專利名稱：全和音高性能系列電子鋼琴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開發(fā)電子鋼琴專用音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路，對(duì)其擴(kuò)展應(yīng)用能制成49鍵、61鍵、73鍵、88鍵、96鍵的全音域全和音系列電子鋼琴。
經(jīng)檢索有關(guān)專利文獻(xiàn)，沒有與本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)相同的電子鋼琴。市售的“雅馬哈”、“卡西歐”電子鋼琴均是采用全數(shù)字電路，通過矩陣掃描來獲得所需的音階，音域不超過六個(gè)八度，和音量只能達(dá)到5～10和音，當(dāng)按鍵數(shù)目超過最多和音數(shù)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)回彈現(xiàn)象(即抬鍵發(fā)音)。而國(guó)內(nèi)產(chǎn)品采用是模擬電路，以方波作為音源信號(hào)，沒有獨(dú)立的包絡(luò)處理系統(tǒng)，故使鋼琴的音形包絡(luò)、音色頻譜不逼真。
本實(shí)用新型的目的是開發(fā)電子鋼琴專用音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路，並對(duì)其應(yīng)用制成49鍵、61鍵、73鍵、88鍵、96鍵的具有全和音、音域?qū)挕⒁羯普?，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于批量生產(chǎn)實(shí)施的高性能系列電子鋼琴。
本實(shí)用新型的技術(shù)特征電子鋼琴由晶體振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的主時(shí)鐘脈沖，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)的十二平均率發(fā)生器獲得最高音律信號(hào)后，將該信號(hào)輸送到音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路，經(jīng)組合獲得所需鍵盤數(shù)目的音階信號(hào)，再通過鋼琴音色模擬器、放大器、推動(dòng)揚(yáng)聲器或耳機(jī)放音。同時(shí)由延音踏板、弱音踏板、力度踏板、作為電子鋼琴的功能控制。
整機(jī)電路中，音源音形音色發(fā)生器是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)開發(fā)的專用Cmos集成電路，為本電子鋼琴的核心部件，其特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)全和音與實(shí)際樂器相同；各音鍵采用獨(dú)立包絡(luò)線發(fā)生器可產(chǎn)生與鋼琴相仿的音形包絡(luò)，且相互無干擾；運(yùn)用波形合成技術(shù)，獲得具有奇次和偶次諧波的頻譜，只要通過簡(jiǎn)單的RC濾波網(wǎng)絡(luò)就能得到逼真的鋼琴音色波形。音源音形音色發(fā)生器是由反向器F1～F6分頻器Q1～Q2、Cmos溝道管G、雙向開關(guān)SW、二極管D1～D5電阻R1～R8聯(lián)結(jié)構(gòu)成。集成電路的芯片上設(shè)有兩組獨(dú)立的，結(jié)構(gòu)和應(yīng)用相同的單元電路，每塊集成塊產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的鍵音，增加琴鍵時(shí)，只要增加相應(yīng)數(shù)目的集成塊，即可獲得鍵盤的全音域。其余單元電路均是現(xiàn)有技術(shù)中已應(yīng)用的電路。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是整機(jī)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、簡(jiǎn)潔，易于實(shí)施。由于電路中設(shè)有音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路，能獲得鍵盤的全音域，全和音，故音域?qū)挘羯普?。?dāng)該集成電路擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)，可制成多規(guī)格高性能系列電子鋼琴。不僅適合音樂電化教育，也適應(yīng)午臺(tái)演奏的需要。
本實(shí)用新型的實(shí)施例
以下結(jié)合
本實(shí)用新型的實(shí)施例。
圖1是電子鋼琴整機(jī)電路框圖。
圖2是電子鋼琴音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路的邏輯原理圖。
圖3是電子鋼琴音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路的管腳排列及應(yīng)用連結(jié)圖。
表1為音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路的邏輯原理圖中元件數(shù)據(jù)明細(xì)表。
表2為音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路真值表。
