ (6—25 пф). Таким образом, первый блокинг- генератор настраивается в синхро­низм с задающим генератором пере­менным сопротивлением R₃, а каж­дый следующий (на октаву ниже) — подстроечным конденсатором. На­стройка генераторов в синхронизм не требует никакой аппаратуры и за­нимает 15—20 мин для всего ин­струмента. Повторная частичная ре­гулировка синхронизации необхо­дима только при смене ламп и то не всегда.

В процессе эксплуатации наст­ройка инструмента производится ред­ко и только в каскадах задающих генераторов. Это значит, что прак­тически требуется настроить только одну октаву, остальные 4 настро­ятся автоматически. Конструктивно каждое шасси тон- генераторов (рис. 3) крепится на общей металлической раме двумя винтами и присоединяется к ос­тальным узлам при помощи девяти выводов, из которых один — об­щий — минус, два — накал ламп, один+150 в, для питания анодов ламп, остальные пять —выходы ге­нераторов.

Клавиатура. Лучше всего ис­пользовать готовую клавиатуру от пианино, рояля или другого кла­вишного музыкального инструмента. Если у радиолюбителя нет такой возможности, клавиатуру можно из­готовить самому. Устройство и элек­трическая схема клавиатуры пока­заны на рис. 4. В клавиатуре всего 61 клавиша. Все они удержи­ваются в нормальном положении при помощи пружин. Контактная система клавиатуры состоит из од­ной длинной не окисляющейся про­волоки диаметром 0,5 мм и неболь­ших поперечных проволочек из того же материала, расположенных под каждой клавишей. Длинная прово­лока является собирательной шиной, а к маленьким проволочкам под­водятся все выходы тон-генераторов. Такая конструкция контактов по­зволяет получить минимальную ем­кость между разомкнутыми контак­тами, что очень важно для предот­вращения «жужжания» и полного отсутствия щелчков при игре.

Предварительный усилитель и темброблок. Предварительный уси­литель (рис. 5) поднимает уровень сигнала, приходящего с собиратель­ной шины клавиатуры до уровня, необходимого для предотвращения фона в темброблоке. Усилитель вы­полнен по схеме с заземленной сет­кой и представляет очень низкое нагрузочное сопротивление для со­бирательной шины клавиатуры, что тоже очень важно для предотвраще­ния фона.

Темброблок представляет собой систему из 12 фильтров с разными характеристиками, которые могут включаться в канал сигнала по од­ному или в комбинациях. При. по­мощи фильтров темброблока можно ослабить или выделить различные части широкого спектра сигнала блокинг-генераторов и тем самым добиться разнообразных тембров звучания инструмента. В схеме, приведенной на рис. 5, даются только примеры тембровых фильтров, их может каждый кон­структор собрать по своему вкусу. Существует три группы фильтров — дифференцирующие (конденсаторы последовательно, сопротивления па­раллельно), дающие очень резкий, звенящий тембр; интегрирующие (сопротивления последовательно, конденсаторы—параллельно), даю­щие более или менее мягкий харак­тер звука, и резонансные (из катушек индуктивности и конденсаторов в раз­личных комбинациях), которые дают самые разнообразные оттенки тем­бров. Более красивые тембры дают более сложные схемы фильтров. После каждого фильтра необходимо ставить делитель из сопротивлений, при помощи которого выходной уро­вень сигнала после фильтра дово­дится до такого значения, чтобы все тембры звучали примерно с одина­ковой громкостью.

Так как темброблок является пас­сивным элементом со значительным ослаблением сигнала, за ним следует еще один каскад усиления, собранный по обычной схеме на одном из трио­дов лампы 6Н2П.

