Музичні синтезатори серії УМС

Мікросхемні музичні синтезатори розроблені для відтворення фрагментів музичних творів у будильниках електронних годинників.

УМС7-01

Мікросхеми серії УМС виготовлені за технологією КМОП, що забезпечує їх високу економічність.

Виробник: "Интеграл", м. Мінськ.

Структура УМС

Структурна схема УМС

Основний вузол приладу — це постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ), в який на заводі-виробнику записують у кодовому вигляді кілька (до восьми) різних мелодій. Багато синтезаторів, окрім мелодій, здатні відтворювати переривчастий звуковий сигнал у вигляді послідовності коротких тональних посилок.

Цоколівка мікросхеми

1. вихід 1 звукового сигналу (OUT1);
2. загальний та мінусовий вивід живлення (GND);
3. вхід сигналу керування вибором режиму (ВР);
4. вхід сигналу керування вибором програми (ВП);
5. плюсовий вивід живлення (VCC);
6. вхід сигналу керування вибором мелодії (ВМ);
7. вивід генератора для підключення резистора або кварцового резонатора; вхід напруги тактової частоти зовнішнього генератора (ZQin);
8. вивід генератора для підключення резистора або кварцового резонатора; вихід генератора (ZQout);
9. вхід сигналу прискореного контролю (ПК); (вход сигнала ускоренного контроля, УК);
   
10. вільний;
11. вільний;
12. вхід сигналу зупинки відтворення мелодії (Стоп);
13. вхід сигналу, що вмикає відтворення мелодії (Пуск);
14. вихід 2 звукового сигналу, протифазного по відношенню до виходу 1 (OUT2).

Цоколівка мікросхеми УМС

Робота синтезатора УМС

Роботу синтезатора тактує вбудований генератор тактових імпульсів. Основні елементи тактового генератора розташовані на кристалі синтезатора, а навісними можуть бути або кварцовий резонатор частотою 32'768 Гц в одних приладах, або резистор — в інших. При роботі синтезатора у складі електронного годинника власний тактовий генератор не потрібен, оскільки тактові імпульси надходять ззовні від генератора годинника.

Група	Номінальна напруга живлення, В	Тактовий генератор
УМС7	3±10%	Або з навісним кварцевим резонатором (при 0 на виводі ВР), або робота з зовнішнім тактовим генератором (при 1 на виводі ВР)
УМС8	1.35-2
УМС9		RC-генератор з навісним резитором
УМС10		Генератор з навісним кварцевим резонатором
УМС11	3±10%
УМС14	1.35-2	RC-генератор з навісним резитором
УМС15

Залежно від типу синтезатора структура тактового генератора може змінюватися. Для окремих мікросхем може знадобитися добірка навісного резистора. Необхідний режим роботи тактового генератора встановлюють подачею напруги відповідного рівня на вивід ВР. Наприклад, для роботи із зовнішнім тактовим генератором на вивід ВР подають високий рівень (з'єднують його з плюсовим проводом живлення); при використанні власного генератора на вивід ВР подають низький рівень.

Щоб синтезатор, під'єднаний до джерела живлення, почав відтворювати мелодію, необхідно подати імпульс високого рівня на вивід Пуск. Для повного відтворення мелодії (режим "Будильник") тривалість пускового імпульсу має бути більшою — 0,1...0,5 с.

Якщо пусковий імпульс короткий — у межах 60...62 мс — звучить лише короткий фрагмент мелодії. Ця властивість синтезатора використовується в електронних годинниках для звукової індикації початку кожної нової години.

Якщо вивід Пуск з'єднати з плюсовим проводом живлення — безперервно повторюватиметься звучання першої мелодії від початку до кінця, аж до вимкнення живлення.

Щоб зупинити відтворення мелодії (вимкнути будильник), потрібно подати короткий імпульс напруги високого рівня на вивід Стоп синтезатора. Якщо вимикати будильник не потрібно, зупиняючий імпульс можна не подавати — будильник вимкнеться сам.

При повторному поданні пускового імпульсу зазвучить та ж мелодія (а не чергова). Щоб перейти на наступну мелодію, потрібно, до завершення попередньої, подати імпульс високого рівня на вивід ВМ.

Таким чином можна прослухати весь "репертуар" того чи іншого синтезатора, після чого почнеться повторення.

Винятком є мікросхеми УМС7-06, УМС8-06, УМС10-56, УМС11-56, в яких записана одна тривала безперервна послідовність музичних фрагментів.

Тривалість імпульсу, який необхідно подавати на вивід ВМ, не повинна бути меншою за 35 мс.

Окрім зазначених функцій, у синтезаторах присутня функція вибору програм:

1. Перша програма — за командою "Пуск" починає звучати перша мелодія.
2. Друга програма — звучання починається не з першої, а з другої за рахунком мелодії.

