猝發音調產生器製作－老音響資料庫/蘇桑部落格

　　一般人在近年來幾篇探討TIM,SID的論文衝擊下,總不免懷疑自己的擴大機能否承受這項考驗?或者你買部號稱Low Tim,High Slew rate的擴大機,它真是如此嗎?常用的音頻產生器持續又穩定的輸出,是不能作為暫態測試,但是你若配合一部「猝發音調產生器」就可如願,本文教你製作一個簡單、價廉、性能又好的「無定時計之猝發音調產生器」原文刊在THE AUDIO AMATEUR 2/1980,又為了清晰,我將其改變了一番面目,而不損及原文精采之處。

線路說明:

　　猝發音調產生器的最重要部份,就是可控制的電子開關,它能用脈波信號控制,開關速度達MHz以上以免狀態轉換時留下不必要的殘餘波形,輸入輸出間需高度隔離,信號通過時,本身造成的衰減量要能忽略,符合這些條件而又便宜的;即是CMOS IC 4016/4066。

　　因要做無定時計的設計,所以控制信號必須與輸入波形同步,從輸入波形導出控制信號是最簡便的方法,讓我們看線路圖Fig. 1。

　　輸入的波形接到R1 R2,可分別調出兩個振幅不等、頻率相同的信號。IC1 比較器,將輸入波形轉換為方波。此處不用標準型的比較器LM399而用運算放大器,乃因OP可選擇於正或負電壓時觸發,而LM399不行。IC1 之接腳二所接的參考電壓值決定輸出的轉換點,調整R5可有±1V的變動範圍,你可選擇轉換點在輸入信號的零交越點,當然這是隨你高興。D1 D2是限制IC1 的差動輸入電壓於±0.6V,使IC1 快速又安全的工作。電容C1 濾除雜訊,使方波的頻率不受干擾,D2嵌位IC1 的輸出負值,作為TTL的低位準信號,原作者發現不加正向嵌位時TTL的觸發較佳,便予以省略了。

　　方波送往IC2 IC3,每個內部有二個J-K Master-Slave Flip-Flop,連環相接,每個的功能都是除2的除法器,若用時間表示,輸入1K的方波,週期1m sec。經過四個除法器,方波周期為2、4、8、16m sec。這些信號都連至S2 S3兩個轉動開關,再饋至IC4;IC4有四個NAND Gate、IC4a加IC4b成為一個AND,只有當S2 S3送來的方波都是Hi,IC4b之輸出方為Hi。IC4c把IC4b的輸出反相,由S4選擇,IC4d控制IC5,此處是TTL與CMOS的界面,IC5接成二個緩衝器,把TTL的信號為準0、5V換成CMOS的信號為準-3V、+6V(在本文線路中),因為IC6的電子開關須以負電壓關閉,而TTL不能輸出負電壓,所以一定要有IC5作為界面。IC4d使IC5的兩個輸出,同時只有一個是Hi,IC6的兩組開關一定是ON/OFF,絕不同時導通。

　　IC6是14腳排列的包裝,低導通電阻,ON-OFF隔離作用65dB,開關轉換時亦有50dB隔離作用,內部有四個開關,將其二二並聯,作為A、B兩組使用。

可變工作週期:

　　為了說明原文所附的照片,讓我們增加一張時序圖,稱為Fig. 1a,把IC1 的方波叫FF0,其餘依次為FF1~FF4。

Fig. 5a,Fig. 5b:先建立基本概念,S1扳至R7,R5調至0,S4扳至STD,S2 S3在FF1,FF2。當FF1與FF2有一個在Lo,IC4b為Lo,IC4c為Hi,IC5的A是Hi,B是Lo,所以A組開關ON,B組OFF,只有FF1,FF2都在Hi時,A組OFF,B組ON。從Fig. 1a的5~8個波形看,5~7個波形中,FF1,FF2至少有一個在Lo,A組ON,B組OFF,5~7三個波形通過A組出現;第8個波形時,FF1,FF2皆是Hi,A OFF,B ON,出現一條來自R7的零位準,這就是Fig. 5a的波形。

S4扳至INVERT,使A、B倒通的順序相反,只有一個波形,三個「休止符」,就是Fig. 5b。

Fig. 5c:S1扳在R2,調整R2使B組輸出為A組振幅之半,S2 S3都定在FF2,可得2:2的波形。

Fig. 5d:這是較為奇特的,但是從時序圖也不難瞭解。S1在R7,S4:STD,S2 S3在FF1,FF4。從第1~第9個波形都是A組ON,B組OFF,第九至十六則是交替ON-OFF。

Fig. 5e:S2 S3在FF3,S1在R7,調整R14。

Fig. 5f:S2 S3在FF1。

我想這樣的說明比原文明白多了。

電源供應:

　　構造簡單,唯一較複雜的是需要不等值的正負電源。VR1 VR3供應IC1的±15V,VR2供應+5V給TTL,C4 C5消除雜訊干擾,±15V電源沒接旁路電容則是因它不需要。CMOS消耗功率極小(25℃時,電壓10V,靜態最大消耗1μW)所以用R9、10、11、12作簡單的分壓器,供給CMOS電源,D5是指是電源工作的LED,D4是橋式整流子。

裝製

　　使用Fig. 3、Fig. 4的佈線圖,並把做好的電路板裝入金屬盒中以屏障之,IC6的選擇4016/4066皆可(CD4016導通電阻300Ω,CD4066導通電阻80Ω,應是CD4066較佳),在輸入輸出及控制部分,使用隔離線接引信號。面板上關係元件說明如下:

ON LEVEL:R1,　OFF SET:R14

OFF LEVEL:R2,　INVERT-STD:S4

PHASE ADJ:R5,　OFF MODE:S1

ON TIME:S2,　OFF TIME:S3

最後調整:

　　先將R9~R12的輸出調為0,再調出IC6的Pin 14為+5V,-5V,然後條出IC5的電源+6V,-3V,(原作者建議這樣有較佳的表現,裝置時試試比較)接上一部信號產生器和示波器,輸入1KHz的正弦波,將ON LEVEL轉至最大,ON和OFF Time開關定於FF1。若是是波器有觸發掃描,本機的觸發輸出可以用上,取最後的控制信號作觸發是原作者隨意定的,你亦可改從FF0~FF4任選一個作觸發信號。

　　你現在能從示波器看見漂亮的猝發波,把OFF MODE扳至SIGNAL,轉動OFF LEVEL,本來猝發信號間的空白直線也出現了正弦波(如Fig. 5c)旋轉PHASE ADJ,注意猝發波形的起點,終點在零電位的上下間變動。扳OFF MODE至DC,再轉動OFF SET,可使猝發波間的空白線(即直流位準)升降,回至ON TIME、OFF TIME,試試你可變換出幾種波形的猝發波,扳下INVERT,是否使波形的工作週期顛倒?