Eine Musiknote wird durch ihre Frequenz, Amplitude und Klangfarbe definiert. Vor langer Zeit stellte Pythagoras durch Messung der Länge schwingender Saiten fest, dass es ein einfaches Verhältnis zwischen den Frequenzen verschiedener Musikklänge gibt.
Beispielsweise schwingt der Ton A (im deutschsprachigen Raum LA) insbesondere in der dritten Oktave genau mit der Frequenz von 440 Hz, und zwar so stark, dass er Stimmgabeln oder... als Referenz für den Ton dient hören, wenn Sie Ihren Telefonhörer abheben.
Der Bereich der für den Menschen hörbaren Frequenzen ist variabel und hängt von physiologischen Faktoren ab; Ein Klavier kann mit seinen 88 Tasten im Frequenzbereich von etwa 27 Hz bis 4000 Hz schwingen.
Die Amplitude einer Note entspricht gewissermaßen ihrer Lautstärke, also der vom Zuhörer wahrgenommenen Schallintensität. Gelegentlich werden italienische Begriffe wie „forte“, „pianissimo“ usw. verwendet, um die Dynamik in Partituren näher zu spezifizieren.
Selbst wenn verschiedene Instrumente genau dieselbe Note spielen würden, ist es leicht zu verstehen, dass die Klangfarbe des abgegebenen Klangs zwischen einer Flöte und einem Klavier, einer Violine und einem Jagdhorn ganz unterschiedlich ist.
Wir erheben nicht den Anspruch, Ihnen ein Mittel zu bieten, das mit den großartigen elektronischen Instrumenten, die auf dem Markt erhältlich sind, mithalten kann.
Für interessierte Laien scheint es jedoch möglich, einen kleinen Notengenerator zu bauen, der den charakteristischen „gezupften“ Klang einer Saite, beispielsweise einer Gitarre, oder auch der angeschlagenen Saite eines Klaviers perfekt nachahmt.
Die Einzigartigkeit dieser Noten liegt in ihrer Kombination aus scharfem Anschlag und allmählichem Abklingen: Wir bezeichnen dies als gedämpfte Schwingung, ähnlich einer Saite, die gezupft wird und vibriert, bis sie vollständig zum Stillstand kommt.
Da wir kein Modulationsgerät wie in elektronischen Instrumenten (VCA) implementieren möchten, begnügen wir uns damit, eine einstellbare Sinuswelle zu erzeugen, die allmählich abklingt.
Ein solches Signal kann auch zur Simulation der verschiedenen Schlaginstrumente (DRUMS) verwendet werden, die beispielsweise in der standardisierten MIDI-Nomenklatur von Synthesizern vorkommen: Trommeln, Snares, Fässer usw., vorausgesetzt natürlich, dass eine ausreichende Verstärkung und ein Grundgenerator vorhanden sind für jedes nachzuahmende Instrument stehen zur Verfügung.
Der Grundschaltplan lässt sich mit ein paar vorsichtigen Anpassungen leicht anpassen. Jeder Generator kann durch einen Druckknopf oder, noch besser, einen durch einen Stock aktivierten Öffnerkontakt ausgelöst werden!
Schaltungsbeschreibung
Der vorgeschlagene Schaltplan ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Das Herzstück der Schaltung ist ein klassischer Doppel-T-Oszillator, der seinen Namen aufgrund der charakteristischen Anordnung bestimmter Komponenten trägt.
Der erste obere Zweig des T wird durch die Elemente P1 + R3, R4 + P2 und C4 gebildet. Der zweite Zweig besteht aus C5, C6 und R5 + P3.
Oszillation tritt auf, wenn P1 + R3 gleich P2 + R4 ist und für eine bestimmte Position des einstellbaren P3.
Die resultierende Wellenform ist eine Sinuswelle mit einer signifikanten Amplitude und einer Grundfrequenz, die durch die Kondensatoren in den Zweigen des Doppel-T bestimmt wird.
Die Beziehung, die diese Frequenz ausdrückt, kann wie folgt angenähert werden: f in Hertz = 1 / 2π√(P1 + R3) * (R5 + P3) * Cb * C4.
Der Ausgang des Oszillators wird über den Kondensator C7 zum Transistor T1 geleitet, der durch die eingeführte Invertierung und die Rückkopplungsverbindung zwischen dem Kollektor von T1 und dem anderen Ende des Doppel-T eine kontinuierliche Schwingung aufrechterhält.
Der Trick besteht darin, die Oszillatorstufe so einzustellen, dass sie nicht spontan schwingt, sondern durch einen einzelnen positiven Impuls, der in unserem Diagramm von einem einfachen monostabilen Flip-Flop erhalten wird.
Die vorgeschlagene klassische Schaltung verwendet zwei NOR-Gatter und liefert an der ansteigenden Flanke des Eingangs ein sehr kurzes positives Signal, das ebenfalls einzigartig ist und kein unerwünschtes Prellen aufweist.
Diode D1 legt diesen Impuls an einen Zweig des Doppel-T-Oszillators an und löst so eine gedämpfte Schwingung aus, die vor der Verwendung angepasst werden muss.
Dauer und Frequenz des Signals sind variabel, und genau das ist der Hauptvorteil der Schaltung: Sie kann unterschiedlichste Klänge erzeugen: tief, hoch, lang oder kurz, ähnlich einem Saiteninstrument.
Die Anpassung dieser Phase ist entscheidend und erfordert viel Geduld. Das nutzbare variable Signal ist recht bescheiden und erst nach Verstärkung hörbar.
Die folgende Abbildung zeigt eine einfache Verstärkerstufe, die einen kleinen integrierten Schaltkreis in einem 8-Pin-DIL-Gehäuse verwendet, der bei einer Spannung von 12 V eine maximale Leistung von 2 W liefern kann.
Wir fassen die wesentlichen Eigenschaften dieses sparsamen Audioverstärkers in einer kleinen technischen Box zusammen.
Der einstellbare P4 dient als Lautstärkepotentiometer, während der Kondensator C11 die Bandbreite bestimmt, hier begrenzt auf Frequenzen unter 7 kHz. Die konstante Verstärkung unseres Klasse-B-Verstärkers hängt von den zugehörigen Komponenten R11 und C10 ab.
Das verstärkte Signal wird über den Kondensator C13 zum Lautsprecher geleitet und dort ausgegeben. Während Sie mit dieser rudimentären Lösung den erzeugten Klang genießen können, kann sie hinsichtlich spektakulärer Ergebnisse nicht mit der Leistung einer Hi-Fi-Anlage mithalten.
Konstruktion
Die Leiterplatte (PCB) für diese Klangeffektgeneratorschaltung für Klaviergitarre hat bescheidene Abmessungen und wird wie in der Abbildung unten gezeigt mit der von Ihnen gewählten Methode im Maßstab 1 wie üblich reproduziert.
Nach dem Ätzen werden die Komponenten gemäß dem in der Abbildung unten gezeigten Layout montiert, wobei zwei horizontale Riemen nicht vergessen werden sollten. Zusätzlich empfehlen wir die Verwendung eines Sockels für die integrierten Schaltkreise.
