Digitaler Synthesizer mit Sirenen-Soundeffekten. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Die digitale Synthese von Audiosignalen hat in letzter Zeit immer größere Verbreitung gefunden. Im Gegensatz zu analogen Methoden bieten digitale Synthesemethoden eine höhere Genauigkeit, eine relativ einfache Schaltungsimplementierung und eine hohe Reproduzierbarkeit von Designlösungen. In diesem Artikel wird die Basisversion des Soundeffekt-Synthesizers für eine schnelle Polizei und eine langsam „heulende“ Feuersirene besprochen. Die Reproduktion und Wiederholung von Effekten erfolgt automatisch.

Im Gegensatz zur analogen Synthese, die eine Feinabstimmung der Frequenz von Referenz-Sinusoszillatoren erfordert, kann die digitale Synthese dank der Verwendung von Zählern mit variablem Teilungsverhältnis vom Typ KR1564IE7 die Schaltung erheblich vereinfachen, wodurch die Anzahl der verwendeten Mikroschaltungen erheblich reduziert werden kann [1 ]. Der Zähler KR1564IE7 ist ein Frequenzteiler mit variablem Teilungsverhältnis. Die Steuerung erfolgt über einen digitalen Code, der in die Eingänge der Parallelladung des Zählers eingeht. Dieser Code ist eine Binärzahl, die dem äquivalenten Gewichtsausdruck des Zählerteilungsfaktors entspricht. Und wenn dieser Code mit einer bestimmten Taktfrequenz geändert wird, erscheint am Ausgang der Mikroschaltung KR1564IE7 eine Reihe von Frequenzteilungen des Hauptoszillators – ein Tonsignal, dessen Frequenz sich nach einem bestimmten Gesetz ändert [2] .

Das Gesetz der Tonsignalfrequenzänderung kann beispielsweise als linear ansteigende und absteigende Folge von Binärcodes festgelegt werden, die unter Verwendung eines umkehrbaren XNUMX-Bit-Zählers gebildet werden. In einem solchen Fall kann der äquivalente numerische Ausdruck des Binärcodes beispielsweise von Null bis zum Maximalwert und umgekehrt variieren. Die Änderung der Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeit des Binärcodes kann auch per Hardware erfolgen, was bedeutet, dass die Anstiegs- und Abfallgeschwindigkeit des Sirenentons geändert werden muss.

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Der elektrische Schaltplan eines digitalen Synthesizers für Sirenensoundeffekte ist in Abb. 1 dargestellt. Der Synthesizer besteht aus abstimmbaren LF- und HF-Generatoren, den Elementen DD1.1, DD1.2 bzw. DD1.3, DD1.4; elektronischer Schlüssel DD2.1; Vorteiler mit variablem Teilungsverhältnis DD3; reversibler Gegenbildner binärer Codes nach dem Gesetz der Zunahme und Abnahme DD6, DD7; Decoder-Limiter der Maximal- und Minimalwerte der Codesequenz DD8; Teiler mit variablem Teilungsverhältnis DD9, DD10; Trigger-Teiler-Shaper-Mäander DD11.1; Triggerzustände „Start“ – „Stopp“ DD11.2 und der Zähler für die Anzahl der Wiederholungen von Perioden der Soundeffekte der Sirene DD12. Das Signal vom Trigger-Teiler-Ausgang wird einem Schlüsselverstärker zugeführt, der aus den Transistoren VT1 ... VT3 besteht. Der Synthesizer wird über einen integrierten Stabilisator vom Typ KR142EN5A mit Strom versorgt, der auf der Geräteplatine installiert ist.

Der Synthesizer wird durch einen kurzen positiven Impuls mit einer Amplitude von 5 V und einer Dauer von mindestens 100 ns oder durch kurzes Drücken der SB1-Taste gestartet. In diesem Fall wird der Trigger DD11.2 auf den Nullzustand zurückgesetzt und das Signal vom Direktausgang aktiviert den Betrieb des Triggers DD11.1 und des Zählers DD12, und das Signal vom Umkehrausgang entsperrt die Zähler DD6, DD7 und ermöglicht den Betrieb der Generatoren DD1.1, DD1.2 und DD1.3, DD1.4. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der Generator an den Elementen DD1.1, DD1.2 mit der durch den Abstimmwiderstand R2 eingestellten Mindestfrequenz, da der elektronische Schlüssel DD2.1 geschlossen und der Widerstand R4 deaktiviert ist. Die ausgegebenen Rechteckimpulse des Generators werden durch den Zähler DD3 geteilt, dessen Teilungsverhältnis durch Jumper S1 ... S4 eingestellt wird. Zu Beginn befindet sich der Zähler DD12 im Nullzustand, sodass am Ausgang des Elements DD4.4 der Pegel einer logischen Einheit gebildet wird. Folglich ist das Teilungsverhältnis des Zählers DD3 maximal und gleich 15, da alle seine voreingestellten Eingänge D0 ... D3 (Pins 15, 1, 10, 9) Pegel logischer Einheiten empfangen.

