¿Cómo se supone que funciona esta aplicación CD4013?

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Estoy tratando de solucionar un problema en un sintetizador que tengo, un sintetizador de principios de los 80 de Roland llamado RS-09. Estoy empezando a estudiar lógica y estoy perplejo por lo que está pasando. En este sintetizador, se está utilizando un 4013 como un divisor de frecuencia para dividir o no una señal de disparo de un oscilador maestro en función de si el usuario ha seleccionado una función llamada "Octava abajo" a través de un interruptor. La salida Q del 4013 luego pasa a un "generador de octava superior" que lo utiliza para generar las 12 notas de una escala cromática a partir de la cual se hacen todas las demás notas. En este momento solo funciona en modo "Octava abajo"; sin "Octave down" seleccionado, todas las teclas simplemente producen ruido. Aquí hay un primer plano de esta parte del esquema. La línea vertical marcada con "10" se conecta al interruptor, y la línea horizontal con el indicador de que la onda cuadrada debería estar allí se conecta al generador de octava:

El4013estáconfiguradodemodoqueelvoltaje"alto" sea de 0 V y el voltaje "bajo" sea de -10 V (la flecha hacia abajo es de suministro de -10 V). Cuando se selecciona "Octave down" y se supone que el 4013 se divide, el interruptor aplica -10V, que envía un poco menos que -10V a SET (pin 8) a través de la resistencia de 15kohm; cuando "Octave down" no está seleccionado, 0V está conectado a esa ruta. En el modo Octave down, ese -10V también puede pasar a través del diodo D206 a RESET (pin 10) (menos 0.6-0.7V desde la caída del diodo) y con el reinicio y el ajuste mantenidos en el estado bajo, el flip flop está en modo cronometrado, respondiendo a la señal de disparo del oscilador maestro. Esto parece estar funcionando bien. Con Q / conectado a D como está, el flip flop también se "divide en binario" y Q produce una onda cuadrada a la mitad de la frecuencia del disparador.

Mi problema es que no entiendo lo que se supone que está sucediendo cuando no se selecciona "Octave down". No veo cómo podría funcionar, y no lo hace. Esto es lo que entiendo, pero algo debe estar mal:

El ~ 0V en SET lo mantiene en estado alto, pero no puede pasar por D206 a RESET, dejando el reinicio abierto para recibir sus "instrucciones" del oscilador (modo directo). El oscilador de activación comienza oscilando entre +5 y -10V, pero el diodo lo sujeta a 0V para cortar la parte positiva y luego se envía a RESET [editar: esto no es exactamente lo que realmente está sucediendo, vea las imágenes del osciloscopio a continuación]. Pero con el Conjunto alto, los únicos resultados posibles para Q son el estado alto cuando el oscilador está en su punto bajo, enviando ~ -10V a Restablecer, cuando Q es alto y Q / es 0, y el "estado no permitido" de ambos Establezca y reinicie siendo alto, lo que lleva a Q y Q / alto, cuando el oscilador está en su punto más alto. Por lo tanto, Q simplemente envía un "alto voltaje" constante (0 V en este caso) con un poco de ruido. Eso es lo que esperaría y lo que estoy viendo hacer. Las mediciones de mi medidor y osciloscopio confirman que esto es lo que está sucediendo.

¿Cómosesuponequefuncionaesto?Algoestáclaramentemaltantoenmiinterpretacióndecómodeberíafuncionarcomoenlaformaenquefuncionarealmenteelcircuito,peroloherevisadotantasvecesyaúnnopuedoresolverlo.

¡Suayudaesmuyapreciada!

Editar:Estoyagregandoestastomasdelosciloscopioquemuestrandiferentesentradasysalidasenlaconfiguraciónquenofunciona(octavamásalta).Dejélaposiciónverticaldondeelcentroes0Vparamostrarsusposicionesrelativas.Estoyen0.5V/div.MesorprendióvercuánnegativaeslaformadeondaenResetycuánpequeñaeslaamplitud.Estoesunpocodiferentedeloquepenséqueobservéantesymásaparentemente"incorrecto".

La salida del oscilador maestro (donde llega a CLOCK) tampoco es una forma de onda de disparo de gran apariencia, y según tengo entendido, 4013 requiere un buen disparo, pero parece estar funcionando en modo cronometrado. tal vez eso no sea un problema.

    
pregunta soupertime

2 respuestas

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Aquí hay una simulación de cómo debería funcionar. Explicación abajo.

Tenga en cuenta que se sabe que el IC204, el divisor de reloj maestro TC4013BP, falla en el Roland RS-09. Aquí hay una grabación durante la cual falló.

Si la resolución cuidadosa de IC204 con flujo (para garantizar que no sea solo una junta de soldadura fría) no soluciona el problema puede obtener un IC de reemplazo aquí.

El pin RESET del IC204 se levanta a través de la resistencia R215 y se impulsa desde la línea del reloj a través del diodo D205.

Cuando el reloj baja, el diodo D205 conduce y presiona RESET baja. Cuando el reloj sube, el diodo deja de conducir y R215 carga lentamente la capacitancia del pin RESET. Después de un tiempo, la tensión en RESET alcanza el umbral lógico alto y la salida Q se restablece. La salida permanece baja hasta el siguiente flanco ascendente del reloj. El efecto neto es que la salida alterna a la misma frecuencia que el reloj.

Cuando el interruptor Octave-Down está cerrado, RESET se mantiene bajo a través del diodo D206. Con RESET bajo, la salida cambia a la mitad de la frecuencia de reloj porque la salida \ $ \ overline Q \ $ está vinculada a la entrada D.

    
respondido por el neonzeon
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Está bien, no estoy seguro de si esto cuenta como una "respuesta" porque siento que no entiendo por qué sucedió esto, pero al menos resolví el problema de mi sintetizador.

Finalmente conseguí que el RS-09 en cuestión funcionara al reemplazar el 4013 con uno que saqué de otro RS-09 (lo llamaré RS-09-2 por esta explicación). Cuando puse un nuevo 4013 en RS-09-2, TAMBIÉN no funcionó. Cambiándolos de vuelta (y nuevamente) y poniendo otro 4013 nuevo en cada uno, en caso de que el primero con el que probé fuera malo, confirmé que ambos RS-09 solo funcionarán con un CD4013 muy antiguo en ellos. Supongo que todos los RS-09 son de esta manera. He visto que esto sucede una vez más, donde un circuito diseñado en la década de 1980 no funcionará con un nuevo CMOS IC. En ninguno de los dos casos hubo algo en el circuito que ofreciera una explicación de por qué. Mirando el esquema en 2017 o 1982, una persona tendría la misma reacción: Sí, eso debería funcionar. Pero si pones un CMOS IC hecho en 1982, funciona, y si pones un CMOS IC hecho en 2017, no.

No estoy realmente contento con el resultado porque la pregunta "¿Por qué?" Aún permanece, pero ahí está.

¡Me gustaría ofrecer mi agradecimiento a todos los que intentaron ayudarme a resolver esto!

    
respondido por el soupertime

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