Ứng dụng CD4013 này hoạt động như thế nào?


8

Tôi đang cố gắng khắc phục sự cố trong bộ tổng hợp mà tôi có, bộ tổng hợp đầu thập niên 80 từ Roland có tên RS-09. Tôi mới bắt đầu nghiên cứu logic và bối rối vì những gì đang diễn ra. Trong bộ tổng hợp này, 4013 đang được sử dụng làm bộ chia tần số để phân chia hoặc không phân chia tín hiệu kích hoạt từ bộ tạo dao động chính dựa trên việc người dùng đã chọn một tính năng gọi là "Giảm tốc" thông qua một công tắc. Q đầu ra của 4013 sau đó chuyển đến một "trình tạo quãng tám trên cùng" sử dụng nó để tạo ra 12 nốt của thang màu mà từ đó tất cả các nốt khác được tạo ra. Ngay bây giờ nó chỉ hoạt động ở chế độ "Octave down"; không chọn "Octave down", tất cả các phím chỉ tạo ra tiếng ồn. Đây là một cận cảnh của phần này của sơ đồ. Đường dọc có nhãn "10" kết nối với công tắc,

đóng lên bộ chia tần số 4013 và bộ dao động chủ

4013 được thiết lập sao cho điện áp "cao" là 0V và điện áp "thấp" là -10V (mũi tên xuống là cung cấp -10V). Khi chọn "Octave down" và 4013 được phân chia, công tắc áp dụng -10V sẽ gửi ít hơn -10V đến SET (chân 8) qua điện trở 15kohm; khi "Octave down" không được chọn, 0V được kết nối với đường dẫn đó. Ở chế độ Octave down, -10V đó cũng có thể đi qua diode D206 đến RESET (chân 10) (ít hơn 0,6-0,7V từ khi thả diode) và với thiết lập lại và được giữ ở trạng thái thấp, flip flop ở trong chế độ xung nhịp, đáp ứng tín hiệu kích hoạt từ bộ dao động chủ. Điều này dường như đang làm việc tốt. Với Q / được kết nối với D như hiện tại, flip flop cũng "phân chia nhị phân" và Q tạo ra một sóng vuông với tần số bằng 1/2 tần số của bộ kích hoạt.

Vấn đề của tôi là tôi không hiểu những gì sẽ xảy ra khi "Octave down" không được chọn. Tôi không thấy làm thế nào nó có thể hoạt động, và nó không. Đây là những gì tôi hiểu, nhưng phải có gì đó sai:

~ 0V tại SET giữ nó ở trạng thái cao nhưng không thể chuyển qua D206 đến RESET, để lại thiết lập mở để nhận "hướng dẫn" của nó từ bộ tạo dao động (chế độ trực tiếp). Bộ tạo dao động kích hoạt bắt đầu dao động trong khoảng +5 đến -10V nhưng diode kẹp nó ở 0V để cắt phần dương và sau đó được gửi tới RESET [chỉnh sửa: đây không hoàn toàn là những gì đang thực sự xảy ra-- xem hình ảnh dao động bên dưới]. Nhưng với Set được giữ ở mức cao, kết quả khả dĩ duy nhất cho Q là trạng thái cao khi bộ dao động ở điểm thấp gửi ~ -10V để Đặt lại, khi Q cao và Q / là 0 và "trạng thái không được phép" của cả hai Đặt và Đặt lại ở mức cao, dẫn đến cả Q và Q / đều cao, khi bộ dao động ở điểm cao. Do đó, Q chỉ gửi một "điện áp cao" không đổi (trong trường hợp này là 0V) với một chút nhiễu. Đó là những gì tôi mong đợi và những gì tôi đang thấy nó làm. Các phép đo mét và dao động của tôi xác nhận rằng đây là những gì đang xảy ra.

bảng chân lý

Công việc này dự định làm như thế nào nhỉ? Một cái gì đó rõ ràng là sai cả trong cách giải thích của tôi về cách nó nên hoạt động và cách thức hoạt động của mạch, nhưng tôi đã xem xét nó rất nhiều lần và vẫn không thể hiểu được.

