Вступление
Сначала сразу предупреждение №1: эту статью я писал для тех, кто захочет повторить проделанную мною работу или для интересующихся радиоэлектроникой. Если вам просто интересно посмотреть на результат и монтаж процесса, вот вам основное видео:
Предупреждение №2: Сделано было совсем немного и здесь вы (пока что) не найдете информации, как, например, добавить MIDI. Поэтому это и лишь первая часть. Когда выйдет вторая - не знаю.
Предупреждение №3: для чтения части статьи вам потребуется знание аналоговой радиоэлектроники хотя бы на любительском уровне. Это важно!
Начнем, наверное, с описания того, что это за штука. Лель УДС - это советский ударный синтезатор, конкретно попавший мне в руки - 1989 года выпуска, если верить шильдику сзади. Имеет два независимых канала, на каждом - два независимых генератора: шумовой и тональный. У каждого своя атака и релиз, у тонального генератора есть регулировка тона и спада частоты ("спейс", наверное, от space drum), у шумового - регулировка тембра на двух крутилках ("ширина" спектра и "высота", но по моему опыту на подписи под ручками лучше даже не ориентироваться).
Если вам не интересен принцип работы схемы, листайте сразу до раздела "ремонт".
Схему прибора можно найти на замечательном сайте ruskeys: http://www.ruskeys.net/base/leluds.php. Схем там две, какая из них будет актуальна для вас - не знаю, в моем случае верной была некая "комбинация" из двух - в целом верной была схема без подписей, сделанных явно не русским человеком :) Но на второй верной оказалась распиновка коннекторов плат. В общем, внимательно смотрите и на номиналы микросхем, так, у меня D3, D6, D7 (по схеме с полным сканом, см. ниже) были не КР159НТ1Д, а К118УД1Б, как на второй, но предусилитель был на ОУ, а не полевике.
Разборка и базовое описание схемы
Как разбирать корпус рассказывать не буду, все в принципе и так понятно - все, что видим, откручиваем, отметить стоит только три момента:
- Пара винтов скрываются за передней панелью - нужно "поддеть" накладку с надписями на ней после того, как все остальные винты сняты.
- Нет, провод питания без перерезания не снять никак.
- Чисто на всякий случай: обязательно перед разборкой отключите прибор от сети и после этого ненадолго включите тумблер питания, чтобы разрядить конденсаторы.
Внутри нас встречают три платы: трансформаторный блок питания на +-9В (и еще некое Uоп, измерить значение которого я забыл) и две почти идентичные генераторные платы (по одной на каждый канал), одна под другой. Снимаются они несложно, откручиваются все потенциометры и дальше разбираются стойки, на которых они стоят.
Что неприятно - как и всегда в технике тех времен (не только советской) внутри кипа проводов. Чтобы работать было проще, их следует отпаять от обеих плат перед любым ремонтом или модами. Благо, расстояние между пинами на платах - ровно 5мм, и поэтому туда легко ставятся съемные клеммники или любые другие разъемы с тем же шагом контактов. Можно либо выпаять все металлические "стойки", на которые изначально накручены провода, либо, как это сделал я, паять "а-ля SMD". Лично я брал клеммники в магазине чипдип: часть на плату, часть на провод.
Теперь разберемся со схемой основных плат. Начинается все с предусилителя (1), дифференциирующего сигнал и пропускающего лишь его положительную часть. Отсюда сигнал через повторитель VT4 поступает в три места: генератор огибающей и управляемый напряжением усилитель (Voltage controlled amplifier, далее - VCA) для шума (2), генератор огибающей и VCA для тона (3) и два генератора сигнала "щелчка" (4) и (5). На VCA сигнал поступает с самих генераторов тона (6) и шума (7). Затем, эти два сигнала смешиваются на регулировке "баланс" (8) и вместе с "щелчком" через регулировку уровня громкости R101 поступают на выходной усилитель-сумматор (9). Разница между двумя платами заключается в том, что усилитель-сумматор (9) стоит только на одной из них. Сигнал со второй приходит на сумматор первой, таким образом производится микширование двух каналов.
