Управлять несколькими развязанными сопротивлениями синхронно

[Музыкант]

Здравствуйте, уважаемые мастера!
Должен предупредить, что к радиотехнике начал иметь большее отношение, чем подпаять наушники, только последние пару недель. А именно - собрал генератор синусоиды с обещанным отклонением 0,002% (лучший показатель в сети) по схеме: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=64011
Сочинил макет для платы, отзеркалил дорожки... Все эти материалы по генератору доступны здесь: https://cloud.mail.ru/public/sU2r/RB7gSvUYp

В схему особо вникать не нужно, т.к. нам нужна только левая часть схемы, а она, насколько я понял, общая для всех генераторов синуса, и вы все её прекрасно знаете: два ОУ, каждый из которых "поворачивает" сигнал на 90 градусов, а частота регулируется СДВОЕННЫМ потенциометром ЛОГАРИФМИЧЕСКОЙ (не анти!) конструкции "Б", который "заземляет" выводы из обоих ОУ синхронно.

А вопрос вот в чём.
Необходимо, условно говоря, сдвоенный логарифмический потенциометр заменить на одинарный линейный без искажений в работе схемы.

Объясняю, зачем это нужно.
В моём случае управлять частотой будет даже не потенциометр, а серия фоторезисторов с заслонками, т.к. делаю музыкальный инструмент, и звуковысотная каретка будет двигаться в очень широких пределах. К тому же, генератора будет два, с едва заметным расхождением, значит "потенциометр" нужен аж счетверённый - не хотелось бы тащить по 4 фоторезистора на каждую ноту. И в-третьих, опять же, фоторезисторы удобно расположить линейно, а нужен логарифм.


Первая мысль была самая простая: два резисторных оптрона, регулируем яркость параллельных светодиодов - передаём синхронно два развязанных сопротивления в два ОУ.
Плоха даже не только неточность оптрона, а прежде всего выяснилось, что фоторезистор, включённый вместо потенциометра изменения частоты, искажает звук. В этом месте уже идёт полусинусовая волна, и фоторезистор внедряет чужую гармонику, причём нелинейную. Последовательный конденсатор ничего не даёт, только дестабилизирует генерацию.
Ладно, второй вариант - что-то вроде токового зеркала... Для начала подключаем поверх потенциометра высокочастотный транзистор (под рукой множество 2Т603Б). Делаю простейшее управление для проверки, вот так. Подключаю пальчиковую батарейку. Работает! Регулирует! Но звук опять искажается, только иначе: становится более "наглым" и менее синусовым (что и в симуляторе видно, если увеличить номинал потенциометра). Подтяжка туда плюса батарейки или добавление последовательного конденсатора ситуации не исправляет; а как ещё сохранить синус? Наверняка есть множество решений и готовых схем; может, кто надоумит? На транзисторах есть решение, но оно тоже даёт плохой синус - может, его поправить? Думал даже привязать готовую микросхему типа К174УН12, сделанную специально для двухканальной регулировки громкости, но у нас нет явного Входа и Выхода, а есть простое заземление двух каналов, а там в типовой схеме включения уже последовательные конденсаторы (которых генератор, как мы выяснили, не любит) и куча обвязки. Цифровые регуляторы типа LM1972 с программированием чипов прошу не предлагать, это слишком сложно, и вообще я хочу оставить схему чисто аналоговой. Вообще я изучил вопрос, прежде чем создавать тему, но апробация всех вариантов привела в тупик.

И ещё. Заодно надо бы организовать перевод в логарифмическую прогрессию (вроде ток коллектора зависит от напряжения экспоненциально, а другим транзистором можно это обратить в логарифм?). И, наконец, регулировка частоты должна быть точной, поэтому если добавлять, к примеру, оптрон, то хотелось бы с обратной связью. Приблизительно я представляю такую схему, но упёрся в то, что не знаю, как подключить транзистор, чтобы он не портил звука. Кстати, как видно на видео, несинхронное движение ползунков вообще не портит звучания (это даже странно!), то есть теоретически можно смириться с регулировкой одним потенциометром, с сильным сужением диапазона. Но генератора будет два, и как минимум их коммутировать тоже придётся. Так уже всё одним махом бы!

[vem566]

Любой полупроводниковый элемент - элемент нелинейный. И фоторезистор такой же полупроводниковый нелинейный элемент, как транзистор. Так что этот путь в никуда.
Вывести полупроводник на линейный участок конечно можно, но диапазон линейного участка узкий. Кроме того, в этой схеме нужно именно активное сопротивление.
Может есть смысл посмотреть в сторону моторизированных потенциометров, или что то подобное изобразить самому.

