Генератор с цифровым управлением

Генератор с цифровым управлением или DCO используется в синтезаторах , микроконтроллерах и программно-определяемых радиоприемниках . Название аналогично « генератору, управляемому напряжением ». DCO были разработаны для преодоления ограничений стабильности настройки, присущих ранним конструкциям VCO.

Путаница в терминологии

Был использован термин «генератор с цифровым управлением». ^{[ нужна ссылка ]} для описания комбинации генератора, управляемого напряжением, управляемого управляющим сигналом от цифро-аналогового преобразователя , а также иногда используется для описания генераторов с числовым управлением .

В этой статье конкретно рассматриваются DCO, используемые во многих синтезаторах 1980-х годов. ^{[ почему? ]}. К ним относятся Roland Juno-6, Juno-60 , Juno-106 , JX-3P , JX-8P и JX-10 , Elka Synthex , Korg Poly-61 , Oberheim Matrix-6 , некоторые инструменты Akai и Kawai , а также недавний Prophet '08 и его преемник Rev2 от Dave Smith Instruments .

Связь с более ранними конструкциями ГУН

Многие управляемые напряжением генераторы для электронной музыки основаны на конденсаторе, заряжающемся линейно в конфигурации интегратора операционного усилителя . ^[1] Когда заряд конденсатора достигает определенного уровня, компаратор генерирует импульс сброса, который разряжает конденсатор и цикл начинается заново. Это создает нарастающую пилообразную форму сигнала , и этот тип ядра генератора известен как линейное ядро .

используется микросхема программируемого счетчика, такая как 8253 В обычной конструкции DCO вместо компаратора .

Это обеспечивает стабильную генерацию цифрового шага за счет использования переднего фронта прямоугольной волны для получения импульса сброса для разрядки конденсатора в сердечнике линейного генератора.

Исторический контекст

В начале 1980-х годов многие производители начали выпускать полифонические синтезаторы. Конструкции ГУН того времени все еще оставляли желать лучшего с точки зрения стабильности настройки. ^[2] Хотя это было проблемой для монофонических синтезаторов, ограниченное количество генераторов (обычно 3 или меньше) означало, что поддержание настройки инструментов было выполнимой задачей, часто выполняемой с помощью специальных органов управления на передней панели. С появлением полифонии проблемы настройки усугубились, а затраты выросли из-за гораздо большего количества задействованных осцилляторов (часто 16 в 8-голосном инструменте, таком как Yamaha CS-80) . ^[3] с 1977 года или Роланд Юпитер-8 ^[4] с 1981 года). Это создало потребность в дешевой, надежной и стабильной конструкции генератора. Инженеры, работавшие над этой проблемой, обратились к технологии разделения частот , используемой в электронных органах того времени, а также к микропроцессорам и связанным с ними чипам, которые начали появляться, и разработали DCO.

В то время DCO рассматривался как улучшение по сравнению с нестабильной настройкой VCO. Однако он имел одно и то же ядро линейного изменения и тот же ограниченный диапазон форм сигналов. Хотя возможно сложное аналоговое формирование сигналов, ^[5] Большая простота и произвольные формы сигналов цифровых систем, таких как прямой цифровой синтез, привели к тому, что большинство более поздних инструментов приняли полностью цифровые конструкции генераторов.

Операция

DCO можно рассматривать как ГУН, синхронизированный с внешней опорной частотой. В данном случае эталоном являются импульсы сброса. Они производятся цифровым счетчиком, например чипом 8253 . Счетчик действует как делитель частоты , подсчитывая импульсы от высокочастотного главного тактового генератора (обычно несколько МГц) и переключая состояние своего выхода, когда счетчик достигает некоторого заранее определенного значения. Таким образом, частота выхода счетчика может определяться количеством подсчитанных импульсов, что генерирует прямоугольный сигнал необходимой частоты. Передний фронт этой прямоугольной волны используется для получения импульса сброса для разряда конденсатора в сердечнике линейного генератора. Это гарантирует, что создаваемый сигнал линейного изменения будет иметь ту же частоту, что и выходной сигнал счетчика.

Проблемы с дизайном

Для заданного тока зарядки конденсатора амплитуда выходного сигнала будет линейно уменьшаться с частотой. В музыкальных терминах это означает, что сигнал на октаву выше по высоте имеет половину амплитуды. Чтобы обеспечить постоянную амплитуду во всем диапазоне генератора, необходимо использовать некоторую схему компенсации. Часто это делается путем управления зарядным током от того же микропроцессора, который управляет значением сброса счетчика.

См. также

Ссылки

^ Чемберлин, Хэл (1985). «Базовые аналоговые модули, генератор, управляемый напряжением». Музыкальные применения микропроцессоров . раздел 6, стр.181.
^ Расс, Мартин (2004). «Ранние и современные реализации». Звуковой синтез и сэмплирование . раздел 2.6.1, стр.137.
^ Yamaha CS-80 , Винтажный исследователь синтезаторов
^ Роланд Юпитер 8 , Винтажный исследователь синтезаторов
^ STG Wavefolder , веб-сайт STG Soundlabs

[Chamberlin-1] Чемберлин, Хэл (1985). «Базовые аналоговые модули, генератор, управляемый напряжением». Музыкальные применения микропроцессоров . раздел 6, стр.181.

[Russ-2] Расс, Мартин (2004). «Ранние и современные реализации». Звуковой синтез и сэмплирование . раздел 2.6.1, стр.137.

[CS80-3] Yamaha CS-80 , Винтажный исследователь синтезаторов

[Jupiter8-4] Роланд Юпитер 8 , Винтажный исследователь синтезаторов

[Waveshaper-5] STG Wavefolder , веб-сайт STG Soundlabs

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]