Modellbau Elektronik    76477 - ein universeller Soundchip

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SN 76477 der Superstar unter den Soundchips

Es gibt wohl nichts, was sich nicht auch elektronisch realisieren lassen würde. Wem die Umwelt nicht genug an mannigfaltigen Geräuschen erzeugt, der greift am besten zum integrierten Soundgenerator SN 76477. Durch entsprechende Außenbeschaltung, die auch umschaltbar ausgeführt sein kann, zwitschert, bellt, pfeift, orgelt oder schießt das IC. Es kann die Geräusche eines Autorennens (auf Wunsch auch mit Crash) imitieren oder eine gelegentlich auch pfeifende Dampflok hautnah

simulieren. Neben Geräuschen aus der Science-Fiction-Szene besteht auch die etwas unschöne Möglichkeit, mit einem optischen Gewehr einen zwitschernden Vogel abzuschießen - with explosion - wie es im Originaltext des Herstellers (Texas Instruments) heißt. Dieses 28polige IC kann jedenfalls so viel, dass eine einigermaßen vollständige Beschreibung hinsichtlich Applikationen nur in mehreren Teilen erfolgen kann. Die Hauptanwendung für dieses IC liegen sicher im Einsatz in elektronischen Spielautomaten, um eine realistische Geräuschuntermalung des Spielgeschehens mit einfachen Mitteln zu erreichen. Für den Hobby-Elektroniker, der sich der Mikrocomputerei verschrieben hat. ist dieses IC hochinteressant. Lassen sich doch damit per Logikpegel programmgesteuert die tollsten Effekte erzielen. 
 
 
Das Blockschaltbild Bild l gibt einen Einblick in den Schaltungsaufwand, der für dieses IC getrieben wurde.
Das für die Funktion Entscheidende ist die Fähigkeit des IC, Ausgangsspannungen als kontinuierliche Schwingung oder als Schwingungspaket in gesteuerter, ansteigender oder abfallender Amplitude zu erzeugen. Außerdem können verschiedene Hüllkurven ausgewählt und miteinander kombiniert werden. Zur Klangerzeugung tragen ein Rauschgenerator, ein langsamer Oszillator (L. O.) und ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) bei. Die Taktfrequenz des Rauschgenerators, eines digitalen Zufallsgenerators, wird am Pin 4 des IC mit einem Widerstand bestimmt. Wird Pin 4 hochgelegt, so kann der Rauschgenerator digital an Pin 3 extern gesteuert werden. Ein Rauschfilter, das wiederum durch einen Widerstand und einen Kondensator an Pin 5 und Pin 6 in seiner Durchlasscharakteristik beeinflusst werden kann, bewirkt verschiedene Klangfarben. Der VCO kann entweder extern oder durch die Frequenz des langsamen Oszillators gesteuert werden, die Auswahl erfolgt durch Ansteuerung des Pin 22. 
 
 

Nach soviel Theorie jetzt zu einigen Applikationen. Eine zwar weniger interessante, aber doch typische Schaltung zeigt Bild 2. Hier handelt es sich um eine elektronische Orgel, die auf Wunsch auch noch die Rhythmusbegleitung übernimmt. 
Die verschiedenen erzeugten Klänge werden einem Mixer zugeführt, dessen Wirkungsweise die folgende Tabelle wiedergibt:

 
 
Das elektronische Hundegebell nach Bild 3 ist da schon etwas uriger. Wie schnell unser „Elektronenhund" nun bellt, kann mit einem Potentiometer eingestellt werden; für genügend Saft sorgt eine kleine, diskrete Endstufe. Vielleicht können Sie damit, wenn Ihr Haus über eine Alarmanlage verfügt, einen Einbrecher erschrecken.

Ein kleiner Hinweis noch, der für diese und alle übrigen Schaltungen gilt: Alle mit + bezeichneten Anschlüsse werden an Pin 15 gelegt, und alle mit NC (No Connec-tion) bezeichneten Anschlüsse bleiben unbedingt unbeschaltet!
 
 
 Wer mehr Zukunftsmusik liebt, wird sich besser mit der Schaltung nach Bild 4 befreunden, die im Originalton als ,.Siren/ Space War/Phasor Gun" bezeichnet wird. Wird Pin 22 nicht geschaltet, so entsteht ein Einzelton, der in seiner Frequenz durch Anschließen diverser Widerstände an Pin 16 variiert werden kann.

Fröhliches Vogelgezwitscher erfüllt die gute Stube, wenn die (funktionierende) Schaltung Bild 5 in Betrieb genommen wird. Wie heftig der Vogel zwitschert, bestimmt das 1-MQ-Potentiometer. Die Schaltung ähnelt sehr der nach Bild 3, und man sieht, was geringe Änderungen der Bauteilewerte alles bewirken. Damit nichts schiefgeht, folgen jetzt die technischen Daten des IC. Im zweiten Teil des Beitrages im nächsten Heft kommen weitere Applikationen, darunter auch eine Totalschaltung mit vielerlei Tasten und Reglern, mit der die unmöglichsten Geräusche erzeugt werden können.
 