Ця функція в музичних будильниках дозволяє використовувати різні мелодії для будильника та індикації початку кожної години. У другій програмі перша за списком мелодія "переходить" на останнє місце.

Перша програма працює при подачі на вивід ВП високої напруги. Якщо цей вивід з'єднати з загальним проводом, синтезатор перейде на другу програму. При одночасній подачі високого рівня відразу на виводи Пуск та ВМ синтезатор повернеться до першої програми.

Для керування синтезатором зазвичай до ланцюгів виводів Пуск, Стоп, ВП, ВМ, ВР вводять відповідні контактні групи. Можна також формувати керуючі імпульси за допомогою вузлів цифрової техніки.

Увімкнення мелодії подачею напруги живлення синтезатора забезпечує найекономніший режим його роботи, але при цьому звучатиме лише початкова мелодія. Введення перемикача до ланцюга виводу ВП дозволить програвати ще й другу мелодію.

При подачі перемикаючої напруги на вивід ВП під час звучання мелодії вона буде відтворена повністю, після чого синтезатор одразу ж відтворить повністю другу мелодію і лише тоді зупиниться.

Технологічний вивід ПК (вход сигнала ускоренного контроля, УК) служить для прискореного відтворення вмісту пам'яті синтезатора під час заводського контролю справності приладів. Цю роботу виконують на спеціальній апаратурі.

У типовому варіанті включення синтезатора вивід ПК слід з'єднувати з плюсовим проводом живлення. Іноді його залишають вільним, але через дію імпульсних перешкод це може призвести до появи спотворень у звучанні у вигляді прискореного нерозбірливого відтворення фрагментів.

Сигнальні виходи 1 та 14 синтезатора протифазні, що дозволяє збільшити амплітуду вихідного сигналу і підключати п’єзовипромінювач із серії ЗП. У режимі "Стоп" напруга на виході OUT1 має низький рівень, а на виході OUT2 — високий.

При одночасній подачі сигналу високого рівня на виводи 12 (СТОП) та 6 (вибір мелодії) - відбувається скидання до початкового стану: мелодія 1 для першої програми та мелодія 2 для другої.

У мікросхем з напругою живлення 3 В вихідний струм сигнальних виходів відносно плюсового та загального проводів становить не менше 3 мА. Та ж характеристика для інших мікросхем — 0.3 мА.

Синтезатори груп УМС7 та УМС11 у режимі "Стоп" споживають від джерела живлення з напругою 3.3 В струм не більше 5 мкА; у режимі синтезу мелодії — не більше 200 мкА, а мікросхеми груп УМС8-УМС10 (при напрузі живлення 2 В) — не більше 10 та 100 мкА відповідно (для окремих синтезаторів груп УМС9, УМС14 та УМС15 — до 500 мкА).

Робочий температурний діапазон мікросхем становить від -10 до +55°C.

Типова схема підключення

Мікросхема УМС підключення

• виводи 1 та 14 підключені напряму до п'єзодинаміка (пищалки, баззера, буззера). Ви також можете вивести звук на звичайний динамік потужністю до 0.5 Вт, для цього потрібно використати звичайну схему підсилювача на одному транзисторі, використовуючи при цьому лише вивід 1.
• вивід 3 (вибір режиму тактового генератора) підключено до землі - означає, що в схемі використовується навісний кварцевий резонатор
• вивід 4 (вибір програми) підключено до VCC - означає, що мікросхема повинна використовувати першу програму, тобто перша мелодія з ПЗУ буде програватися першою. Це не принципово, можна підключити цей вивід до землі, головне, щоб він не висів без підключення і випадкові наводки напруги на ньому не змінювали програму.
• вивід 6 (вибір мелодії) потрібно притягнути до нуля, щоб випадкові наводки напруги не змінювали мелодію
• вивід 9 (прискорене керування) підключено до VCC, щоб випадкові наводки напруги не запускали прискореного керування та не спотворювали мелодій
• виводи 12 (стоп) та 13 (пуск) притягнуто до землі, щоб випадкові наводки напруги не вмикали та не вимикали програвання мелодії
• в даному випадку використаний перемикач між ПУСК та СТОП, таким чином в режимі ПУСК мелодія буде грати безперестану, доки перемикач не буде переведено в режим СТОП. Це не принципово, ви можете використати звичайну кнопку для вивода ПУСК, але майте на увазі, що якщо ви хочете, щоб мелодія програвалася повністю - потрібно або довго (до секунди) тримати кнопку, або додати до схеми конденсатор, який буде утримувати за вас потрібну напругу на виводі та резистор, який повинен розрядити цей конденсатор за час поки грає мелодія.