Про блок питания я ничего рассказывать не буду, сильно интересного там, в отличие от, например, блока питания РИТМ-2, там нет буквально ничего - трансформатор и пара линейных регуляторов напряжения, собранных на дискретке (интересно, правда, почему не на советском аналоге LM317 собраны, вроде как уже аналоги были же?)
Щелчок
Разберемся сначала с щелчком. (5), по сути - простой lowpass-фильтр с сильным резонансом, регулируемым подстроечником R84, стоящий сразу за highpass-фильтром на C17 и R77. При подаче импульса на вход на выходе должна, теоретически, образовываться затухающая синусоида; на деле, поскольку на входе может быть что угодно, а не только импульс, то и на выходе может быть что угодно, отчасти повторяющее характеристики входного сигнала. Принцип работы такого генератора схож с принципом работы модуля bastl tea kick и почитать о нечто похожем можно вот тут. Частота генерируемой синусоиды, если не ошибаюсь, будет определяться R89 и C22. Стоит отметить, что максимальная амплитуда синусоиды будет зависеть от амплитуды входного импульса.
Вторая часть щелчка образуется при помощи генератора огибающей и VCA (5). Входной сигнал поступает на эмиттерный повторитель VT3, ток с которого через диод VD2 заряжает конденсатор C9. После того, как входной импульс оканчивается, C9 разряжается через R11 (быстро разрядится через VT3 и R7 ему не дает VD2). Так формируется простая огибающая с почти нулевой атакой (на деле определяемой временем фронта входного импульса, т.е. его временем полуволны, поскольку идеальных импульсов на входе мы не увидим) и релизом, регулируемым RC-временем C9 и R11. Ее напряжение будет изменяться от -9 до примерно 7.5В в максимуме (макс. напряжение ограничивается VT3 и VD2), оно затем понижается на повторителе VT5 и лесенке диодов VD5-VD8. Наконец, огибающая поступает на схему VCA на D3. В моем случае, как я уже сказал, вместо двух подобранных транзисторов КР159НТ1Д стояла микросхема КР118УД1Б, но принцип работы от этого никак не меняется. Это достаточно распространенная схема на трех транзисторах, увидеть которую во всей красе и почитать о принципе работы которой можно здесь (Projects -> Yusynth 000 -> Simple VCA), здесь и здесь. Дифференциальный усилитель выполнен на ОУ D5, сигнал с которого смешивается с сигналом блока (4) через резисторы R56 и R92. Вход звука на VCA поступает с шумового генератора; тем самым, на выходе блока (5) имеем короткий шумовой импульс.
Блоки 2 и 3
Генераторы огибающей и VCA (2) и (3) для шума и тона соответственно работают таким же образом, что и (5) с парой исключений - в генераторе огибающей шума есть после C10 еще и RC-фильтра на R32 и C14, формирующий атаку сигнала, а часть огибающей тона занесена в блок (6) - там тоже стоит RC-фильтр для формирования атаки R29/C13. Стоит отметить, что на огибающую громкости тонального сигнала атака не влияет никак - фильтр стоит только перед управляемым напряжением генератором (voltage controlled oscillator, VCO) и тем самым атака влияет только на огибающую частоты тонального генератора.
