專利名稱：力度電子鋼琴專用mos集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種專用集成電路，更確切地說(shuō)是一種用于力度電子鋼琴的專用MOS集成電路。
目前，國(guó)外的力度電子鋼琴大抵都采用帶微機(jī)的專用信息處理集成電路和大規(guī)模音源集成電路。微機(jī)一般是四位或八位，用于鍵盤數(shù)據(jù)的測(cè)量、處理和控制。它配合時(shí)間間隔傳感器組成具有力度的電子鋼琴。而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的電子琴 專用集成電路都是中、小型的，不帶力度功能的集成電路。如北京半導(dǎo)體三廠生產(chǎn)的BH501鋼琴音色集成電路就是不帶力度控制的，又因?yàn)槠涔δ懿蝗?，所以各廠都不用BH501鋼琴音色集成電路而用分立元件來(lái)產(chǎn)生鋼琴音色。這樣的一架鋼琴需要2000個(gè)元件左右，可靠性不高。


圖1是用分立元件組成的鋼琴音色電路Q1Q2分別接分頻器的輸入，輸出，以得到偶次諧波，這兩端頻率相差一倍，經(jīng)D1D2與門調(diào)制后得到不對(duì)稱方波。
a、當(dāng)右足踏板未踏下時(shí)，K1斷開(kāi)，T3導(dǎo)通，C1放電時(shí)間較短。這時(shí)若將琴鍵一彈即放，則T2沖擊導(dǎo)通一下，C1迅速充電，馬上又經(jīng)過(guò)R3T3較快放電，C8上的脈沖波形是較直的前沿和較快的指數(shù)放電后沿(圖2a)經(jīng)過(guò)不對(duì)稱方波(圖2b)調(diào)制和隔直電容C3后產(chǎn)生短余音鋼琴聲(圖2c)。
b、當(dāng)右足未踏下，將琴鍵長(zhǎng)按不放，C2上的電壓很快充足，經(jīng)R3慢慢放電，從而T2基極b得到一較慢的指數(shù)放電后沿(圖3a)，由于采用了射極跟隨器，故T2發(fā)射極e的波形與基極b相同，經(jīng)不對(duì)稱方波調(diào)制和隔直電容C3后，產(chǎn)生長(zhǎng)余音鋼琴聲(圖3b)。
圖5是CH237電子琴專用集成電路該集成電路的功能與上述電路相同，只是用與非門代替了二極管D1D2，調(diào)制則采用了TG傳輸門。冶金研究所為南通晶體廠仿制的電路也類同于這種電路。
圖6是上海無(wú)線電七廠生產(chǎn)的HDS－1電子琴專用集成電路。
由于它是TTL電路，耗電太大現(xiàn)已停產(chǎn)，也是一種無(wú)力度的普通電子鋼琴集成電路。
本實(shí)用新型的目的是在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有集成電路生產(chǎn)條件下，以較低的成本制造一種集成電路，用它可以結(jié)合帶速度傳感器的鍵盤，生產(chǎn)出與進(jìn)口高級(jí)電腦電子鋼琴功能相同的力度電子鋼琴。同樣用它也可用于制造無(wú)力度的普及型電子鋼琴。
本實(shí)用新型的要點(diǎn)在于將傳感器得到的電信號(hào)，經(jīng)修整后產(chǎn)生與彈奏力度相應(yīng)的鋼琴音色信號(hào)。這也是各研制單位未能很好解決的問(wèn)題，由于這個(gè)問(wèn)題的存在使國(guó)內(nèi)具有力度的電子鋼琴至今還不能生產(chǎn)。
對(duì)于任何一種速度傳感器鍵盤，如用力彈鍵，其運(yùn)動(dòng)速度很快，而時(shí)間很短，故傳感器輸出一個(gè)幅度較大而寬度較小的脈沖(圖7a)，用這樣的脈沖使電容C1迅速充電，再慢慢放電便能得到鋼琴聲所要求的包絡(luò)(圖7b)。但是如果慢速地輕輕按鍵，則傳感器輸出的是幅度不大，前后沿變化緩慢的脈沖(圖8)。由于這樣的脈沖不能產(chǎn)生鋼琴聲所特有的發(fā)音音頭，因此聽(tīng)起來(lái)就不象鋼琴聲。另外，鍵盤接點(diǎn)是在琴鍵被按到1／2，或者是2／3處才接通的，這時(shí)傳感器輸出的電壓已經(jīng)下降，使得發(fā)音強(qiáng)度不統(tǒng)一，信噪比也下降了。
圖9是本實(shí)用新型內(nèi)部電路圖。
其工作原理如下傳感器輸出與鍵盤運(yùn)動(dòng)速度相應(yīng)的負(fù)脈沖電壓，經(jīng)MOS單向放大器放大形成正脈沖，通過(guò)射極跟隨器將脈沖峰值記憶在外接電容C2上，因射極跟隨及傳輸門對(duì)C2上的電壓是封閉的，故放電時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)(
圖10)，這種電路即為“極值記憶電路”當(dāng)琴鍵被按到1／2時(shí)，導(dǎo)電橡膠接點(diǎn)接通，C2上的記憶電壓通過(guò)TG傳輸門、射極跟隨器充入外接電容C1形成音頭，C1放電形成音尾
圖11便得到鋼琴聲包絡(luò)。該包絡(luò)經(jīng)同步輸入及同步輸出信號(hào)調(diào)制，然后由源極跟隨器輸出便得到鋼琴聲了。同步輸入及同步輸出具有兩分頻關(guān)系，調(diào)制管具有與門作用。因此輸出載波為占空比為13的不對(duì)稱方波，其中含有鋼琴特有的豐富的二次諧波。踏板開(kāi)關(guān)K1用來(lái)控制C1放電時(shí)間的長(zhǎng)短，它與鍵開(kāi)關(guān)有與門關(guān)系，保證了鋼琴的演奏功能。
本實(shí)用新型已由上海冶金研究所試制成功，每片集成電路中含兩只電路。
圖11是該集成電路的外圍電路接線圖，用它制成的61鍵、73鍵力度電子鋼琴，經(jīng)測(cè)試，其信噪比大于60分貝，力度動(dòng)態(tài)范圍大于40分貝，音準(zhǔn)小于±1音分。
圖12是用該集成電路制成的無(wú)力度普及型電子鋼琴外圍電路接線圖，用它制成的61鍵無(wú)力度普及型電子鋼琴，其信噪比超過(guò)66分貝。
權(quán)利要求1.力度電子鋼琴專用集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于經(jīng)放大后的傳感器信號(hào)極值能記憶在電容器上，并由鍵盤觸點(diǎn)控制將該記憶信號(hào)形成相應(yīng)幅度的鋼琴包絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征是用雙極形晶體管將MOS數(shù)字電路結(jié)合在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，該集成電路可以做成單鍵封裝和多鍵封裝。
專利摘要一種具有力度的電子鋼琴集成電路，可以將琴鍵傳感器得到的力度信號(hào)電壓記憶在外接電容器上，制造出帶力度感的高級(jí)電子鋼琴。也可以與一般導(dǎo)電橡膠接點(diǎn)鍵盤配合，制造出普及型的電子鋼琴。用該集成電路可以生產(chǎn)出成本低、線路簡(jiǎn)單的任何鍵數(shù)的電子鋼琴。
文檔編號(hào)G10H1/34GK2071369SQ8921137
公開(kāi)日1991年2月13日 申請(qǐng)日期1989年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月17日
發(fā)明者湯為杰, 計(jì)力強(qiáng) 申請(qǐng)人:計(jì)力強(qiáng)