серия фоторезисторов с заслонками

Эти заслонки кто то же будет двигать.

[u37]

Самый простой вариант - а-ля терменвокс - ВЧ генератор СИНУСА с перестройкой и снижение до ЗЧ гетеродином.
Альтернатива - ГУН треугольника с последующим сглаживанием на нелинейности диодов. https://mysku.club/blog/aliexpress/98434.html Уровень искажений низкий, но не для музыкантов.
Понятно, что не ваш уровень, поэтому просто займитесь чем-то другим. ))

[Муркиз]

Есть ещё регуляторы на полевых транзисторах. И при соблюдении уровней сигнала в пределах линейного участка сигнал не искажают.

[Музыкант]

[uquote="vem566",url="/forum/viewtopic.php?p=4795924#p4795924"]Любой полупроводниковый элемент - элемент нелинейный.[/uquote]
Линейность и не нужна (тем более что нужна логарифмичность), фоторезисторы можно выстроить под любой график и даже под логарифм, если постараться (заслонку искривить, а фоторезисторы регулировать подгибкой и подстроечниками), хотя это и кропотливо.

[uquote="vem566",url="/forum/viewtopic.php?p=4795924#p4795924"]Кроме того, в этой схеме нужно именно активное сопротивление.[/uquote]

Ага, теперь понятно! Вот это существенно.
Нет, ну можно и потенциометром, например по принципу настройки в старом приёмнике, только наоборот: каретку двигаем, а потенциометр на верёвочках крутится, но только неточно ведь это, и тяжело будет двигать.

А бывает ползунковый потенциометр длиной ну хотя бы 50 см и логарифмической "Б" характеристики? (и как минимум сдвоенный) И который легко перемещать. И достаточно долговечный. Если бывает, это самое простое решение! Пусть даже раз в месяц его менять. Я не нашёл такого, а только проволочный советский, но он тяжёлый, одинарный, линейный и тугой (и с индуктивностью).

[Динозавр]

Музыкант, --- фоторезистор, включённый вместо потенциометра изменения частоты, искажает звук. В этом месте уже идёт полусинусовая волна,---
В Собранной схеме фоторезистор R9 не искажает и не привносит.?
полусинусовая на резисторе (фото) установки частоты- явный косяк сборки.
Фоторезистор - самый линейный из аналоговых регуляторов, симметричен для +/-, и он - активное сопротивление .

---К тому же, генератора будет два, с едва заметным расхождением,---
Если это амплитудное вибрато, то 5-10 Гц на 1000 это 0,5-1%.
Такая точность согласования оптронов нереальна.

[Музыкант]

[uquote="u37",url="/forum/viewtopic.php?p=4796000#p4796000"]Самый простой вариант - а-ля терменвокс - ВЧ генератор СИНУСА с перестройкой и снижение до ЗЧ гетеродином.
Альтернатива - ГУН треугольника с последующим сглаживанием на нелинейности диодов.[/uquote]

За ссылку, кстати, спасибо! Собрать этот конструктор мне уже влегкую. Но там много менять надо. Было бы что-то посерьёзней и полинейнее...
Терменвокс очень капризный (у меня есть) и всегда меняет строй, даже фирменные, поэтому он лишь для гениев. А моя задача - сделать что-то подобное, но для смертных, на котором научиться играть ХОРОШО под силу каждому. Поэтому будет указатель, и высота звука всегда должна строго соответствовать положению ползунка (каретки). Как видим, на ёмкостях это исключено - только сопротивление (а что может быть точнее?).

Генератор синуса, что я собрал, мне очень нравится: стабильный, от температуры не плывёт, звучание превосходное, только надо ещё подправку громкости от высоты, но это уже на оптроне я даже сам сделаю, там точность не важна. А вот переводить меандр/треугольник в фиговый синус, а ля советские синтезаторы, ну очень не хочется. Хотя у Электроники ЭМ-14 звук великолепный. Но её генератор не регулирует частоту в широком диапазоне (проверял) - портит звук на краях. Хотя теперь вот приходит идея: генератор меандра (или треугольника, что там у неё) сделать свой, с широкой регулировкой, а на фильтрацию пустить его в Электронику и получить хороший синус. Это выход! Надо сравнить её звук с нашим генератором.