Блок 6: тональный генератор
На входе тонального генератора нас встречает RC-фильтр R29/C13, который, как я уже сказал выше, отвечает за формирование атаки для VCO. Release (время спада) будет то же, что и для огибающей громкости тонального сигнала, поскольку формируется теми же C7/R6. Напряжение огибающей точно так же понижается на VT12 и лесенке диодов (в этот раз понижение аш на 9*0.6В + 0.6В от транзистора = 6В, и это на диодах! Вот что значит аналоговая техника 70х-80х, когда на такие вещи жалко было потратить операционник, а стабилитроны все еще, видимо, стоили дорого). Огибающая затем поступает на транзистор VT16, формирующий два противофазных сигнала. При открывании тразнистор VT16 через резисторы R62 и R63 начинает протекать ток, пропорциональный току базы VT16. Напряжение на эмиттере VT16 будет равно -9В + R63 * Iэ, на коллекторе - 9В - R62*Iк. Поскольку Iб мал, то Iк примерно равен Iэ. R62 подстраивается так, чтобы быть равным R63, и потому на выходе мы имеем два противофазных сигнала, один из которых именяется от +9 до 0В, другой - от -9В до 0В. Эти два сигнала поступают на транзисторы VT14 и VT18, отвечающие за положительный и отрицательный участки выходного сигнала (их влияние ограничено диодами VD30 и VD31).
На ОУ D6 собран, по сути, компаратор с гистерезисом, определяемым делителем на R88 и R85. Предположим, что напряжение на выходе компаратора в текущий момент 9В. Тогда C21 через транзистор VT14 плавно заряжается, скорость его зарядки определяется тем, насколько сильно этот транзистор открыт. Протеканию тока через VT18 мешает VD30. Как только напряжение на C21 достигнет напряжения на положительном входе D6, равного 9В * R85 / (R88+R85) по формуле для делителя напряжения, компаратор "перещелкнет" на -9В и C21 начнет разряжаться через VT18 и VD30, скорость разрядки снова будет определяться тем, насколько этот транзистор открыт. Поскольку скорость разрядки/зарядки C21 определяет частоту выходного сигнала, а эта скорость определяют токи базы VT14 и VT18, а их открывает/закрывает как раз VT16, управляемый огибающей частоты, то и частота на выходе будет зависеть от входа на VT16, ч.т.д. Итоговый сигнал же снимается с C21 эмиттерным повторителем VT19/R96 и дальше поступает в блок (3) через пару резюков и разделительный кондер (на R99 внимания не обращаем, это часть эмиттерного повторителя выхода, просто схема неудобно нарисована)
Потенциально, здесь есть возможность для двух модов: инжектируя ток в базу VT16, можно менять частоту выходного сигнала, тем самым добавив CV-управление крутилки "тон". (Речи об идеальном 1В/октава не идет, естественно). Можно также сделать переключалку базы VT19, подключив ее не к C21, а к неинвертирующему входу D6 (ножка 5, если верить схеме, но лучше перепроверить), сделав на выходе не псевдотреугольный, а прямоугольный сигнал (меандр). Можно поиграться с R70 и R76, например, сделать их несимметричными - тогда можно будет их асимметрией регулировать симметрию нарастающей/убывающей части выходного сигнала и даже сделать что-то близкое к пилообразному сигналу! В общем, играться с таким VCO можно долго. Я же ничего из перечисленного пока что делать не стал.
Блок шумового генератора (7)
Блок шумового генератора - едиственный, где в Лель УДС можно найти цифровые микросхемы: D2 - КР176ИР10, оно же импортная CD4006, оно же сдвиговый регистр и старые добрые 2И-НЕ К561ЛА7, оно же CD4011. На микросхеме D4, насколько я понял, собран блок исключающего ИЛИ (на 2И-НЕ вообще можно что угодно собрать, см. http://nandgame.com/, очень рекомендую интересующимся цифровой электроникой, там вам покажут как собрать из 2И-НЕ процессор). На D1 собран же простенький астабильный мультивибратор, задающий тактовую частоту сдвигового генератора. Выход с XOR D4 поступает на вход D2, вход же D4 составляют две последние выходные ноги сдвигового регистра - тем самым, имеем простейший генератор шума на XOR и сдвиговом регистре (Xorshift), почитать можно тут, да и в принципе инфы по такому шумовому генератору полно, это довольно распространенная схема. Частота мультивибратора регулируется крутилкой "спектр" R8. Отсюда сигнал поступает в блок (5) для формирования шумовой части щелчка (тем самым, крутилка "Спектр" должна влиять и на щелчок, но в моем случае влияние почему-то минимально) и на фильтр на ОУ D10. D10 - суть полосовой фильтр, центральная частота которого регулируется крутилкой "тембр". И отсюда уже сигнал идет в блок (2), формирующий итоговый шумовой сигнал.
