КОНСТРУИРУЕМ ЗВУКИ

Необычные звуки и звуковые эффекты, получаемые с помощью несложных радиоэлектронных приставок на микросхемах КМОП, способны поразить воображение читателей.

Схема одной из таких приставок, представленная на рисунке 1, родилась в процессе различных экспериментов с популярной КМОП-микросхемой К176ЛА7 (DD1).

Эта схема реализует целый каскад звуковых эффектов, в особенности из животного мира. В зависимости от положения движка переменного резистора, установленного на входе схемы, можно получить почти реальные на слух звуки: «кваканье лягушки», «соловьиную трель», «мяуканье кота», «мычание быка» и много-много других. Даже различные человеческие нечленораздельные сочетания звуков вроде нетрезвых возгласов и прочие.

Как известно, номинальное напряжение питания такой микросхемы— 9 В. Однако на практике для достижения особенных результатов возможно сознательное занижение напряжения до 4,5—5 В. При этом схема остаётся работоспособной. Вместо микросхемы 176-й серии в данном варианте вполне уместно использовать и её более широко распространённый аналог серии К561 (К564, К1564).

Колебания на звуковой излучатель ВА1 подаются с выхода промежуточного логического элемента схемы.

Рассмотрим работу устройства в «неправильном» режиме питания— при напряжении 5 В. В качестве источника питания можно применить батареи из элементов (например, три элемента типа AAA, соединённые последовательно) или стабилизированный сетевой источник питания с установленным на выходе фильтром—оксидным конденсатором ёмкостью от 500 мкФ с рабочим напряжением не менее 12 В.

Рис. 1. Электрическая схема «странных» звуковых эффектов.

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор импульсов, запускаемый «высоким уровнем напряжения» на выводе 1 DD1.1. Частота импульсов генератора звуковой частоты (ЗЧ), при применении указанных RC-элементов, на выходе DD1.2 составит 2—2,5 кГц. Выходной сигнал первого генератора управляет частотой второго (собранного на элементах DD1.3 и DD1.4). Однако, если «снять» импульсы с вывода 11 элемента DD1.4—никакого эффекта не будет. Один из входов оконечного элемента управляется через резистор R5. Оба генератора работают в тесной связке друг с другом, самовозбуждаясь и реализуя зависимость от напряжения на входе в непредсказуемые пачки импульсов на выходе.

С выхода элемента DD1.3 импульсы поступают на простейший усилитель тока на транзисторе VT1 и, многократно усиленные, воспроизводятся пьезоизлучателем ВА1.

О деталях

В качестве VT1 подойдёт любой маломощный кремниевый транзистор р-п-р проводимости, в том числе КТ361 с любым буквенным индексом. Вместо излучателя ВА1 можно использовать телефонный капсюль TESLA или отечественный капсюль ДЭМШ-4М с сопротивлением обмотки 180—250 Ом. При необходимости усиления громкости звучания необходимо дополнить базовую схему усилителем мощности и применить динамическую головку с сопротивлением обмотки 8—50 Ом.

Рис.2. Электрическая схема генератора звуковой частоты.

Все номиналы резисторов и конденсаторов советую применить указанные на схеме с отклонениями не более чем на 20 % у первых элементов (резисторов) и 5—10 %— у вторых (конденсаторов). Резисторы—типа МЛТ 0,25 или 0,125, конденсаторы —типа МБМ, КМ и другие, с незначительным допуском влияния окружающей температуры на их ёмкость.

Резистор R1 номиналом МОм 1 —переменный, с линейной характеристикой изменения сопротивления.

Если необходимо остановиться на каком-либо одном понравившемся эффекте, например «гоготании гусей» — следует добиться данного эффекта очень медленным вращением движка , затем отключить питание, выпаять переменный резистор из схемы и, замерив его сопротивление, установить в схему постоянный резистор такого же номинала.

При правильном монтаже и исправных деталях устройство начинает работать (издавать звуки) сразу.

В данном варианте звуковые эффекты (частота и взаимодействие генераторов) зависят от напряжения питания. При повышении напряжения питания более 5 В, для обеспечения безопасности входа первого элемента DD1.1, необходимо подключить в разрыв проводника между верхним по схеме контактом R1 и положительным полюсом источника питания ограничивающий резистор сопротивлением 50 — 80 кОм.

Устройство у меня в доме находит применение для игр с домашними животными, дрессировки собаки.

На рисунке 2 изображена схема генератора колебаний переменной звуковой частоты (ЗЧ).

Генератор ЗЧ реализован на логических элементах микросхемы К561ЛА7. На двух первых элементах собран низкочастотный генератор. Он управляет частотой колебаний высокочастотного генератора на элементах DD1.3 и DD1.4. От этого получается, что схема работает на двух частотах попеременно. На слух смешанные колебания воспринимаются как «трель».

Звуковым излучателем является пьезоэлектрический капсюль ЗП-х (ЗП-2, ЗП-З, ЗП-18 или аналогичный) или высокоомный телефонный капсюль с сопротивлением обмотки более 1600 Ом.

Свойство работоспособности КМОП-микросхемы К561 серии в широком диапазоне напряжений питания использовано в звуковой схеме на рисунке 3.

Рис.3. Электрическая схема автоколебательного генератора.

Автоколебательный генератор на микросхеме K561J1A7 (логические элементы DD1.1 и DD1.2—рис.). Заполучает напряжение питания от схемы управления (рис. 36), состоящей из RC-зарядной цепочки и истокового повторителя на полевом транзисторе VT1.

При нажатии кнопки SB1 конденсатор в цепи затвора транзистора быстро заряжается и затем медленно разряжается. Истоковый повторитель имеет очень большое сопротивление и на работу зарядной цепи почти не влияет. На выходе VT1 «повторяется» входное напряжение— и сила тока достаточна для питания элементов микросхемы.

На выходе генератора (точка соединения со звуковым излучателем) формируются колебания с убывающей амплитудой до тех пор, пока напряжение питания не станет меньше допустимого (+3 В для микросхем серии К561). После этого колебания срываются. Частота колебаний выбрана примерно 800 Гц. Она зависит и может быть скорректирована конденсатором С1. При подаче выходного сигнала ЗЧ на звуковой излучатель или усилитель можно услышать звуки «мяуканья кошки».

Схема, представленная на рисунке 4, позволяет воспроизводить звуки, издаваемые кукушкой.

Рис. 4. Электрическая схема устройства с имитацией «кукушки».

При нажатия на кнопку S1 конденсаторы С1 и С2 быстро заряжаются (С1 через диод VD1) до напряжения питания. Постоянная времени разряда для С1 около 1 с, для С2— 2 с. Напряжение разряда С1 на двух инверторах микросхемы DD1 преобразуется в прямоугольный импульс длительностью около 1 с, который через резистор R4 модулирует частоту генератора на микросхеме DD2 и одном инверторе микросхемы DD1. Во время длительности импульса частота генератора составит 400— 500 Гц, при его отсутствии — примерно 300 Гц.

Напряжение разряда С2 поступает на вход элемента И (DD2) и разрешает работу генератора примерно в течение 2 с. В результате на выходе схемы получается двухчастотный импульс.

Схемы находят применение в бытовых устройствах для привлечения внимания нестандартной звуковой индикацией к происходящим электронным процессам.