Почему я так ухватился за фоторезисторы? Когда-то я перепаял у ЭМ-14 все контакты на оптопары - в результате клавиши реагируют на глубину нажатия! Это оооочень здорово получилось. И совершенно без порчи звука. На других синтезаторах так не получится.

Добавлено after 23 minutes 10 seconds:
Re: Управлять несколькими развязанными фоторезистор, включён
[uquote="Динозавр",url="/forum/viewtopic.php?p=4796098#p4796098"]В Собранной схеме фоторезистор R9 не искажает и не привносит.?[/uquote]
Не искажает, т.к. там фоторезистор лишь для обратной связи ОУ по силе, через него не проходит волна. Для пробы я его замыкал, и звук оставался (при определённой регулировке подстроечника R7). Он функционально похож на подстроечник R7 и служит лишь для согласования схемы.

[uquote="Динозавр",url="/forum/viewtopic.php?p=4796098#p4796098"]Если это амплитудное вибрато, то 5-10 Гц на 1000 это 0,5-1%.
Такая точность согласования оптронов нереальна.[/uquote]
Вы очень точно поняли насчёт вибрато. И про оптроны я понял. Значит, пусть будет один генератор, а пускать его потом в фирменный ревербератор-хорус, да и дело с концом. А два потенциометра одного генератора согласовывать точно не требуется, оптроном подойдёт. А совпадение ноты с "указкой" иногда подстраивать вручную, по мере износа оптрона: ведь настраивают ВСЕ музыкальные инструменты.

Добавлено after 4 minutes 3 seconds:
[uquote="Муркиз",url="/forum/viewtopic.php?p=4796062#p4796062"]Есть ещё регуляторы на полевых транзисторах. И при соблюдении уровней сигнала в пределах линейного участка сигнал не искажают.[/uquote]

Так-так-так!!! Вот это интересно! Буду изучать и пробовать! Отпишусь!
(хотя ведь должно быть активное сопротивление? Но ведь оное не грех и добавить параллельно, в помощь транзистору. Попробую на практике! Спасибо!)

[HochReiter]

фоторезистор, включённый вместо потенциометра изменения частоты, искажает звук. В этом месте уже идёт полусинусовая волна,

Возможно, это был не фоторезистор, а фотодиод? ВАХ фоторезисторов линейна в широких пределах, вплоть до самопрогрева.

собрал генератор синусоиды с обещанным отклонением 0,002%

Зачем? Синус для музыкального инструмента не годится, разве что для камертона.

И ещё. Заодно надо бы организовать перевод в логарифмическую прогрессию (вроде ток коллектора зависит от напряжения экспоненциально, а другим транзистором можно это обратить в логарифм?). И, наконец, регулировка частоты должна быть точной,

Есть куча схем генераторов, управляемых напряжением, где обе эти проблемы решены. Типовой узел многих синтезаторов, всё уже придумано до нас.

[Музыкант]

Нет, именно фоторезистор, из тех, что я ставил на клавиши и они работают там превосходно. Пробовал и советский в стекле, и импортный голый, - да, теоретически они должны работать хорошо, но на практике они вклинивают какой-то тихий паразитный тон, который ещё и нелинейно меняется с изменением высоты звука, т.е. это даже не гармоника. И чем ярче светишь (повышая ноту), тем паразитный тон сильнее. Если параллельно фоторезистору ставить простой резистор, паразит слабее, но и диапазон регулировки сужается. Очень уж чуткий это узел оказался в генераторе.

[uquote="HochReiter",url="/forum/viewtopic.php?p=4796120#p4796120"]Зачем? Синус для музыкального инструмента не годится, разве что для камертона.[/uquote]
В смысле, СРАЗУ-СИНУС не годится, а нужно делать сперва угловатый сигнал, а потом его в синус ПЕРЕВОДИТЬ, как на всех синтезаторах? Вы об этом? Возможно, в конечном итоге так и сделаю. А синус не годится почему? Именно по причине сложной перестройки? Или есть ещё причины?

[Муркиз]

Основная причина в том, что чистый минус очень неприятен на слух. Так же, как и чистая гармоническая модуляция его вторичным тоном.

[Музыкант]

А что приятнее на слух?
(Кстати, у меня всё равно не чистый синус, слышу гармоники. Но это и не плохо. Регулятором тембра можно гармоник слегка добавить. Регулятор тембра последователен с подстроечным резистором R7 согласования схемы.)