Giúp đỡ của bạn được rất nhiều đánh giá cao!

Chỉnh sửa: Tôi đang thêm các ảnh chụp dao động này hiển thị các đầu vào và đầu ra khác nhau trong cài đặt không hoạt động (quãng tám cao hơn). Tôi rời vị trí thẳng đứng trong đó trung tâm là 0V để hiển thị vị trí tương đối của chúng. Tôi đang trên 0,5V / div. Tôi đã rất ngạc nhiên khi thấy dạng sóng âm ở xa như thế nào và biên độ nhỏ như thế nào. Điều này hơi khác so với những gì tôi nghĩ tôi đã quan sát trước đây và rõ ràng là "không chính xác".

đầu vào và đầu ra dao động

Đầu ra của bộ tạo dao động chính (nơi nó đến CLOCK) cũng không phải là dạng sóng kích hoạt có giao diện tuyệt vời và tôi hiểu rằng 4013 yêu cầu một bộ kích hoạt tốt, nhưng dường như nó hoạt động ở chế độ xung nhịp nên có thể đó không phải là vấn đề.


Vâng, bảng đó là chính xác. S / R được dự định sẽ được sử dụng riêng và khi cả hai đều bật (1) cả hai đầu ra đều bật (1) trong khi Qbar đến D tạo ra quãng tám dưới. (= / 2), có gì đó sai lệch khi vô hiệu hóa
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Có vẻ như điện trở 15kohm và tụ điện .01uf được kết nối giữa "Set" và mặt đất có thể sẽ bị đổ lỗi? Họ có nên giữ Set thấp hơn không? Làm thế nào thấp Set phải được coi là "trạng thái thấp" vào năm 4013 (ví dụ: nếu nó là -4V, -6V hoặc -7V) thì sao?
soupertime

1
Có lẽ bộ, đồng hồ và dữ liệu không được sử dụng (3, 5 và 6) nên được gắn với Vss (-10V)? Nó không có trong thiết kế ban đầu nhưng tôi biết đó là cách thực hành tốt nhất.
soupertime

1
0,5V / div x 4 div = 2V x10: 1 = -20V không -10V ??
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

1
Các sơ đồ chỉ hiển thị một đầu vào của F / F không sử dụng kết thúc, nhưng đây có phải là mạch thực tế? Theo dõi hệ thống dây dẫn đến tất cả các chân 4013 để đảm bảo (đầu vào nổi ở 10V là tin xấu, nhưng nếu phần đó của mạch bị sai thì có lẽ một số phần khác cũng vậy!). Tỷ lệ ngang trên phạm vi là gì và bạn đã sử dụng đầu dò x10?
Bruce Abbott

Câu trả lời:


5

Tôi biết chủ đề này đã không hoạt động, nhưng tôi nghĩ rằng sẽ là một ý tưởng tốt để đăng mọi cách trong trường hợp nó sẽ hữu ích cho ai đó làm việc trên một synth Roland cũ với các vấn đề dựa trên 4013.

Cụ thể, tôi đã làm việc với đồng hồ arpeggiator nội bộ trên bảng gán phím của Roland Jupiter-4 (Jupiter-4 được phát hành cùng năm với RS-09). Các mạch trong câu hỏi là dưới đây:

Đồng hồ JP4 Arpeggiator

Ban đầu, có vẻ như, với dòng Set (chân 6) của flip-flop đầu tiên được buộc cao, sẽ không có cách nào mà 1Q (pin 1) sẽ cao hơn mức cao, do đó tín hiệu ở CP5 sẽ được cố định ở mức cao, quyết định không phải là sóng xung được hiển thị trong sơ đồ. Và đây thực sự là điều sẽ xảy ra nếu một người sử dụng trong mạch CD4013 hiện đại với hành vi Đặt / Đặt lại thông thường (nghĩa là khi cả Đặt và Đặt lại đều cao, cả Q và Q / đều cao). Tuy nhiên, dường như không phải tất cả 4013 đều hành xử theo cách này.