 
Grenzdaten des IC:
Betriebsspannung Pin 14  7.5 bis 9 V 5V 15 mA
Betriebsspannung Pin 15  4.5 bis 5.5 V l bis 200 nA
Spannung an den übrigen Pins 40 nA >2 V < 0,8V
Stromaufnahrne in Ruhe 
Geregelte Spannung an Pin 15 
Steuerstrom 
Analogeingänge Eingangsstrom 
Digitaleingänge (High) (Low )
Ausgangsspannung Pin 13  max. 2,5 V/10 kQ 100 Q
Ausgangsimpedanz dynamisch

Hersteller des IC: Texas Instruments Literatur: Complex Sound Generation with SN 76477
 
  Im ersten Teil besprachen wir die grundlegenden Funktionen dieses IC anhand eines Blockschaltbildes. Neben einigen Applikationen (elektronische Orgel, elektronischer Hund, Kanarienvogel und Science-Fiction-Geräuschen) wurden auch die Grenz- und Kenndaten des IC aufgeführt, um bei der Handhabung unzulässige Betriebszustände vermeiden zu können. Im folgenden Beitrag gibt es weitere Applikationen zu diesem ausgesprochen universellen IC, das, ausgelöst durch Logikpegel oder manuelle Betätigung von Potentiometern und Schaltern, eine unerschöpfliche Geräuschkulisse von sich gibt.Der Sound-Enable-Anschluss (Pin 9) ermöglicht die Steuerung des Tonausganges. Bei Low-Pegel wird die gewählte Geräuschart auf den Ausgang durchgeschaltet, bei High-Pegel wird die Tonabgabe unterbrochen.   
 
So ergibt sich die interessante Möglichkeit, mit einer Lichtquelle und der Schaltung nach Bild 6 ein Geräusch optisch zu steuern; beispielsweise mit einem „Lichtgewehr". Solange Licht auf den Fototransistor fällt, erzeugt das IC den gewünschten Sound.
Wem die vielfachen Geräuschmöglichkeiten des IC nicht reichen, der kann den NF-Verstärker des IC an Pin 12 anzapfen, und mittels einer Schaltung gemäß Bild 7 noch kräftig selbst mitmischen.
 
 
Nun kann man zu den Geräuschen mitsingen oder mitsprechen; am IC-Ausgang steht dann die Summe aller Geräusche an. Natürlich können auch andere Geräusche, beispielsweise vom Tonband her, auf diesen Pin gelegt und dazugemischt werden. Da hier ein geringer Pegel benötigt wird, reicht der Überspielausgang des Tonbandgerätes aus.

Die Schaltung nach Bild 8 erzeugt eine Geräuschkulisse, die einer Autorennstrecke entspricht. Damit es nicht zu langweilig wird, schließt man den Schalter S1; Unfallgeräusche („Crash") lockern das Geschehen auf. Wird das Geräusch zweier Rennwagen (simultan) benötigt, wird der Mischer zwischen den VCO- und SLF-Funktionen (siehe 1. Teil) gemultiplext. Die RC-Glieder werden dem SLF-Teil hinzugefügt.
 
 
Die nächste Schaltung (Bild 9) simuliert wahlweise eine Dampflokomotive oder ein Propellerflugzeug. Der Mixer bestimmt die Funktion des SLF (langsamen Oszillators) und des Rauschgenerators. Pin 9 (Sound-Enable) liegt auf Masse, so dass
kontinuierlich Geräusche erzeugt werden. Bei maximalem Widerstand des Potentiometers von l MQ arbeitet der SLF mit seiner niedrigsten Frequenz — der Zug steht im Bahnhof. Wird der Widerstand verringert, gerät der Zug in Bewegung. Dreht man weiter, so erinnert das Geräusch an ein Propellerflugzeug. In dieser Schaltung ist eine Menge drin. 
 
 
Sie kann gemäß der Schaltung nach Bild 10 um einen Multiplexer erweitert werden, der bei geschlossenem Schalter Sl simultan zum Geräusch eine Dampf-Pfeife ertönen läßt, die der VCO erzeugt.

Eine im Originaltext „Sound-Demonstrator-Box" genannte Schaltung zeigt Bild 11. Mit dieser Schaltung lassen sich experimentell alle nur erdenklichen Geräusche erzeugen und kombinieren. Außerdem kann mit ihr das IC besser verstanden werden. Auf einem Experimentierbrett aufgebaut und mit einer 9-V-Batterie versorgt, kann ein beliebiger Sound durch schnelles Auswechseln von Bauelementen optimiert werden. Wird beispielsweise ein Gewehrschuss gewünscht, so benötigt man dazu Rauschen, Monoflop-Funktion und eine steile Anstiegs- und flache Abfallkonstante. Die Anstiegszeit („Attack") wird durch minimalen Widerstand von P4 kurz gehalten. Die Abfallzeit wird optimiert, indem das Monoflop und damit der Gewehrschuss ausgelöst und mit P3 (,,De-cay") auf richtige Länge justiert wird. Die Monoflop-Konstante wird mit P10 und den Kondensatoren am Stufenschalter ROT 7 so eingestellt, daß sie zwar kurz, aber nicht zu kurz ist, weil sonst zu wenig Signal an den NF-Verstärker gelangt. Abschießend werden die RC-Glieder des Rauschfilter-Netzwerkes (P2 und Stufenschalter ROT 1) auf optimalen Klang eingestellt.
 
   
  Wer sich mit dem Nachbau der in dieser Folge besprochenen Schaltungen beschäftigen will, sollte über einige Erfahrung verfügen und sich zunächst mit der Schaltung Bild 11 beschäftigen. ,  
 
 
 
 
  nach ELO, Platine und Schaltung von mir überarbeitet  
 

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© Harro Walsh