Ruido lógico: el secuenciador cambiante tiene el ritmo

Logic Noise trata sobre el uso de circuitos lógicos para producir sonidos. Más bien un sonido agradable de escuchar y útil para hacer música. Esta semana vamos a raspar la superficie de uno de mis chips favoritos para usar y abusar de, bueno, casi cualquier cosa: el conmutador analógico 4051-8. Como sugiere el nombre, puede conectar ocho entradas y seleccionar una de ellas para conectarla a la salida. (Alternativamente, puede enviar una entrada a uno de los ocho destinos, pero no lo haremos aquí).

¿Por qué es esto genial? Bueno, imagina que quieres que nuestro oscilador toque ocho notas. Si investigó nuestra primera entrega, construyó un sonido abrasivo, pero un oscilador versátil. Le pedí que hiciera tapping manualmente en ocho resistencias diferentes o que girara un potenciómetro en ocho posiciones diferentes. Esta semana dejaremos que el 4051 se haga cargo de algunos de los controles, permitiéndonos hacer el botón más avanzado.

¿Por qué el 4051 es asombroso? Porque los proyectos de esta semana son el pináculo de un gran iceberg. Nada le impide conectar ocho reproductores de CD o radios a las entradas y cambiar rítmicamente entre ellos. O aplique ocho voltajes arbitrarios a cada entrada y pase a través de ellos a frecuencias de sonido, creando un sintetizador de tabla de ondas arbitrario de ocho pasos. Y el 4051 se combina maravillosamente bien con un microcontrolador si le gustaría agregar control por computadora a sus sintetizadores de ruido de onda cuadrada. Estas aplicaciones superan lo que hacemos hoy, pero es bueno ver el bosque y los árboles.

Campos secuenciados: el conmutador 4051

Hasta ahora hemos cambiado la resistencia en el bucle de retroalimentación de nuestro circuito oscilador suelto para controlar el tono. Pero, ¿y si ya no queremos controlar el tono a mano? Podemos transferir la selección de resistencia a un interruptor, por ejemplo. Así que sin más preámbulos, les presento el interruptor analógico 4051.

En la parte inferior derecha (pines 9, 10 y 11) están las tres entradas digitales que eligen de qué manera se activará el interruptor. Dependiendo del valor de estos tres bits, el pin común se conectará a cualquiera de los varios X-pins. A es el bit menos significativo y C es el más significativo. Entonces, cuando A = B = C = 0, el común está conectado a X0 y cuando A = B = 1 y C = 0, el común está conectado a X3.

La fuente de alimentación para este chip es un poco complicada, ya que tiene como objetivo mantener los voltajes negativos y positivos (analógicos) con el interruptor. En uso “normal”, conectaría VCC a + 5V, VSS a -5V y VEE a 0V, o la señal de tierra. Aquí es importante que los voltajes de VCC a VSS extiendan el rango de entrada, y VEE a VCC esté en el rango en cuestión para nuestras señales lógicas. Debido a que pasamos ondas cuadradas unilaterales (0V a 5V o 9V) a través de la ruta de retroalimentación, y usando el mismo rango de voltaje para nuestra señalización lógica, podemos conectar VSS y VEE a tierra.

El circuito

El circuito aquí construye todo lo que hemos hecho hasta ahora, así que busque el chip 40106 para osciladores, la calculadora binaria 4040 de la semana pasada para convertir la corriente del reloj en una calculadora binaria y, por supuesto, su interruptor analógico 4051.

Para este circuito, necesitaremos dos osciladores configurados en el 40106 como antes. A estos dos osciladores los llamaremos osciladores de "reloj" y "tono". El oscilador de reloj controlará el tempo e insertará su salida en la entrada del contador 4040. El oscilador de tono tendrá una serie de opciones para su resistencia de reacción, seleccionada por el chip 4051, y la salida del contador determina qué resistencia se selecciona. Esto significa que nuestro circuito se ve así:

De acuerdo, eso es una gran tarea de inmediato, pero se divide en partes familiares. A la izquierda, tenemos el circuito según el ejemplo del oscilador apilado: un oscilador variable que controla nuestro cálculo binario, que actúa como un divisor de reloj. En el extremo derecho, tenemos un oscilador suelto simple nuevamente, pero donde el reactivo dejaría salir al inversor, el circuito se divide en ocho resistencias individuales, pasa a través del interruptor y regresa a la salida del inversor para cargar el capacitor. Y este es el secreto. El interruptor selecciona cuál de las resistencias se usa para determinar el tono.

