AY-1-1007
Produttore: General Instrument
Tipo: Divisore di frequenza a 7 stadi (7-Stage Frequency Divider)
Package: DIP-14
Tecnologia: MOS
Periodo: Anni ’70
Descrizione
L’AY-1-1007 o C10129 è un circuito integrato MOS progettato per la realizzazione di organi elettronici e tastiere polifoniche basate sulla tecnologia divide-down. Il dispositivo contiene una catena di sette flip-flop MOS organizzati in configurazione 3+2+1+1, in grado di dividere la frequenza di ingresso per potenze di due.
Il chip riceve in ingresso una frequenza proveniente da un generatore di note superiori (Top Octave Generator) e produce diverse frequenze divise, utilizzate per ottenere le ottave inferiori della tastiera. Grazie a questa tecnica, un singolo generatore di frequenze può alimentare un’intera tastiera completamente polifonica.
L’AY-1-1007 era normalmente utilizzato insieme al celebre AY-1-0212 Master Tone Generator, con il quale è completamente compatibile. Il datasheet specifica infatti che questi divisori sono stati progettati per interfacciarsi direttamente con l’AY-1-0212.
Caratteristiche principali
- Divisore di frequenza a 7 stadi.
- Configurazione interna 3+2+1+1.
- Ingresso compatibile con onda sinusoidale o quadra.
- Uscite push-pull a bassa impedenza.
- Funzione di Power-On Reset integrata.
- Basso numero di componenti esterni richiesti.
AY-1-0212
Produttore: General Instrument
Tipo: Top Octave Generator (TOG)
Package: DIP-16
Tecnologia: MOS LSI
Periodo: Anni ’70
Descrizione
L’AY-1-0212 è uno dei più celebri circuiti integrati utilizzati negli organi elettronici e nelle tastiere polifoniche degli anni Settanta. Si tratta di un Top Octave Generator, ovvero un generatore digitale in grado di produrre simultaneamente le dodici note della scala cromatica appartenenti all’ottava superiore della tastiera.
Il dispositivo riceve in ingresso una singola frequenza proveniente da un oscillatore esterno e, tramite dodici divisori interni, genera le dodici frequenze musicali fondamentali corrispondenti alle note della scala cromatica. Ogni nota è disponibile su una propria uscita dedicata.
Utilizzando successivamente dei divisori di frequenza, come gli AY-1-1007 e gli AY-1-5050, è possibile ottenere tutte le ottave inferiori necessarie per una tastiera completamente polifonica. Questa tecnica, nota come divide-down, è stata alla base della maggior parte degli organi elettronici e delle string machine dell’epoca.
Caratteristiche principali
- Generazione completa delle 12 note della scala cromatica.
- Un’uscita indipendente per ogni nota.
- Ingresso protetto da diodo Zener.
- Uscite push-pull a bassa impedenza.
- Ampio intervallo di frequenza di ingresso.
- Ridotto numero di componenti esterni necessari.
AY-1-1313
Produttore: General Instrument
Tipo: Priority Latching Network
Package: DIP-40
Tecnologia: MOS LSI
Periodo: Anni ’70
Descrizione
L’AY-1-1313 è un circuito integrato LSI sviluppato da General Instrument per l’impiego negli organi elettronici e nei sintetizzatori polifonici basati sulla tecnologia divide-down. A differenza dei generatori di frequenza della stessa famiglia, questo dispositivo non genera note musicali, ma svolge la funzione di rete di priorità e memorizzazione (Priority Latching Network).
Il chip è progettato per ricevere fino a 13 ingressi di comando (“switch inputs”) provenienti dalla tastiera e 13 ingressi di frequenza provenienti dal sistema di generazione delle note. Quando vengono premuti più tasti contemporaneamente, l’AY-1-1313 seleziona automaticamente il tasto avente la priorità più elevata e collega la relativa frequenza all’uscita.
Una volta selezionata una nota, il circuito la mantiene attiva anche dopo il rilascio del tasto, fino a quando non viene premuto un nuovo tasto avente una priorità valida. Questa funzione era particolarmente utile nei sintetizzatori monofonici e nei sistemi di controllo della tastiera.
Funzione principale
L’AY-1-1313 agisce come:
- Selettore di priorità tra più tasti premuti.
