Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Цифрлық басқарылатын осциллятор немесе DCO синтезаторларда, микроконтроллерлерде және бағдарламалық түрде анықталатын радиоларда қолданылады. Атауы "кернеумен басқарылатын осцилляторға" ұқсас. DCO-лар ерте VCO конструкцияларының жиілік тұрақтылығының шектеулерін жою үшін жасалды.
A digitally controlled oscillator or DCO is used in synthesizers, microcontrollers, and software defined radios. The name is analogous with "voltage controlled oscillator". DCOs were designed to overcome the tuning stability limitations of early VCO designs.
Терминологияға байланысты түсініспеушіліктер
"Цифрлық басқарылатын осциллятор" термині цифрлық-аналогтық түрлендіргіштен келетін басқару сигналымен басқарылатын кернеуге бағынышты осциллятордың комбинациясын сипаттау үшін қолданылады, сондай-ақ кейде сандық басқарылатын осцилляторларды сипаттау үшін де пайдаланылады. Бұл мақалада 1980-ші жылдардағы көптеген синтезаторларда қолданылған DCO туралы сөз болады. Атап айтқанда, бұларға Roland Juno 6, Juno 60, Juno 106, JX 3P, JX 8P және JX 10, Elka Synthex, Korg Poly 61, Oberheim Matrix 6, Akai және Kawai компанияларының кейбір аспаптары, сондай-ақ Dave Smith Instruments компаниясының Prophet '08 және оның Rev2 модельдері жатады.
The term "digitally controlled oscillator" has been used to describe the combination of a voltage controlled oscillator driven by a control signal from a digital to analog converter, and is also sometimes used to describe numerically controlled oscillators. This article refers specifically to the DCOs used in many synthesizers of the 1980s These include the Roland Juno 6, Juno 60, Juno 106, JX 3P, JX 8P, and JX 10, the Elka Synthex, the Korg Poly 61, the Oberheim Matrix 6, some instruments by Akai and Kawai, and the recent Prophet '08 and its successor Rev2 by Dave Smith Instruments.
Бұрынғы VCO жобаларымен байланысы
Электрондық музыкаға арналған көптеген кернеумен басқарылатын осцилляторлар операциялық күшейткіш интегратор схемасында сызықты зарядталатын конденсаторға негізделген. Конденсатор заряды белгілі бір деңгейге жеткенде, компаратор қайта орнату импульсін жасайды, ол конденсаторды разрядтап, цикл қайта басталады. Бұл өрлейтін пандус (немесе тісті ара) толқын пішімін тудырады, ал мұндай осциллятордың негізгі бөлігі пандус негізгі бөлігі деп аталады. Көптеген DCO схемалары компаратордың орнына 8253 сияқты бағдарламаланатын санаушы микросхемасын қолданады. Бұл осциллятордың пандус негізгі бөлігіндегі конденсаторды разрядтау үшін қайта орнату импульсін алу үшін шаршы толқынның өркеніш жиегін пайдалану арқылы тұрақты цифрлық дыбыс биіктігін жасауға мүмкіндік береді.
Many voltage controlled oscillators for electronic music are based on a capacitor charging linearly in an op amp integrator configuration. When the capacitor charge reaches a certain level, a comparator generates a reset pulse, which discharges the capacitor and the cycle begins again. This produces a rising ramp (or sawtooth) waveform, and this type of oscillator core is known as a ramp core. A common DCO design uses a programmable counter IC such as the 8253 instead of a comparator. This provides stable digital pitch generation by using the leading edge of a square wave to derive a reset pulse to discharge the capacitor in the oscillator's ramp core.
Тарихи контекст
1980 жылдардың басында көптеген өндірушілер полифониялық синтезаторларды шығара бастады. Сол кездегі VCO конструкциялары күйге келтіру тұрақтылығы тұрғысынан толыққанды болмады. Бұл монофониялық синтезаторлар үшін де мәселе болғанмен, осцилляторлардың шектеулі саны (әдетте 3 немесе одан аз) аспаптарды күйінде ұстауды салыстырмалы түрде оңай етіп, көбінесе арнайы алдыңғы панель бақылау элементтерін пайдалану арқылы жүзеге асырылды. Полифонияның пайда болуымен күйге келтіру проблемалары нашарлап, осцилляторлардың көп санына байланысты (мысалы, 1977 жылғы Yamaha CS 80 немесе 1981 жылғы Roland Jupiter 8 сияқты 8 дауысты аспапта 16) шығындар өсті. Бұл арзан, сенімді және тұрақты осциллятор конструкциясын қажет етті. Осы мәселені шешуге кіріскен инженерлер сол кездегі электрондық органдарда қолданылған жиілік бөлу технологиясына және жаңадан пайда бола бастаған микропроцессорлар мен олармен байланысты чиптерге назар аударды, соның нәтижесінде DCO жасалды. DCO сол кезде VCO-ның тұрақсыз күйленуімен салыстырғанда жақсару ретінде қарастырылды. Дегенмен, ол бірдей рампалық ядроны және бірдей шектеулі толқын формаларын пайдаланды. Күрделі аналогтық толқын пішіндерін жасау мүмкін болғанымен, тікелей цифрлық синтез сияқты цифрлық жүйелердің қарапайымдылығы мен кез келген толқын пішіндерін жасау мүмкіндігі кейінгі аспаптардың көпшілігінің толығымен цифрлық осциллятор конструкцияларын қабылдауына әкелді.