De hecho, construir este circuito como está escrito requiere mucho cableado y se pierde fácilmente. En su lugar, recomiendo comenzar con solo una de las resistencias de reacción y aumentar. Con una sola resistencia en su lugar, el oscilador de tono sonará solo durante 1/8 del ciclo. Comience ajustando el oscilador de tiempo con bastante lentitud y luego establezca un tono razonable en el oscilador de sonido. Ahora está listo para agregar otra resistencia a la secuencia. Y como consejo práctico de diseño, tenga en cuenta que, en última instancia, conectará de cinco a ocho resistencias del interruptor en el mismo punto. Asegúrese de dejar algo de espacio en su tablero para hacer estos enlaces.

¿Qué resistencias debería utilizar? Si tiene un suministro interminable de potenciómetros de 100K, esto es ideal. ¿Pero quién de nosotros lo hace? En cambio, en realidad es un desafío interesante tomar un puñado de valores de resistencia diferentes entre 10K y 100K al azar e intentar hacer algo musical con ellos. En la práctica, también tiene sentido dejar vacías algunas posiciones del interruptor. Esto rompe el ciclo de reacción y le da pausas musicales a su vez.

Las cosas se ponen realmente divertidas cuando rodeas las entradas a los bits de selección A, B y C. Como se diseñó, conectamos el bit menos significativo de nuestro contador a la posición del bit menos significativo en el interruptor y así sucesivamente. Esto nos da un conteo predecible hasta ocho. Es decir, usamos el contador como contador. (¡Oscedo!)

Una vez que tenga tres o cuatro resistencias conectadas, intente elegir otras divisiones de reloj como entradas. Por ejemplo, si usa una entrada de reloj relativamente rápida para el bit de selección A, obtendrá un trino más rápido entre dos notas (valores pares e impares de X) y una progresión más lenta a través de cuatro de estos pares. Hay tantos patrones aquí con los que simplemente experimentas.
Con ocho resistencias variables para configurar los tonos y muchas formas de controlar los patrones de ritmo, este diseño realmente no es tan malo. Esté preparado para pasar al menos media hora jugando después de haberlo construido.

Sincronización secuenciada

Hasta ahora hemos ganado mucho kilometraje debido a la difícil sincronización de un oscilador a otro y al cambiar el sello de la salida al cambiar la frecuencia (relativamente más alta) de un oscilador manualmente. Automaticemos eso.

Necesitaremos un oscilador más para la función de sincronización. (Bueno, el 40106 tiene seis inversores, ¿verdad?) Ahora el circuito consta de un oscilador de reloj para operar el contador y el interruptor, un oscilador síncrono controlado por el interruptor y un oscilador de tono que podemos controlar directamente para reproducir música. Tenga en cuenta que ahora controlamos manualmente el oscilador de sincronización del interruptor y el oscilador de tono.

Antes de sacar cosas de su placa, tenga en cuenta que puede configurar el oscilador alto del circuito anterior como un oscilador franco de este circuito (frecuencia más alta) muy fácilmente cambiando un capacitor menos valioso y dejando el resto del circuito en su lugar. . Cambie un límite de 0.01 uF por el oscilador síncrono y luego tome el límite de 0.1 uF que acaba de sacar y construya su oscilador alto con él. Conecte la salida del oscilador de tono a la entrada del oscilador síncrono con un diodo y una resistencia limitadora de corriente como lo hicimos la última vez. Sintonice el diseño de su amplificador a la salida del oscilador de sincronización y mejore.

Asegúrese de explorar la gama completa de frecuencias modulares de velocidad síncrona configurando el oscilador de reloj. Es bastante obvio operar la frecuencia de conmutación de sincronización alrededor de 2 Hz (120 BPM), pero suceden cosas realmente extrañas cuando la frecuencia de conmutación de la sincronización se acerca a las frecuencias de audio. Me gusta mucho este circuito.

Extensiones

Hay demasiadas formas de hacerlo con esta configuración de circuito.

Si quieres jugar con ritmos extraños, puedes usar ciclos asíncronos para impulsar los pines A, B y C. En lugar del diseño de un oscilador más contador que usamos aquí, construye tres osciladores aleatorios en el 40106 y úsalos como entradas al 4051. Obtendrá algunos patrones realmente distantes dependiendo de los períodos relativos de los distintos relojes. osciladores.