- Circuito di memorizzazione della nota selezionata.
- Multiplexer tra ingressi di frequenza.
- Interfaccia tra tastiera e generatore sonoro.
Il risultato è una gestione ordinata delle note in presenza di più tasti premuti contemporaneamente.
Caratteristiche principali
- Gestione di 13 ingressi tastiera.
- Gestione di 13 ingressi di frequenza.
- Funzione di priorità hardware.
- Funzione latch integrata.
- Basso consumo di potenza.
- Possibilità di collegare più dispositivi in cascata (tandem).
AY-1-5050
Produttore: General Instrument
Tipo: Divisore di frequenza a 7 stadi (7-Stage Frequency Divider)
Package: DIP-14
Tecnologia: MTOS (Metal-Oxide Thick-Film Transistors)
Periodo: Anni ’70
Descrizione
L’AY-1-5050 è un circuito integrato sviluppato da General Instrument per applicazioni musicali, in particolare per organi elettronici e tastiere polifoniche basate sulla tecnologia divide-down. Il dispositivo appartiene alla famiglia dei divisori di frequenza utilizzati per ricavare le ottave inferiori a partire dalle frequenze generate dal Top Octave Generator.
Il chip contiene sette stadi divisori interni, organizzati secondo una struttura 3+2+1+1, che consentono di ottenere più frequenze derivate da un singolo segnale di ingresso. Ogni stadio divide la frequenza per due, generando le note corrispondenti delle ottave inferiori.
Nel datasheet viene specificato che l’AY-1-5050 è completamente compatibile con gli altri divisori della stessa famiglia e che può essere pilotato sia da segnali sinusoidali sia da onde quadre.
L’AY-1-0212 generava le dodici note dell’ottava superiore mentre l’AY-1-5050 produceva automaticamente tutte le ottave inferiori necessarie alla tastiera.
Caratteristiche principali
- Divisore di frequenza a 7 stadi.
- Configurazione interna 3+2+1+1.
- Funzionamento fino a 1 MHz.
- Compatibile con segnali sinusoidali e quadri.
- Uscite push-pull a bassa impedenza.
- Protezione tramite diodi su tutti gli ingressi.
- Basso consumo.
AY-1-5051
Produttore: General Instrument
Tipo: Divisore di frequenza a 5 stadi (5-Stage Frequency Divider)
Package: TO-100 metal can a 10 pin
Tecnologia: MTOS (Metal-Oxide Thick-Film Transistors)
Periodo: Anni ’70
Descrizione
L’AY-1-5051 è un circuito integrato sviluppato da General Instrument per applicazioni musicali professionali e consumer, destinato principalmente agli organi elettronici e ai sistemi di generazione polifonica basati sulla tecnologia divide-down. Il dispositivo appartiene alla stessa famiglia degli AY-1-5050, AY-1-6721/5 e AY-1-6721/6 ed è completamente compatibile con essi.
La funzione principale dell’AY-1-5051 è quella di dividere una frequenza in ingresso per potenze di due mediante una catena di flip-flop interni. Nel caso specifico, il chip incorpora cinque stadi divisori organizzati secondo una configurazione 2+1+1+1, permettendo di ottenere più ottave inferiori partendo da una singola frequenza generata dal Top Octave Generator.
Grazie a questa architettura era possibile realizzare strumenti completamente polifonici utilizzando un numero molto ridotto di circuiti integrati.
Caratteristiche principali
- Divisore di frequenza a 5 stadi.
- Configurazione interna 2+1+1+1.
- Funzionamento fino a 1 MHz.
- Compatibile con ingressi sinusoidali o ad onda quadra.
- Protezione a diodo sugli ingressi.
- Uscite push-pull a bassa impedenza.
- Basso consumo di potenza.
AY-1-6721
Produttore: General Instrument
Tipo: Divisore di frequenza a 5 stadi (5-Stage Frequency Divider)
Package: TO-100 metal can a 10 pin
Tecnologia: MTOS (Metal-Oxide Thick-Film Transistors)
Periodo: Anni ’70
Descrizione
L’AY-1-6721 è un circuito integrato sviluppato da General Instrument per applicazioni musicali elettroniche, appartenente alla famiglia dei divisori di frequenza utilizzati negli organi elettronici e nelle tastiere polifoniche basate sulla tecnologia divide-down. Il dispositivo è realizzato con tecnologia MTOS e condivide le stesse caratteristiche elettriche degli altri membri della famiglia AY-1-5050, AY-1-5051 e AY-1-6721/6.
