オーディオ発振器は、16 Hz ～ 20,000 Hz の特定の周波数範囲で波形を生成するために広く統合されています。 低周波発振器の場合、20Hz 未満の波形のみ生成できます。 オーディオ オシレーターは、音楽の生成にトーン ジェネレーターとして使用するように設計されています。
また、これらの発振器を使用すると、特定の周波数での圧縮と回路ゲインの測定が可能になります。 ここでは、オーディオオシレーター、その種類、およびアプリケーションについて説明します。
オーディオオシレーターとは何ですか?
オーディオオシレーターは、音楽制作における測定ツールおよび音源として機能します。 発振器は、直流 (DC) を交流 (AC) に変換するように設計されており、交流波形を生成します。 さらに、発振器は、特定の周波数で波形を生成するのに役立ちます。 低周波発振器は 20Hz 未満の波形を生成します。
2 つの状態の間で電流が急速に切り替わります。 これにより、さまざまなオーディオ プロセッサで増幅したり整形したりできる波形が生成されます。 電子発振器は、測定、校正ツール、機器のクロッキングなどのいくつかの業界に応用できます。
通常、オーディオオシレーターは音を生成します。 それらの回路は 2 つの状態の間で急速に変化します。 これは、振動する弦が音を生成する方法と似ています。 発振電子回路は波形を生成し、それを増幅して音源として統合できます。
オシレーターの種類
電圧制御発振器 (VCO) は、アナログ シンセサイザーで使用される最も一般的なタイプの発振器です。 制御電圧は、VCO オーディオ発振器の周波数を決定します。 VCO 発振器は、供給される制御電圧に基づいて異なる周波数を生成します。 アナログ シンセサイザーのキーを押すと、一定の電圧がオシレーターに送信されます。 これにより、ピッチの波形が生成されます。
オシレーターを適切にチューニングすると、ピッチはキーの音と一致します。 さらに、シンセサイザーを使用すると、さまざまな種類の信号を使用して制御電圧を調整できます。 たとえば、FM 合成としても知られる周波数変調は、VCO への変調を含めることによって生成できます。
VCO オーディオ オシレーターは、音量、周波数、波形を含む 3 つのパラメーターで構成されます。 正弦波を見て、これらのパラメーターがサウンドにどのように関係しているかを詳しく分析してみましょう。
正弦波は、すべての波形の中で最も重要な要素です。 高調波を追加することで波形の形状を変更できます。 方形波、鋸歯状波、正弦波、三角波が主な波形形状です。 これらのそれぞれの形状は、生成されるサウンドのトーンに影響を与えます。 また、サイン波は通常、滑らかなサウンドを持ちます。 一方、ノコギリ波はノイズが多くなることがあります。
ノイズも波形発振器の経験の一つです。 通常はピンクと白の品種があります。 ホワイト ノイズの周波数は等しい割合ですが、ピンク ノイズは一部の高い周波数の影響を軽減します。
デジタル発振器は、DSP またはデジタル信号処理を統合することによって波形を生成します。 これらの波形は、アナログ発振器のように見えるようにデジタル的に再作成されます。 モデリング技術はある程度発展してきましたが、多くのシンセ愛好家は通常、デジタル オシレーターのサウンドはアナログよりも劣ると考えています。
波形の種類
オシレーターは周期的な波形を生成します。 これらの波形は Hz、つまりヘルツで測定されます。 オシレーターの振動サイクルが速くなります。 オシレーターはさまざまなタイプの形状を生成することが知られています。 ただし、アナログ シンセサイザーで最も一般的な形状には、ノコギリ波、サイン波、三角形、正方形が含まれます。 波形ラインの曲線によって形状が決まります。
方形波
方形波には、基本周波数の奇数倍で見られる高調波が含まれています。 また、方形波は正方形のように見えます。
ノコギリ波
ノコギリ波はノコギリの刃のように見えます。 奇数および偶数の高調波がノコギリ波に追加されます。 そのため、クリアな音色が得られます。
正弦波
音の最も基本的な基礎は正弦波です。 正弦波は、信号に追加の高調波が含まれていないため、純粋です。 正弦波は基本周波数を構成します。
三角波
三角波は正弦波と同様の外観を持ちます。 ただし、唯一の違いは、三角波には三角形のようにつながった直線のエッジがあることです。 通常、三角波には奇数次調波が付加されます。
オーディオオシレーターの歴史
1930 年代後半、オーディオ発振器は現代のアプリケーションにはあまり適していませんでした。 その理由は、コスト、複雑さ、不安定さでした。 したがって、ウィリアム ヒューレットは、ヒューレット パッカード社による最初の製品であるモデル 200B 可変発振器の設計と開発にインスピレーションを受けました。
ヒューレットはスタンフォード大学のセミナーに出席した後、効率的なオーディオ発振器を開発することにインスピレーションを受けました。 このセミナーでは、ヒューレット大学の教授であるフレデリック E. ターマンが、負のフィードバックの統合について説明しました。 これに触発されて、ヒューレットは論文のためにこのテーマを研究することに時間を費やしました。
ヒューレットの発振器は、温度依存性の抵抗器として白熱灯を使用したという点で異なっていました。 さらに、電球は自動利得制御として機能しました。 これにより、発振器のループ ゲインが 1 に非常に近く保たれました。 これは歪みを最小限に抑えるために重要です。 この設計により、歪みなく出力を簡単に制御できます。
この性能は強化されただけでなく、より安価になりました。 当時、モデル 200A は 54.40 ドルで販売されており、200 ～ 600 ドル以内で販売されていた市場の他の発振器よりも安価でした。
オーディオ信号を生成する最初の方法はヒューレット発振器でした。 Hewlett’s 200B が登場するまでは、低周波信号を正確に生成する方法はありませんでした。
HP 200A オーディオ オシレーターとは何ですか?
