12-Note Top Octave Synthesizer M086B1

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TOS - GENERATORE DI OTTAVA SUPERIORE
a 12 NOTE con M086B1/MK50242/S50242

(12 Note Top Octave Synthesizer with M086B1, MK50242 or S50242)


Indice:

12-Note Top Octave Synthesizer with M086AB1 PCB TOS Top Octave Generator with M086B1

SCHEMA ELETTRICO, MASTER E PCB    [ TORNA ALL'INDICE ]

Nella figura successiva è riportato lo schema elettrico del Generatore di Ottava Superiore (cliccare sull'immagine per ingrandirla) il quale utilizza un circuito integrato della STMicroelectronics siglato M086B1: esso è un TOS (Top Octave Synthesizer) che genera 12 note e sostanzialmente è equivalente ai chip M086AB1, MK50242 e S50242 i quali possono essere utilizzati tranquillamente in sostituzione del M086B1.

Top Octave Synthesizer with M086B1- Schematic Diagram


L'unica differenza tra i chip M086B1 ed M086AB1 è la massima frequenza di clock applicabile:
M086B1 - Max. Clock up to 4.5 MHz
M086AB1 - Max Clock up to 2.5 MHz


Per funzionare, qualsiasi circuito integrato TOS (Top O ctave Synthesizer) ha bisogno di una frequenza di Clock ben precisa, detta Master Clock: il chip M086B1 necessita di un valore di circa 2 MHz in onda quadra da applicare al piedino 2 (Master Clock Input). Grazie a questo segnale, il chip genera l'intera ottava superiore con le frequenze che vanno dal DO# (C#, 4433.3 Hz) al DO alto (C, 8369 Hz) e tutto questo grazie ai 12 divisori interni al chip realizzati con rapporti tali da generare una completa ottava alta con Scala Musicale Temperata.

Se al piedino 2 si applica invece una frequenza di clock di circa 1 MHz, il chip genera un'intera ottava con valori di frequenza dimezzati rispetto a quelli segnati sullo schema elettrico. Per ottenere un oscillatore da 1 MHz è sufficiente cambiare il valore del condensatore C6, portandolo dagli attuali 12 pF a 22 o 27 pF (eventualmente si potranno correggere le eventuali tolleranze variando sensibilmente il valore della resistenza R7).

Di seguito l'elenco dei componenti del progetto ed il datasheet sintetico del chip M086B1 (con le frequenze di uscita sui 12 piedini ottenute con i due diversi valori di Master Clock: 1 e 2 MHz).

Components List  M086-B1 datasheet

Per realizzare il Master Clock sono state utilizzate 3 gate NOT (U2E, U2D, U2F) di un MC14069UB: utilizzare 3 porte invece delle classiche 2, consente di avere un oscillatore molto più stabile (vedi U2D e U2E). Consiglio vivamente di utilizzare per C6 un condensatore di tipo 'NPO' e montarlo a 5mm di distanza dalla basetta per consentirne una buona aerazione e ridurre al minimo gli effetti della deriva termica.

Le porte U2B e U2C squadrano e "puliscono" alla perfezione il segnale di clock che va sul M086B1.

Con l'ultima porta logica del CD4069 (vedi U2A) ho realizzato un circuito LFO (Low Frequency Oscillator), cioè oscillatore sinusoidale a bassa frequenza, qui utilizzato per produrre l'effetto "Vibrato" su tutte le note. Per creare questo oscillatore, ho utilizzato la configurazione del filtro a Doppio-T (Twin-T) che ben si adatta a questo genere di circuito (il doppio-T non è altro che un filtro Notch: il ramo RCR realizza un Passa-Basso mentre il ramo CRC è un Passa-Alto ed entrambi lavorano benissimo alle basse frequenze). La velocità del vibrato si regola agendo sul trimmer T1.

Il segnale così ottenuto "modula" l'oscillatore principale (cioè il Master Clock) generando così il tipico effetto "vibrato". Il potenziometro P1 (47k Lin.) dosa il livello del vibrato: ruotato al minimo (tutto a sinistra) l'effetto è escluso.