Nói một cách dí dỏm, sau này trong hướng dẫn sử dụng dịch vụ Jupiter-4, Roland chỉ định rằng TC4013 của Toshiba sẽ được sử dụng (cụ thể là TC4013BP, theo hóa đơn vật liệu):

Tuyên bố JP4 TC4013

Ngay cả sau này trong hướng dẫn sử dụng dịch vụ, Roland cung cấp bảng chân thực và chân lý cho TC4013, và, lo và kìa, TC4013 sử dụng chức năng Đặt / Đặt lại khác với CD4013 thông thường. Cụ thể, TC4013 hoạt động sao cho khi cả Set và Reset đều cao, Q thấp và Q / cao; nghĩa là, Reset được ưu tiên hơn Set, vì bảng này từ hướng dẫn sử dụng dịch vụ cho biết:

Bảng chân lý JP4 4013

Chính hành vi Set / Reset kỳ quặc này rất quan trọng để tạo ra sóng xung ở CP5 trong mạch Jupiter-4 ở trên. Tôi tin rằng các vấn đề dựa trên 4013 trong synth Roland trong thời đại này - như RS-09 trong luồng này cũng như các vấn đề "tương thích" được xác định ở nơi khác đối với SH-101 - có lẽ xuất phát từ sự khác biệt này từ Bộ / Đặt lại CD4013 thông thường hành vi. Roland rõ ràng đã đưa ra quyết định thiết kế đáng ngờ dựa vào những gì các nhà sản xuất chip có thể nghĩ là cấu hình Set / Reset "không được phép" ...

Trong mọi trường hợp, Toshiba vẫn tạo TC4013BP trong gói DIP 14 chân , nhưng nó xuất hiện từ bảng dữ liệu hiện tại mà Toshiba đã áp dụng hành vi Đặt / Đặt lại CD4013 thông thường mà không cầnthay đổi hậu tố một phần. Tôi không thể tìm thấy bất kỳ tài liệu nào khi thay đổi này xảy ra, nhưng, đánh giá từ các bảng dữ liệu tôi đã thấy trên web, có vẻ như sự thay đổi trong hành vi này đã được thực hiện trước đó vào cuối những năm 1990. Điều này có nghĩa là, mặc dù các TC4013 cũ hơn có thể có sẵn trên eBay, tôi không biết làm thế nào bạn biết liệu chúng có đủ tuổi để dự đoán sự thay đổi chức năng này hay không. Có lẽ bạn sẽ cần phải kiểm tra chip trên bảng mạch - buộc các dòng Set và Reset ở mức cao và xem đầu ra Q phản ứng như thế nào - để có thể xác định xem TC4013BP cũ có thể sử dụng được trong một synth Roland hay không. Và, theo như tôi biết, không có chip 4013 hiện đại nào thể hiện hành vi Set / Reset kỳ quặc này theo yêu cầu của Roland synths trong thời đại này.

Dù sao, tôi hy vọng điều này sẽ giúp hiểu rõ hơn những gì đang xảy ra với RS-09 của bạn ...!


Không có sự xấu hổ trong việc cần thiết ở đây :) Bài đăng đầu tiên tuyệt vời và chào mừng bạn đến với EE.SE!
ThreePhaseEel

4

Đây là một mô phỏng về cách nó nên hoạt động. Giải thích bên dưới.

Lưu ý rằng IC204, bộ chia đồng hồ chủ TC4013BP, được biếtkhông thành công trên Roland RS-09. Đây là một bản ghi âm trong đó nó thất bại.

Nếu việc bán lại cẩn thận IC204 với thông lượng (để đảm bảo nó không chỉ là mối hàn lạnh) không khắc phục được sự cố, bạn có thể lấy IC thay thế tại đây.

Chân RESET của IC204 được kéo lên qua điện trở R215 và được dẫn từ dòng đồng hồ qua diode D205.