HP 200A オーディオ オシレーターは、音響機器のテストを実行するために特別に設計された低歪みのオーディオ オシレーターです。 この発振器は電球安定化負帰還回路を利用しています。 長年にわたり、HP 発振器は、ラジオ、電話、ステレオ、その他のオーディオ機器の製造とメンテナンスに統合されてきました。
HP200A オーディオ発振器は、Bill が大学院の研究中に開発しました。 当時と同様に、ビルは、電球を使用して回路の出力の規制を干渉することなく解決する方法について、革新的かつ実用的なアイデアを持っていました。 他にも発振器はありましたが、不安定で高価なものがありました。 ビルは電球を使用して回路を簡素化できるでしょう。 また、発振器の性能を向上させながら価格も最小限に抑えることができました。
Bill と Dave は、最初の製品である HP 200A オーディオ発振器を設計しました。 HP 200A オシレーターは、まるでしばらく前から存在していたかのような名前が付けられました。 この発振器の価格は 54.40 ドルでした。 発振器は、当時の市場の競合機器よりも安価でした。
Dave 氏によると、HP オーディオ オシレーターは、HP 社が人気を博し、世界最大の電子楽器メーカーの 1 つになった基礎の役割を果たしました。
ウィーンブリッジオシレーター
ウィーン ブリッジ オシレーターは、オーディオ周波数を生成するために設計されました。 この発振器にはさらに利点があります。 生成される周波数が 1:10 の範囲内になる可能性があるため、位相シフト発振器よりも優れています。
Wein Bridge オシレーターは幅広い周波数を生成します。 正弦波を生成し、インピーダンス測定用に Max Wien によって作成されたブリッジ回路に基づいています。 このブリッジには 2 つのコンデンサと 4 つの抵抗があります。 ほとんどの場合、ウィーン ブリッジ オシレーターはコンポーネントの未知の値を識別するのに役立ちます。
ほとんどの場合、このオシレーターはオーディオに組み込まれています。 また、このオシレーターは主にオーディオのテストに使用されます。 フィルター回路のテストに使用するクロック信号を生成できます。 この発振器のもう 1 つの用途は、アンプのテストです。 ウィーンブリッジ発振器は、パワーアンプの歪みテストの実行に役立ちます。
この発振器では、低い周波数から高い周波数まで、ある周波数ではコンデンサのリアクタンスと抵抗が等しくなります。 したがって、最大出力電圧が存在する必要があります。
555 オーディオ オシレーターとは何ですか?
555 オーディオ発振器は、50% ～ 100% の範囲のさまざまなデューティ サイクルまたは約 500kHz の固定周波数の安定した方形波出力波形を生成するために使用されます。 555 オーディオ発振回路を作成するには、555 タイマー IC を非安定モードでリンクします。
この発振器はいくつかの目的を果たします。 したがって、多くのアプリケーションで使用されています。 555 オーディオ発振器は、低出力電流が必要なさまざまな波形発生回路やアプリケーションで使用できます。 さらに、555 オシレーターは、正確なパルス、方形波、正弦波の生成に最適です。 リラックスオシレーターの一種です。
この発振器は、いくつかの LED を点滅させるために簡単に構築できます。 ただし、非安定 555 発振器を統合して科学プロジェクトを開発する簡単な方法が 1 つあり、それは電子メトロノームです。 電子メトロノームは、繰り返しビートを生成することで音楽の時間をマークする装置です。
結論
発振器は、特定の周波数信号を生成するための最も簡単な方法です。 発振周波数は変化する可能性があります。 ただし、オーディオオシレーターはある周波数範囲内で動作します。 オーディオ オシレーターは、いくつかのアプリケーションに広く統合されています。 テレビ、ラジオ、その他のデバイスでそれらを見つけることができます。
通常、オーディオオシレーターは音を生成します。 それらの回路は 2 つの状態の間で急速に変化します。 これは、振動する弦が音を生成する方法と似ています。