In the early 1980s, many manufacturers were beginning to produce polyphonic synthesizers. The VCO designs of the time still left something to be desired in terms of tuning stability. Whilst this was an issue for monophonic synthesizers, the limited number of oscillators (typically 3 or fewer) meant that keeping instruments tuned was a manageable task, often performed using dedicated front panel controls. With the advent of polyphony, tuning problems became worse and costs went up, due to the much larger number of oscillators involved (often 16 in an 8 voice instrument like the Yamaha CS 80 from 1977 or Roland Jupiter 8 from 1981). This created a need for a cheap, reliable, and stable oscillator design. Engineers working on the problem looked to the frequency division technology used in electronic organs of the time and the microprocessors and associated chips that were starting to appear, and developed the DCO. The DCO was seen at the time as an improvement over the unstable tuning of VCOs. However, it shared the same ramp core, and the same limited range of waveforms. Although sophisticated analogue waveshaping is possible, the greater simplicity and arbitrary waveforms of digital systems like direct digital synthesis led to most later instruments adopting entirely digital oscillator designs.
Операция
DCO сыртқы жиілік сілтемесімен синхрондалған VCO ретінде қарастырылуы мүмкін. Бұл жағдайда, сілтеме – қайта орнату импульстары болып табылады. Олар 8253 чипі сияқты цифрлық санаушымен жасалады. Санаушы жиілікті бөлуге арналған құрылғы ретінде жұмыс істейді, жоғары жиілікті (әдетте бірнеше МГц) бас сағаттан келетін импульстарды санайды және санау белгіленген алдын ала шамаға жеткенде шығыс күйін өзгертеді. Осылайша, санаушының шығыс жиілігі саналған импульстар санымен анықталады, бұл қажетті жиілікте тіктөртбұрышты толқынды тудырады. Осы тіктөртбұрышты толқынның өрбу жиегі осциллятордың рампалық бөлігіндегі конденсаторды разрядтау үшін қайта орнату импульсін алуға қолданылады. Бұл рампа толқын формасының санаушы шығысымен бірдей жиілікте болуын қамтамасыз етеді.
A DCO can be considered as a VCO that is synchronised to an external frequency reference. The reference in this case is the reset pulses. These are produced by a digital counter such as the 8253 chip. The counter acts as a frequency divider, counting pulses from a high frequency master clock (typically several MHz) and toggling the state of its output when the count reaches some predetermined value. The frequency of the counter's output can thus be defined by the number of pulses counted, and this generates a square wave at the required frequency. The leading edge of this square wave is used to derive a reset pulse to discharge the capacitor in the oscillator's ramp core. This ensures that the ramp waveform produced is of the same frequency as the counter output.
Құрылыстағы қиындықтар
Конденсаторды зарядтау тогы берілген жағдайда, шығыс толқынның амплитудасы жиілік артуымен сызықты түрде кемиді. Музыкалық тұрғыдан алғанда, бұл бір октава жоғары дыбыстық жиіліктің толқын формасы амплитудасы жартысына тең болатынын білдіреді. Осциллятордың толық диапазонында тұрақты амплитуданы қамтамасыз ету үшін, кейбір компенсациялық схема қолданылуы тиіс. Мұндай компенсация көбінесе есептегішті қайта орнату мәнін басқаратын микропроцессор арқылы зарядтау тогын басқару арқылы іске асырылады.
For a given capacitor charging current, the amplitude of the output waveform will decrease linearly with frequency. In musical terms, this means a waveform an octave higher in pitch is of half the amplitude. In order to produce a constant amplitude over the full range of the oscillator, some compensation scheme must be employed. This is often done by controlling the charging current from the same microprocessor that controls the counter reset value.