Конечно, в идеале - возможность добавлять органные гармоники, как в ЭМ-14, и "утеплять" звук. А для этого нужны делители, а для этого - меандр... Всё это я понимаю. Но и единичный тон, как в терменвоксе, особенно сдвоенный в почти-унисон, имеет свои неповторимые плюсы именно для гомофонной мелодии. В полифонии, конечно, такое недопустимо, т.к. будет муть.

В моём случае предполагается мелодический гомофонный инструмент, кардинально отличающийся от синтезаторов способом исполнения (без клавиатуры). Среднее между синтезатором и терменвоксом.

Добавлено after 11 minutes 47 seconds:
[uquote="Муркиз",url="/forum/viewtopic.php?p=4796128#p4796128"]Так же, как и чистая гармоническая модуляция его вторичным тоном.[/uquote]
В смысле подмешивание октавы (первой гармоники)? А должны быть гармоники и остальные?
Я понял, о чём Вы. А тогда вопрос в лоб: терменвокс - это чистый синус?

[u37]

Освойте программирование ARM и сделайте _что_хотите_ и _как_хотите_ с хорошим качеством звука. В любом stm32 есть шина I2S, DMA и легко подобрать с достаточным количеством ресурсов под задачу.
Сейчас вы хотите ползунок на шторке, потом начнете бороться с фоновой засветкой и шумом 100 Гц в самый подходящий момент (который в-принципе не убирается) и т.д. и т.п. Аналоговыми средствами сие не делается - и время керосинок ушло и функционал получить проще. Если лень крутить на stm32, у аналога есть весьма нескучные DSP с готовыми библиотеками функций.

Так что, закапывайте вы свой каменный топор.

[HochReiter]

какой-то тихий паразитный тон, который ещё и нелинейно меняется с изменением высоты звука, т.е. это даже не гармоника.

Если не гармоника, то что? Нелинейность ничего, кроме гармоник, создать не может. Может, вы освещаете фотодиод светильником с большим коэффициентом пульсаций?У вас осциллограф есть?

А синус не годится почему? Именно по причине сложной перестройки? Или есть ещё причины?

Он некрасивый. Звук любого музыкального инструмента - куча обертонов (в электромузыкальном их заменяют гармоники) Чистый синус неестественный. Кстати, небольшое количество гармоник маскируется основным тоном и незаметно. Евгений Петров (автор синтезатора, схема была в "Радио" начала 90-х) рассказывал, как он демонстрировал свой усилитель (то ли микрофонный, то ли ещё какой предварительный) У него был регулятор искажений, многие не понимали, что это такое: крутишь ручку, а ничего не меняется.
В синтезаторах тональный сигнал имеет кучу гармоник, нужные вырезаются фильтром, как и генератор, управляемый напряжением.

А тогда вопрос в лоб: терменвокс - это чистый синус?

Нет. У некоторых терменвоксов есть даже регулятор тембра (нелинейности).

Регулятором тембра можно гармоник слегка добавить.

Нельзя: регулятор тембра - линейная штука.

инструмент, кардинально отличающийся от синтезаторов способом исполнения (без клавиатуры).

Замените клавиатуру регулируемым источником напряжения, всё остальное оставьте без изменения - и получите желаемое.
Слышали музыкальный инструмент "Модулин"? На ютубе есть видео, возможно, не только на ютубе.

[Муркиз]

Терменвоксы тоже разные бывают. Простые только синус гонят, правда те, что решены смешение тонов опорного и переменного, вторую гармонику таки добавляют. А последнее имеют ещё и добавочные модуляторы, в том числе под тембровую окраску некоторых музыкальных инструментов.

[muravei_]

[uquote="Музыкант",url="/forum/viewtopic.php?p=4796129#p4796129"]Среднее между синтезатором и терменвоксом.[/uquote]

Ну , таки, и сделайте среднее . К чему изобретать квадратноколесный лесипед?
Возьмите терменвокс , присоедините к нему преобразователь частота -напряжение и подключите к ГУНу вместо клавы.
Или можно проще , стабильный ВЧ генератор , антенна , детектор- ГУН синтезатора.
Человек-исполнитель войдет в состав емкостного делителя с выходом генератора .

[HochReiter]

Насколько я понял, ТС хочет примерно такое: https://doepfer.de/R2M.htm

[Муркиз]

О! А хвостом играть можно будет ? Пусть он тоже делом занимается ...