Что тут по модам можно придумать, не знаю - у меня мыслей не приходит. Можно по приколу заменить шумовой генератор на другой (основанный на FM-синтезе, например), но большого смысла я в этом не вижу. Какое-либо CV-управление сюда просто вкорячить не получится, к сожалению - все управляется потенциометрами, придется ставить оптопары или управляемые напряжением резисторы иной реализации (например, см. даташит LM13700).
Выходной тракт
Тут все просто. Сигналы из блоков (4) и (5) смешиваются на резисторах R56 и R92, формируя итоговый сигнал щелчка, его уровень регулируется R97 и через R98 смешивается с сигналом с регулировки "баланс". Ну регулировку "баланс" поступают сигналы с блоков (2) и (3) через R90 и R86 соответственно. Итоговый сигнал (шум, тон и щелчок) поступает на повторитель VT20/R99. Здесь начинается различие между двумя платами: на верхней плате (первый канал) сигнал поступает в блок 9, а в нижней сигнал уходит на коннектор подсоединения платы, откуда уходит в тот же блок 9 первой платы. Блок (9) - простой инвертирующий усилитель-сумматор, на него через R100 и R112 поступают сигналы с обеих плат, коэффициент усиления определеяется R109 и R100/R112. Сигнал с ОУ поступает на защитный резистор R110 и выходной дифференциирующий RC-фильтр C34/R111. Все, добрались до выхода.
Ремонт
В случае нестандартных проблем - ориентируйтесь на схемы и я надеюсь, что мое описание принципа работы отдельных блоков ускорит ее понимание. Впрочем, я уже два Лель УДС починил и нестандартных проблем не было ни в одном из них.
Что же есть из стандартных проблем (т.е. с чем я столкнулся в обоих Лель УДС и с чем в принципе чаще всего можно столкнуться при ремонте техники такого возраста)?
1. Ручки сразу под замену. Здесь они, судя по всему, из какого-то очень хрупкого бакелита. Если у вас они все на месте и менять вы их не хотите - снимайте очень аккуратно!
Свои я заменил на вот такие: товар в чипдипе, важно то, что они на вал 4мм, а не стандартный 6мм! Из-за этого найти их не так легко и ассортимент значительно меньше. Часть ручек так просто не заменяются, ибо некоторые потенциометры "утоплены" внутри.
Для установки новых ручек на них я на 3д-принтере распечатал адаптер-удлиннитель вала 4мм. Можете сами нарисовать и распечатать, можете, как нормальный человек, выкинуть к чертям этот кусок советского говна точнуть на токарном, можете взять мою модель и распечатать ее (или на яндекс. диске), можете слепить из полимерной глины, что хотите делайте.
2. Электролиты - все под замену. У меня сильно живые были, на удивление, только те, что установлены в блок питания - а как правило ведь именно они и горят в первую очередь! Изначально у меня плохо работал тон на втором канале, проблему решила замена разделительного конденсатора C25 (скорее всего, ибо я не думая заменил все сразу). Конкретный номинал сильно роли не играет, главное, чтобы был где-то да около того же, что стоял (10, 22, 33, 47 мкф, неважно) - все электролиты тут либо разделительные, либо фильтрующие конденсаторы, а везде, где номинал играет роль, стоит либо пленка, либо тантал. Но при замене на всякий перепроверьте по схеме, может, у вас на плате это будет не так, может, до вас уже прибор чинили и, например, на место C10/C7/C9 впихнули электролит.
В блоке питания электролиты я менять не стал, "работает - не трогай", но вообще стоило бы.
3. Потенциометры все на прочистку. Я чистил средствами компании CRC: kontakt-40, kontakt-60 и под конец kontakt-wl. Они уже неоднократно меня выручали. Ручки сразу перестали шуршать.