O puede mantener el contador en el circuito, pero proporcionarle una fuente de reloj irregular para que los pasos que dé se debiliten. Puede construir un reloj extraño usando diodos para combinar las salidas de varios osciladores con diferentes períodos. Usando la lógica de Mickey Mouse, puede Y A O A varios osciladores múltiples juntos frente al mostrador. A menos que tenga mucha suerte o sea inteligente, puede que no sea "musical", pero eso está en el oído del espectador.

En cualquiera de los dos ejemplos anteriores, reemplazar las resistencias dependientes de la luz (LDR) con las resistencias de reacción en los relojes le dará una locura variable dinámicamente a medida que cambia la cantidad de luz en la habitación. En realidad, esto puede ser muy bueno durante el día si le prestas atención y enciendes los relojes lo suficientemente rápido como para que el sonido sea una textura en evolución en lugar de una caja de música maníaca.

Pero ni siquiera necesita el contador para divertirse con el 4051. Poner dos de ellos uno al lado del otro (pin común a pin común) le da un interruptor de 8 × 8: una de las ocho entradas puede apuntar a cualquiera de las ocho resultados. Y puede repetir el circuito tantas veces como necesite rutas de señal simultáneas. Del mismo modo, dos 4051 en paralelo con una fuente de alimentación bipolar permiten un selector de entrada de ocho vías para su estéreo.

Próxima Sesión

En la próxima entrega trabajaremos en algunos circuitos de amplificadores y filtros usando chips CMOS. Para estos, necesitaremos un chip inversor diferente, el 4069UBE, que no tiene la histéresis incorporada del 40106. (Tenga en cuenta que la parte UB es importante; lo que estamos buscando es una salida gratuita). , diviértete y publica tus resultados en los comentarios.

• Thomas Barth dice:

  ¡sí! me encanta !!
  Reconstruyo esos circuitos en PSoC y genero los relojes a través de PWM, obtienen su entrada de un ADC que está conectado a Poti. Parece extraño al principio, pero de esa manera puedo reproducir "canciones" automáticamente.

  Ya tengo curiosidad por la próxima sesión;)

• davedarko dice:

  ¡Me gusta mucho esta serie de blogs y veo contenido creado por la-tecnologia.com!

• jaromirs dice:

  También me gusta esta serie. Gracias por ver estos artículos.

  • Elliot Williams dice:

    ¡Sí!

• echodelta dice:

  Los ocho botes deben ser botes de diez vueltas si es posible. Se pueden configurar y reorganizar lo más fácilmente posible.
  Este es el corazón del sonido Berlin Schule, similar a Tangerine Dream y otros durante más de 40 años.
  Este es el uso original del término secuenciador, antes de MIDI.

• tvall43 dice:

  alguien más piensa que https://www.youtube.com/watch?v=v56zL0c_08Q#t=164 suena mucho a https://www.youtube.com/watch?v=gKMW7E8tbGU?

  • Elliot Williams dice:

    ¡Vaya! Completamente involuntario, pero perturbador. Buena atrapada.

• MRE dice:

  Un cartel tiene que estar etiquetado con “ruido lógico” para que se pueda encontrar con el resto de la serie.

• Acedio dice:

  ¡Esta es definitivamente mi serie HaD favorita! Por favor, tráelos más lejos: D

• Dallas 2673 dice:

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• DerickHilliard dice:

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• davedarko dice:

  Me preguntaba por qué mis secuencias son tan rápidas en mi 4029 y acabo de ver que estás usando Q5-Q7. Tuve que encender el potenciómetro con una resistencia de 1M Ohm para acercarme a una velocidad interesante. Supongo que tendré que cambiar el valor del condensador incrementándolo para que funcione con los 100k Ohm nuevamente.

• vasco dice:

  Me preguntaba qué tendremos que cambiar en este circuito para que podamos conectar un dispositivo de audio externo (digamos algunos reproductores de CD o radios como mencionas) al 4051 para cambiar entre ellos. ¿Podría simplemente conectar la salida de sonido de cada dispositivo a cada entrada del chip y dejar el 40106/4040 como su reloj?

• Paul dice:

  ¿Tiene alguna idea de cómo usar el 4051 para activar diferentes circuitos de juego para niños?

  • Miguel dice:

    Transistores en IO0-IO7 para controlar los diversos sonidos y si hay alguna luz danzante, puede conectarlos para controlar el pin ABC

• Miguel dice:

  Jugando con easyeda y proyectando este esquema en un deseo de computadora, podría mostrarle solo la necesidad de comprarlo.