[mickbell]

Один уже играл хвостом на фортепиано...
Мне вот непонятно, в чём преимущество такого вот звукоизвлечения (я имею в виду, конечно, не пианиста, играющего хвостом, а сабж) в сравнении с тем, что предоставляют современные музыкальные инструменты.

[Музыкант]

МОДУЛИН - пребольшое спасибо за этот материал! Это ОЧЕНЬ близко к тому, что я задумал. Даже он самый в чистом виде совершенно бы меня удовлетворил (у меня несколько иной замысел по технике исполнения, ближе к классике и к органному принципу, но по результату возможностей и простоте освоения - очень похожий. На записях звук его электронный накрученный мне не понравился, но ясно, что звук настраивает исполнитель.)
Сравнил звучание чистого тона аналогового синтезатора (с отключёнными гармониками) и моего синусного генератора; синтезатор победил, и «чистый синус» у него чище, звук вкрадчивей (это не считая добавления гармоник). В ЭМ-14, судя по схеме, меандр одного тона преобразуется сперва в какую-то ступенчатую синусоиду, а она уже сглаживается в чистую.
Вы все меня убедили не связываться с синусовым генератором и следовать классической схеме синтезаторов.

[uquote="HochReiter",url="/forum/viewtopic.php?p=4796151#p4796151"]Может, вы освещаете фотодиод светильником с большим коэффициентом пульсаций?У вас осциллограф есть?[/uquote]
Светил лампой накаливания и светом из окна, а мой осциллограф - ухо (к примеру, при настройке фортепиано вслушиваешься в такие тонкости волн, которые вряд ли схватит осциллограф). Слышно же, когда гармоника повышается синхронно с повышением тона, как его составляющая, а когда - повышается-таки с повышением тона, но по своим правилам, то есть куда попало и совсем негармонично - это я и называю паразитным тоном.

Нельзя: регулятор тембра - линейная штука.

Я имел в виду свой регулятор согласования схемы, последовательный с её подстроечным резистором, т.е. регулятор искажений, который я подписал как регулятор тембра, а конечно же не эквалайзер. Но и этот регулятор искажений удовлетворительно работает в довольно узком диапазоне и чуть что норовит сделать звук железным.

В общем, всех благодарю, особенно HochReiter, сказавшего столько всего по существу. И про модулин, и про замену клавиатуры... Начну с проб на основе готового синтезатора, а там видно будет.

[HochReiter]

Светил лампой накаливания и светом из окна,

Есть разница? О том, что у светового потока лампы накаливания есть пульсации, я узнал в школе. Когда я учился, в кабинетах ещё были кинопроекторы, звук записан оптическим способом. Если открыть крышку, осветить фотоэлемент лампами накаливания - появлялся фон 100 Гц. Если выключить свет и открыть шторы - фона не было.

а мой осциллограф - ухо (к примеру, при настройке фортепиано вслушиваешься в такие тонкости волн, которые вряд ли схватит осциллограф).

Обзаведитесь, полезная штука. Чтобы понять, чего вам надо, какой сигнал "чище", а какой - "вкрадчивей". При настройке фортепиано, скажем, вслушиваешься не в какие-то "тонкости волн", а в биения между обертонами. К примеру, квинта, соотношение частот 2:3, настройщик добивается совпадения третьего обертона низшей частоты и второго - верхней. 440*3=660*2 = 1320 Гц. Или 440*3=1320, а 666*2=1332 = 1320+12, прекрасно слышимые 12-герцовые биения. А когда квинта почти чистая, низкочастотные биения почти не слышны, настройщик вслушивается в более высокие гармоники. Всё по науке, никакой мистики. Но: нет гармоник - нет совпадения. Послушайте, как звучат 440 и 666 Гц, синус и прямоугольник. В случае с синусом биения почти не слышны. Потому и не годится синус для музыки - звук "тупой". Прямоугольник тоже не годится: в его спектре (An= k/n) слишком мало гармоник с низкими номерами, звук бедный, но слишком много - с большими, звук звенящий. И всё это слышно ушами и видно осциллографом.

Слышно же, когда гармоника повышается синхронно с повышением тона, как его составляющая, а когда - повышается-таки с повышением тона, но по своим правилам, то есть куда попало и совсем негармонично - это я и называю паразитным тоном.

Гармоника не может быть негармоничной по определению. Обзаведитесь осциллографом.

(у меня несколько иной замысел по технике исполнения, ближе к классике и к органному принципу,

У органа клавиши, у классической скрипки гриф, а вам что надо?