4. Дорожки на плате - прошелся припоем, ибо ближние к краям платы дорожки у меня уже начали четко чернеть.
Моды
Сложных модов, по типу вкорячивания MIDI или CV-управления я пока что не делал. Что сделал:
1. Совковые DIN-5 заменил на джеки. Для этого пришлось сделать небольшие планки, на которые я ставил джеки, которые ставятся в монтажные отверстия для DIN-5. Можете их вырезать из чего-нибудь, я же, как истинно ленивый человек, нарисовал их и напечатал на 3д-принтере. Скачать модельку можно тут.
При этой замене пришлось снять и выкинуть экранирующую планку, ибо она не влезала, джеки длиннее, чем DIN-5.
2. Заменил С10 и С12 на электролиты меньшего номинала. Изначально УДС у меня на максимальном времени "спада" издавал звуки длиной 6-7 секунд, с моей точки зрения это уж перебор для ударного синтезатора, а точно регулировать короткие времена тогда сильно неудобно. Я заменил их с танталов 15мкф на 2.2мкф, тем самым спад понизился почти в 7 раз.
3. Блок (9) с выходным усилителем я поставил и на вторую плату, чтобы иметь раздельный выход. Выходной джек, соответственно, я ставил стерео. Благо, на второй плате есть место под него. Ну и, конечно же, связь между двумя платами пришлось убрать. В принципе, можно сделать на DPDT-тумблере переключалку: либо на выходе микшированный звук, либо раздельный. Схему такой переключалки привожу ниже, на своем леле я ее не собирал, собирал на первом, который я моддил - мне микшированный выход нафиг не нужен.
4. Раздельные выходные усилители я также ставил из-за еще одного мода - перегруза (при этом моде переключалку ставить нельзя, кстати, нормальный мишкированный выход не выйдет получить). По сути, я просто поставил противонаправленных диода 1n4148 в параллель обратной связи D14 (палаллельно резистору R109). Эти два диода будут ограничивать выходное напряжение на +-0.6В; вам, возможно, этого будет мало (студийный стандарт, если не ошибаюсь, +-1.2В), в моем случае громкость звука была где-то -12дБ. Если вам 0.6В мало - можете поставить два диода последовательно вместо каждого установленного параллельно (т.е. итого 4 диода), но тогда звук перегруза становится более мягкий. Можно добавить дополнительный тракт усиления на выходе, но я пока этого не делал.
Помимо установки диодов я заменил резисторы R112/R100 и R109. Отношение R109/R112 регулирует коэффициент усиления выходного усилителя. Тут по вкусу все, я поставил R100/R112 3кОм, R109 - 100кОм. Был коэффициент усиления примерно 3, стал чуть больше 30. Перегруз тогда у меня начинается с примерно 3/8-середины ручки "уровень". Если вам хочется посильнее - повышайте R109, понижайте R100/R112, но не переусердствуйте.
Вывод
Лель УДС было интересно моддить. Он несложно устроен, и можно поставить еще кучу модов, особенно учитывая, что внутри есть область с тупо пустым местом. Что можно и хотелось бы еще добавить:
1. CV-управление
2. MIDI-управление
3. Поиграться с VCO: добавить возможность выхода меандра и регулировки его скважности/"скважности" треугольника (вплоть до пилообразного сигнала)
4. Поставить на выход дополнительный каскад усиления, чтобы выход был погорячее
5. Добавить крепление к стандартной рековой стойке 19'', пока что тупо приматываю изолентой :)
Все это, надеюсь, сделаю в следующей части. Пока хочу взяться за другие проекты.
Надеюсь, что статья вам была интересна и если вам захотелось самому повторить что-то подобное - я только рад, тем более, если статья вам поможет. Спрашивайте, что непонятно, в комментариях.
Спасибо за прочтение/просмотр! Не забудьте про видео, если вы добрались до сюда, а видео до сих пор не посмотрели.
