Обложка Engineer’s Notebook от RadioShack
Atari Punk Console — простой, как топор, генератор ступенчатого тона. Для тех, кому мало просто собрать устройство и пошуметь с его помощью, расскажу как именно APC генерирует такие оригинальные звуковые эффекты используя всего два таймера и несколько переменных резисторов которые можно найти на соседней помойке. Начать придётся с предыстории.
Впервые оригинальная схема устройства была опубликована изобретателем Форрестом Мимсом в одном из выпусков сборника Engineers Notebook в 1980 году. Эту серию книжек-туториалов издавала американская сеть магазинов электроники Radio Shaсk вплоть до своего закрытия в 2015. В то время Мимс назвал схему просто «Синтезатор звука» и позже, в 1984 году она была опубликована как «Генератор ступенчатого тона».
Обладая широкими возможностями для модификаций и простейшей компонентной базой, генератор ступенчатого тона Мимса получил распространение среди музыкантов-электронщиков, звукоинженеров и радиолюбителей. Одна группа таких экспериментаторов, Kaustic Machines, наградила устройство именем Atari Punk Console, которое моментально к нему прилипло.
Оригинальная схема нарисованная Мимсом
Архитектурно APC состоит из двух половин. Используемый в схеме таймер 556 фактически является парой более простых таймеров 555, которые выпускаются с начала 70х. У этого, самого главного, компонента существует большое число аналогов, в том числе и советского производства. Он популярен настолько, что у него есть собственная страница в Википедии. Гарантия того, что вы сможете найти их в соседнем ларьке.
Логика работы генератора
На первом таймере выполнен генератор тона, который является перестраиваемым мультивибратором. На втором таймере реализован одновибратор, который запускается импульсами приходящими от генератора. Для управления генератором и одновибратором используются два переменных резистора. Первый из них задаёт частоту тона генератора. Второй – длительность импульса одновибратора.
Важная особенность работы этой связки заключается в том, что каждый новый запуск одновибратора происходит только в том случае, если он к этому моменту уже завершил формирование предыдущего импульса. Если длительность импульсов одновибратора будет превышать период сигнала приходящего от генератора, то этот сигнал будет проигнорирован. Примерно, как купюроприёмник в автомате с газировкой: сколько не суй следующую банкноту, устройство не будет её обрабатывать до тех пор пока не распознает предыдущую.
Именно благодаря отсуствию флуда в одновибратор со стороны генератора тона, APC может создавать звуки со сравнительно сложными характеристиками.
Получается, что если импульс одновибратора в N раз длиннее импульса генератора, то он будет делить частоту генератора в N раз. Именно такой тон называется «ступенчатым». Таким образом, исключая флуд в одновибратор со стороны генератора тона, достаточно просто устроенная APC может создавать звуки со сравнительно сложными характеристиками.
sig – сигнал поступающий от основного генератора тона. a, b, c, d, e – выходные сигналы устройства, которые формирует одновибратор. При этом длительность (ширина) импульса задаваемого одновибратором в каждом случае разная и обозначена буквой t.
Легко заметить, как ведут себя выходные сигналы a и b в случае, когда импульс одновибратора короче импульса генератора тона. Случаи c и d иллюстрируют происходящее с выходным сигналом когда импульс одновибратора становится длиннее импульса генератора. А в случае e этот импульс становится более чем в 2 раза шире периода задаваемого генератором. Схема иллюстрирует ситуацию, когда переменный резистор управляющий генератором тона остаётся в покое и все регулировки осуществляются резистором одновибратора.
Вот, пожалуй, всё самое интересное, что можно было рассказать о принципе работы Atari Punk Console. Другие компоненты устройства типа регулятора громкости, интегральных делителей, фоторезисторов и пр. — периферия. Они сильно разнообразят опыт, но не являются обязательными.