Блок вибрато. Из-за высокой доб­ротности катушки задающего ге­нератора пришлось отказаться от обычного способа получения эффекта вибрато — периодического изменения смещения лампы задающего гене­ратора. В этом случае изменение смещения лампы вплоть до срывания колебаний не вызывает заметного изменения частоты генератора. В инструменте для вибрато использу­ется принцип фазовой модуляции выходного сигнала инструмента час­тотой 64-8 гц от генератора Еибрато. Для этой цели применяется фазо­вращающая мостовая схема (рис. 6), в которой управляющими элементами являются два варистора типа НПС с начальным сопротивлением 50-4 ч-100 ком. Чтобы варисторы рабо­тали нормально, на них необходимо подать смещение (иначе получается удвоенное искаженное вибрато). Ве­личину смещения устанавливают по­тенциометром по максимальной глубине неискаженного вибрато. Ес­ли требуется получить очень глубокое Вибрато, необходимо поставить еще одну аналогичную ступень, ко­торая управляется от того же гене­ратора вибрато

Надо отметить, что предлагаемую схему вибрато с большим успехом можно применять в адаптеризован- ных музыкальных инструментах, на­пример электрогитарах, так как час­тотное вибрато намного красивее, чем иногда применяемое амплитуд­ное вибрато.

Усилитель мощности и блок пита­ния

После блока вибрато сигнал через педальный регулятор громкости по­ступает на вход усилителя мощности. В педальном регуляторе громкости можно использовать обычный по­тенциометр типа СП, предваритель­но смазав ось и проводящий слой чистым вазелином, если не удается достать более устойчивый на износ регулятор громкости сопротивле­нием 1004-500 ком. Усилителем мощ­ности может быть любой высококаче­ственный усилитель НЧ с хорошей акустической системой, воспроиз­водящей полосу частот от 50 гц до 10 кгц. Искажения должны быть не более 1%, а выходная мощность не менее 154-20 вт, интермодуля­ционные искажения должны почти полностью отсутствовать. Мощный усилитель желательно использовать даже тогда, когда не требуется боль­шой громкости, с таким усилителем можно получить хорошее неиска­женное звучание инструмента.

Блок питания может быть любым, важно только, чтобы он давал напря­жение 6,3 6 для накала ламп при токе около 14 а и хорошо отфильтрованное анодное напряжение 2504- 270 в при токе около 80 ма (без учета усилителя мощности).

Для питания тон-генераторов ис­пользуется электронный стабилизатор на лампах типа СГ2-С, 6Н2П и 6ПЗС, который обеспечивает напряжение 150 в со стабильностью ±0,5% при изменении напряжения сети ±15% (рис. 7).

Налаживание инструмента Собранные блоки тон-генераторов желательно предварительно наст­роить до установки их в корпус ин­струмента. Для этого к блоку под­ключают питание, ставят сердечник настройки в среднее положение и находят такую величину емкости контурного конденсатора, при ко­торой частота задающего генератора приблизительно равна частотам, при­веденным в таблице 1. Точные данные емкостей контурных конденсаторов трудно дать из-за того, что у радио­любителей могут оказаться ферриты с другой магнитной проницаемостью, чем у автора. Припаяв подобранный контурный конденсатор, потенцио­метром R₃ приводят . первый блокинг-генератор в синхронизм с зада­ющим генератором. Далее при по­мощи подстроечных конденсаторов добиваются, чтобы каждый следую­щий блокинг-генератор давал час­тоту на октаву ниже. Слушать можно через головные телефоны, подключен­ные к соответствующему выходу.

После окончательной сборки по­тенциометром «установление выход­ного напряжения» на выходе стабили­затора устанавливают напряжение -±150 в.

Далее в верхнем положении по­тенциометра «глубина вибрато» ус­танавливают смещение варисторов. При выведенном потенциометре виб­рато после 15-4-20 мин прогрева производят точную настройку ин­струмента по одному из методов настройки музыкальных многого­лосых инструментов с темпериро­ванным строем. После этого остается подобрать наиболее приятные тембры звучания и работу по налаживанию инстру­мента можно считать законченной