La funzione del chip consiste nel dividere una frequenza in ingresso mediante una catena di divisori binari interni. Nel caso dell’AY-1-6721, il datasheet specifica una configurazione 5 stadi organizzati secondo lo schema 3+2, particolarmente utile per la generazione delle ottave inferiori nei sistemi musicali elettronici.
Grazie a questi divisori era possibile ottenere tutte le frequenze necessarie a una tastiera completamente polifonica partendo dalle dodici note generate dal Top Octave Generator.
Caratteristiche principali
- Divisore di frequenza a 5 stadi.
- Configurazione interna 3+2.
- Tecnologia MTOS ad alta affidabilità.
- Frequenza operativa fino a 1 MHz.
- Compatibile con segnali sinusoidali o quadri.
- Ingressi protetti tramite diodi.
- Uscite push-pull a bassa impedenza.
AY-3-0214
Produttore: General Instrument
Tipo: Master Frequency Generator / Top Octave Generator (MFG/TOG)
Package: DIP-16 ceramico o plastico
Tecnologia: MOS LSI
Periodo: Fine anni ’70
Descrizione
L’AY-3-0214 è un circuito integrato sviluppato da General Instrument per la generazione delle frequenze musicali negli organi elettronici, sintetizzatori e tastiere polifoniche basate sulla tecnologia divide-down.
Il dispositivo appartiene alla famiglia dei Master Frequency Generator / Top Octave Generator (MFG/TOG) ed è in grado di generare simultaneamente le 12 note della scala cromatica temperata partendo da un’unica frequenza di ingresso proveniente da un oscillatore master.
Grazie a questa architettura, l’AY-3-0214 rappresenta il cuore della sezione di generazione delle note in moltissimi strumenti musicali elettronici degli anni Settanta e Ottanta.
Come funziona
Il chip riceve una frequenza di clock esterna compresa tra 100 kHz e 4,5 MHz e la divide internamente secondo rapporti estremamente precisi, producendo alle sue uscite le dodici note della scala cromatica dell’ottava superiore.
Le frequenze generate vengono poi inviate a divisori di frequenza come:
- AY-1-5050
- AY-1-5051
- AY-1-6721
- AY-1-6721/6
per ottenere tutte le ottave inferiori della tastiera.
Caratteristiche principali
- Generazione completa delle 12 note della scala cromatica.
- Un solo oscillatore esterno necessario.
- Uscite push-pull a bassa impedenza.
- Ingresso protetto tramite diodo Zener.
- Funzionamento con alimentazione singola.
- Duty cycle del 50% per elevata precisione musicale.
- Ampio intervallo di frequenze di ingresso.
AY-3-0215
Produttore: General Instrument
Tipo: Master Frequency Generator / Top Octave Generator (MFG/TOG)
Package: DIP-16 ceramico
Tecnologia: MOS LSI
Periodo: Anni ’70
Descrizione
L’AY-3-0215 è un generatore digitale di frequenze musicali sviluppato da General Instrument per organi elettronici, sintetizzatori e sistemi polifonici basati sulla tecnica divide-down. Il circuito è in grado di generare simultaneamente le frequenze della scala cromatica partendo da un’unica frequenza di riferimento applicata all’ingresso.
A differenza dell’AY-3-0214, che fornisce 12 uscite musicali, l’AY-3-0215 dispone di 13 uscite, rendendolo particolarmente adatto alla realizzazione di tastiere elettroniche e sistemi di generazione sonora più complessi.
Come funziona
Il chip riceve una frequenza di clock esterna e la divide internamente tramite una rete di divisori digitali ad alta precisione.
Le tredici frequenze ottenute corrispondono alle note della scala cromatica e possono essere inviate a divisori di frequenza come:
- AY-1-5050
- AY-1-5051
- AY-1-6721
- AY-1-6721/6
per ottenere tutte le ottave inferiori necessarie a una tastiera completamente polifonica.
Caratteristiche principali
- Generazione completa della scala musicale da una sola frequenza di ingresso.
- 13 uscite musicali indipendenti.