Khi đồng hồ xuống thấp, diode D205 tiến hành và kéo RESET xuống thấp. Khi đồng hồ lên cao, diode dừng dẫn điện và R215 từ từ sạc điện dung của chân RESET. Sau một thời gian, điện áp trên RESET đạt đến điện áp ngưỡng cao logic và đầu ra Q được đặt lại. Các ouput vẫn thấp cho đến khi cạnh đồng hồ tăng tiếp theo. Hiệu ứng ròng là đầu ra bật tắt ở cùng tần số với đồng hồ.

Q¯


Đó là một CD4013 rất đắt so với hầu hết các nơi.
Andrew Morton

Vấn đề thực sự là một nhà cung cấp phụ tùng tổng hợp đang dự trữ '4013 như một bộ phận thay thế cho RS-09. Họ sẽ xác nhận rằng đó là một mặt hàng phổ biến :)
neemonyon

Tôi nên đề cập rằng ngay cả trước khi tôi đăng câu hỏi ban đầu, tôi đã thay thế 4013, lúc đầu bằng một câu hỏi mới và sau đó cũng là lần thứ hai sau khi tìm kiếm một NOS 1980s Harris, chỉ trong trường hợp có sự khác biệt rất nhỏ giữa hiện đại và IC CMOS cũ hơn có thể tạo sự khác biệt trong ứng dụng này. Không ảnh hưởng đến hành vi của mạch. Vẫn chưa tìm ra điều này.
soupertime

@soupertime hãy xem xét kỹ điện áp tụ điện trong mô phỏng. Bạn sẽ thấy một dạng sóng tương tự trên phạm vi của bạn.
neemonyon

@soupertime Như bạn có thể thấy từ mô phỏng, các dạng sóng bạn thu được trên phạm vi của bạn là như mong đợi. Cụ thể, thông số Q bật tắt ở tần số xung nhịp khi Cài đặt lại không được giữ bằng công tắc Octave-Down. Bạn cũng có thể hiển thị thông số Q (Chân số 13) trên kính hiển vi khi công tắc mở?
neemonyon

2

OK, tôi không chắc liệu điều này có được tính là "câu trả lời" hay không bởi vì tôi không cảm thấy mình hiểu tại sao điều này xảy ra, nhưng tôi đã giải quyết ít nhất vấn đề của trình tổng hợp.

Cuối cùng tôi đã có được RS-09 trong câu hỏi để hoạt động bằng cách thay thế 4013 bằng một chiếc tôi lấy từ một chiếc RS-09 khác (tôi sẽ gọi nó là RS-09-2 vì lý do giải thích này). Khi tôi đặt một chiếc 4013 mới trong RS-09-2, nó cũng không hoạt động. Bằng cách chuyển đổi chúng trở lại (và trở lại một lần nữa) và đặt một chiếc 4013 hoàn toàn mới trong mỗi trường hợp chiếc đầu tiên tôi thử nghiệm bị hỏng, tôi xác nhận rằng cả hai chiếc RS-09 sẽ chỉ hoạt động với một chiếc CD4013 rất cũ. Tôi cho rằng tất cả các RS-09 đều theo cách này. Tôi đã thấy điều này xảy ra một lần khác, trong đó một mạch được thiết kế vào những năm 1980 sẽ không hoạt động với IC CMOS mới. Trong cả hai trường hợp không có bất cứ điều gì về mạch đưa ra một lời giải thích tại sao. Nhìn vào sơ đồ năm 2017 hoặc 1982, một người sẽ có phản ứng tương tự: Vâng, điều đó sẽ làm việc. Nhưng nếu bạn đặt một IC CMOS được sản xuất vào năm 1982 thì nó hoạt động,

Tôi không thực sự hài lòng với kết quả này vì câu hỏi "Tại sao?!" vẫn còn, nhưng nó có.

Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến tất cả những người đã cố gắng giúp tôi tìm ra điều này!

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.