Sulle 12 uscite del TOS saranno presenti dei segnali ad onda quadra con Duty Cycle del 50% ed ampiezza pari a circa quella di alimentazione (12 Vcc).

Una volta realizzato il circuito, è consigliabile montarlo su un supporto metallico collegato alla massa per eliminare eventuali disturbi esterni. Anche per collegare i potenziometri P1 e P2 consiglio di utilizzare un cavetto schermato.

Nelle figure successive, i disegni del MASTER (Bottom Layer) e del PCB Layout (Disposizione dei componenti) con i ponticelli in rosso da inserire all'inizio (per scaricare le immagini, cliccarci sopra per ingrandirle poi con il tasto destro del mouse scegliere 'Salva immagine con nome...').

Master for Top Octave Synthesizer  PCB for Top Octave Synthesizer  PCB Layout for Top Octave Synthesizer

COLLEGAMENTI E TARATURA    [ TORNA ALL'INDICE ]

Alimentare il circuito con una tensione continua compresa tra 15 e 18 Vcc, quindi ruotare il potenziometro P1 (vedi VIBRATO Level nell'immagine successiva) al minimo in modo tale da escludere totalmente l'effetto "vibrato" e poi ruotare il potenziometro P2 (Fine PITCH) posizionandolo esattamente a metà corsa.
Attendere 5 minuti per far stabilizzare tutto il circuito, quindi applicare un puntale del frequenzimetro sul piedino 12 del chip M086B1 (corrispondente alla nota A) e regolare il trimmer T2 (Master Clock adj.) fino a leggere una frequenza di circa 7040 Hz. E' buona norma ripetere la taratura dopo qualche minuto per verificare che tutto funzioni alla perfezione.

TOS 12-note wiring

Naturalmente, se non si ha disponibile un frequenzimetro, si può sempre eseguire la taratura "per confronto" utilizzando una tastiera elettronica o altro strumento perfettamente tarato.

Il potenziometro P2 (Fine PITCH) è utile per ritoccare, se necessario, la frequenza dell'intera scala musicale (come accennato, questo potenziometro deve trovarsi sempre a metà corsa durante la fase di taratura).

Per concludere, girare tutto verso destra il potenziometro P1 (Vibrato Level) e regolare la velocità del vibrato agendo sul Trimmer T1 (Vibrato Speed).

Dal connettore M3 è possibile prelevare una tensione continua stabilizzata di 12 Vcc per alimentare eventuali circuiti esterni.

NOTE CONCLUSIVE    [ TORNA ALL'INDICE ]

Per il collegamento dell'ottava superiore ai circuiti successivi è possibile utilizzare un qualsiasi connettore a passo 2.50 mm: io ne ho utilizzato uno ad innesto della Farfisa (recuperato da un vecchio organo elettronico), visibile nelle foto successive, molto comodo e pratico (attenzione a non creare corto-circuiti che danneggerebbero irrimediabilmente il chip).

TOS 12-pole Farfisa female Socket Top Octave Generator - 12-note Farfisa socket Top Octave Generator - 12-note Farfisa male socket

Tutto il circuito assorbe circa 40-45 mA (con 18 Vcc di alimentazione).

Anche il master di questo progetto (vedi qui il particolare) è stato realizzato con il Bromografo & Timer, utilizzando un tempo di esposizione di circa 4 minuti.

Nelle successive foto, il Generatore di Ottava Superiore terminato e perfettamente funzionante.

12-note Top Octave Synthesizer Master Generator 12-note Top Octave Synthesizer Master Generator 12-note Top Octave Synthesizer Master Generator - Bottom Copper Side

DOWNLOAD    [ TORNA ALL'INDICE ]

Nel manuale PDF (che potete scaricare cliccando sul link riportato qui sotto) troverete lo schema elettrico, i disegni del Master e del PCB, lo schema dei collegamenti, l'elenco dei componenti e altre tabelle.

Lo schema elettrico, il Master ed il PCB Layout sono stati realizzati con il programma Protel99se.

Tutti gli altri disegni sono stati realizzati con il software Corel Draw.

Download

Scarica il Manuale di Servizio (Service Manual - 780 MB)

COMMENTI    [ TORNA ALL'INDICE ]

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