Der Ausgangszustand der Zähler DD6, DD7 entspricht dem maximalen Binärcode, da vor dem Zurücksetzen des Triggers DD11.2 die Eingänge des voreingestellten „C“ (Pins 11) der Zählerdaten von einem logischen Nullpegel beeinflusst wurden . In diesem Fall setzt der am Ausgang des höchstwertigen Bits „15“ (Pin 17) des Decoders DD8 erzeugte logische Nullpegel über den Jumper S6 das RS-Flip-Flop DD5.1-DD5.2 auf Null zurück Zustand. Die Betriebsart der Zähler DD6, DD7 ist als Subtraktion definiert. Dieser Zustand des Gerätes entspricht einer Erhöhung des Tons einer langsam „heulenden“ Feuersirene.

Rechteckimpulse vom Ausgang des HF-Generators mit einer Frequenz von etwa 100 kHz werden dem Subtraktionseingang des Zählers DD9 und von dessen Ausgang dem Subtraktionseingang des Zählers DD10 zugeführt. Am Ausgang von DD10 wird ein Tonsignal erzeugt, das dem aktuellen Zählerstand des Binärcodes entspricht, der an den Eingängen der Vorwahlzähler DD9, DD10 ankommt. Die Impulse am Ausgang von DD10 haben ein großes Tastverhältnis (umgekehrtes Tastverhältnis) und erfordern daher die Verwendung eines Triggerteilers DD11.1, um einen Mäander zu bilden. Die integrierende Kette C3R9 erhöht die Dauer der Ausgangsimpulse für einen klaren Trigger DD11.1.

Wenn der Zähler DD7 den Nullzustand erreicht, erzeugt der Ausgang „0“ (Pin 1) des Decoders DD8 einen logischen Nullpegel, der den Trigger DD5.1 ​​​​in einen einzelnen Zustand versetzt und dadurch den Modus der Zähler DD6 ändert , DD7 zur Summierung. Gleichzeitig entsteht am Ausgang des DD4.3-Elements ein negativer Impuls, der mit seinem positiven Abfall den Zustand des Zählers DD12 um eins erhöht. Dank der Funktion der Zähler DD6, DD7 im Summierungsmodus wird nun der Ton der rufenden langsamen Sirene leiser. Die Änderung der Zustände des Zählers DD7 wird durch eine Reihe von LEDs HL1 ... HL14 angezeigt.

Wenn der Zähler DD12 in den zweiten Zustand übergeht und die Diode VD1 installiert ist, wird am Ausgang des Diodendecoders VD1 ... VD7 ein logischer Einheitspegel gebildet, der den Schlüssel DD2.1 öffnet und die maximale Frequenz des Generators einstellt DD1.1, DD1.2, was dem Beginn der Wiedergabe der Soundeffekte einer schnellen Polizeisirene entspricht. Als nächstes werden drei volle Perioden einer schnellen Polizeisirene erzeugt, wonach am Ausgang „9“ (Pin 11) des Zählers DD12 ein positiver Impuls erzeugt wird, der den Auslöser DD11.2 in den anfänglichen Einzelzustand überführt. Nun ist das Gerät für einen Neustart bereit.

Das Gerät ist auf einer Leiterplatte (Abb. 2) mit den Maßen 150 x 90 mm aus doppelseitiger Glasfaserfolie mit einer Dicke von 1,5 mm montiert. Das Gerät verwendet ICs der Serien K561, KR1564, Festwiderstände - MLT-0,125, Abstimmwiderstände - SP3-38b, Kondensatoren - unpolarer Typ K10-17, Oxid - Typ K50-35, LEDs HL1 ... HL14 - Typ AL307AM, BM, integrierter Stabilisator DA1 – Typ KR142EN5A, Knopftyp KM1-1. ICs der Serie KR1564 (74HCxxN) sind mit den entsprechenden Analoga der Serie KR1554 (74ACxxN) austauschbar.

Die Einrichtung des Gerätes besteht darin, die gewünschte Sirenentonfrequenz über den Widerstand R6 und die Steckbrücken S5, S6 sowie die Wiederholungsperiode über die Widerstände R2, R4 und die Steckbrücken S1 ... S4 einzustellen. Ein aus gebrauchsfähigen Teilen zusammengebautes und fehlerfreies Gerät funktioniert sofort nach dem Einschalten.

Literatur

1. Cherevatenko V. und A. Programmierbare Musikglockenautomatik: Sa: „Um dem Funkamateur zu helfen.“, Bd. 103, S. 52. - M.: DOSAAF, 1989
2. Cherevatenko V. und A. Melodiöser Signalgeber. - „Radio“, 1992, Nr. 8, S. 12-15.

Autor: Leonidovich O.A.

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