圖1是電子鋼琴的整機(jī)電路柜圖。參見附圖1，由晶體振蕩器(1)產(chǎn)生穩(wěn)定的主時(shí)鐘脈沖，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)的十二平均率發(fā)生器(2)，獲得最高的十二音律，送到音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路，得到所需的音階，經(jīng)電子鋼琴音色模擬器(4)，獲得逼真的鋼琴音色。再通過前置放大器(5)，送到功率放大器(9)，以推動(dòng)揚(yáng)聲器(11)或耳機(jī)放音。力度踏板控制器(6)，延音踏板(7)、弱音踏板(8)，用以模仿普通鋼琴的力度和踏板的功能?？傠娫?10)。
圖2是音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路的邏輯原理圖。參見附圖2，時(shí)鐘脈沖從A端輸入，經(jīng)F1將時(shí)鐘脈沖反向整形后，經(jīng)Q1分頻獲得 1/2 時(shí)鐘頻率，同時(shí)由F3反向整形于B端輸出，另一路經(jīng)Q2分頻獲得 1/4 時(shí)鐘頻率，最后經(jīng)F2、F4、D1、D2、R2、R4混合后產(chǎn)生階梯波由D端輸出。當(dāng)無按鍵脈沖輸入時(shí)，由于D1、D2對(duì)F2、F4輸出呈反向狀態(tài)，信號(hào)不能通過，當(dāng)有按鍵脈沖輸入時(shí)，使C端的電壓約等于VDD，由R1、R3使D1、D2正極為高電位而導(dǎo)通，從而使信號(hào)通過。該端電壓上升，衰減的包絡(luò)線波形由外接延時(shí)電容決定。E端為鍵控脈沖輸入端，D4用于吸收負(fù)脈沖，R7接地，使無鍵控脈沖輸入時(shí)，F(xiàn)5輸出為高電位，G管截止。F為鍵控電壓輸入端，經(jīng)D5于R8接地，當(dāng)無鍵控電壓信號(hào)輸入時(shí)，F(xiàn)6輸出為高電位，經(jīng)R6使雙向開關(guān)SW導(dǎo)通，當(dāng)KND端接地，經(jīng)D3使SW關(guān)斷。該單元電路采用Cmos技術(shù)已制成集成電路。參見附表1是音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路的功能真值表。表2是該集成電路的元件參數(shù)明細(xì)表。
圖3是音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路的管腳排列及應(yīng)用連接圖。圖中KND端接K1延音踏板開關(guān)。作為余音控制，C1為1μ電解電容，是E端的微分電容，以產(chǎn)生按鍵脈沖，F(xiàn)端接鍵控電壓，由開關(guān)K2控制。C2為10μ電解電容，是C端的延時(shí)電容。D端為鋼琴音信號(hào)輸出。A端為時(shí)鐘輸入端。B端是接下一個(gè)八度鍵的時(shí)鐘輸入，當(dāng)最高時(shí)鐘頻率達(dá)4MHZ時(shí)，可獲得八個(gè)八度的音域。
權(quán)利要求1.一種全和音系列電子鋼琴是由晶體振蕩器、十二平均率發(fā)生器、音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路、音色模擬器、延音踏板、弱音踏板、力度踏板、揚(yáng)聲器、電源組合構(gòu)成。其特征是音源音形音色發(fā)生器Cmos集成電路由反向器F1～F6、分頻器Q1～Q2、Cmos溝道管G、雙向開關(guān)SW、二極管D1～D5、電阻R1～R8聯(lián)結(jié)構(gòu)成，時(shí)鐘脈沖從A端輸入，經(jīng)F1將時(shí)鐘脈沖反向整形后，經(jīng)Q1分頻率獲得1/2時(shí)鐘頻率，同時(shí)由F3反向整形于B端輸出，另一路經(jīng)Q2分頻獲得1/4時(shí)鐘頻率，最后經(jīng)F2、F4、D1、D2、R2、R4混合后產(chǎn)生階梯波由D端輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子鋼琴，其特征是音源音形音色發(fā)生器集成電路芯片內(nèi)設(shè)有兩組相同功能和結(jié)構(gòu)的電路，擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)，當(dāng)琴鍵增加，也增加相應(yīng)數(shù)目的該集成電路，可構(gòu)成不同琴鍵數(shù)的各種規(guī)格電子琴，當(dāng)使用時(shí)，A端為時(shí)鐘輸入，B端接下一個(gè)八度鍵的時(shí)鐘輸入，D端為鋼琴音信號(hào)輸出、C端接延時(shí)電容C21，E端接微分電容C1，F(xiàn)端接鍵控電壓，KND端接延音開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種開發(fā)電子鋼琴音源音形音色發(fā)生器CMOS集成電路，應(yīng)用其可制成49鍵、61鍵、73鍵、88鍵、96鍵的全和音全音域高性能系列電子琴。鋼琴音源音形音色發(fā)生器集成電路采用CMOS技術(shù)在芯片內(nèi)設(shè)有兩組功能和結(jié)構(gòu)相同的單元電路，當(dāng)增加琴鍵時(shí)，只要增加相應(yīng)數(shù)的該集成電路，即能擴(kuò)展制成多種規(guī)格的全和音系列電子鋼琴。整機(jī)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、簡(jiǎn)潔，易于實(shí)施，電氣性能穩(wěn)定可靠，音域?qū)?，音色逼真，尤為適合音樂電化教育和舞臺(tái)演奏。
文檔編號(hào)G10H5/00GK2032355SQ8721402
公開日1989年2月8日 申請(qǐng)日期1988年1月4日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月4日
發(fā)明者李咸祖 申請(qǐng)人:李咸祖