- Alimentazione singola.
- Uscite push-pull a bassa impedenza.
- Ingresso protetto da diodo Zener.
- Ampio intervallo di frequenze di ingresso.
- Tecnologia MOS LSI a basso consumo.
AY-3-1350
Produttore: General Instrument
Tipo: Sintetizzatore di melodie programmabili (Tune Synthesizer)
Package: DIP-28 Dual In Line
Tecnologia: MOS N-Channel
Periodo: Primi anni ’80
Descrizione
L’AY-3-1350 è un circuito integrato sviluppato da General Instrument progettato per la generazione automatica di melodie e carillon elettronici. A differenza dei classici Top Octave Generator della serie AY, questo dispositivo integra un vero e proprio microcontrollore MOS dedicato alla sintesi di brani musicali, capace di riprodurre melodie complete senza l’ausilio di una CPU esterna.
Il chip nasce principalmente per applicazioni quali:
- Giocattoli elettronici
- Organi elettronici
- Carillon
- Campanelli musicali
- Dispositivi sonori automatici
Il dispositivo viene fornito con una libreria interna di 25 melodie e 3 tipi di rintocchi (chimes) già programmati, ma può anche essere realizzato in versione personalizzata con brani scelti dal costruttore.
Caratteristiche principali
- Sintetizzatore musicale completamente integrato.
- 25 melodie memorizzate internamente.
- 3 sequenze di carillon (Chimes).
- Possibilità di melodie personalizzate in fase di produzione.
- Modalità sequenziale automatica.
- Controllo dell’inviluppo per simulare organo o pianoforte.
- Spegnimento automatico a fine esecuzione per ridurre il consumo.
- Funzionamento con alimentazione singola (+5 V).
- Possibilità di utilizzare una PROM esterna contenente melodie personalizzate.
Melodie integrate
La versione standard dell’AY-3-1350 contiene le seguenti melodie:
- Toreador
- William Tell
- Hallelujah Chorus
- Star Spangled Banner
- Yankee Doodle
- John Brown’s Body
- Clementine
- God Save the Queen
- Colonel Bogey
- La Marseillaise
- America
- Deutschland Lied
- Wedding March
- Beethoven’s Fifth
- Augustine
- O Sole Mio
- Santa Lucia
- The End
- Blue Danube
- Brahms’ Lullaby
- Hells Bells
- Jingle Bells
- La Vie En Rose
- Star Wars
- Beethoven’s Ninth
Sono inoltre presenti tre suonerie (Chimes):
- Westminster Chime
- Simple Chime
- Descending Octave Chime
Modalità di funzionamento
Il datasheet descrive tre principali modalità operative:
Sistema standard
Il chip utilizza le 25 melodie interne. Tramite alcuni ingressi digitali è possibile selezionare quale melodia riprodurre oppure avviare l’esecuzione sequenziale di tutti i brani memorizzati.
Sistema con melodie personalizzate
General Instrument poteva fornire versioni del circuito con melodie differenti incise direttamente nella memoria interna.
Era possibile programmare da 1 fino a 28 melodie, per un totale massimo di 252 note musicali.
Sistema con PROM esterna
L’AY-3-1350 supporta anche una memoria PROM esterna contenente nuove melodie.
In questa configurazione il numero di brani diventa praticamente illimitato, permettendo di aggiornare facilmente il repertorio musicale senza modificare il circuito integrato.
General Instrument AY-3-8910A
L’AY-3-8910A è probabilmente uno dei circuiti integrati più famosi della storia della musica elettronica e dei videogiochi. Progettato da General Instrument alla fine degli anni Settanta, è un PSG (Programmable Sound Generator), ovvero un generatore sonoro programmabile capace di produrre musica, effetti sonori e rumori tramite il controllo diretto da parte di un microprocessore.
Il chip dispone di tre canali audio completamente indipendenti, ciascuno dotato del proprio generatore di tono e del controllo di volume. A questi si aggiunge un generatore di rumore bianco, che può essere miscelato ai tre canali per realizzare suoni di percussione, effetti speciali o timbriche più complesse. Un sofisticato generatore d’inviluppo hardware consente inoltre di ottenere automaticamente variazioni di volume nel tempo, senza impegnare continuamente il processore principale.
Una delle caratteristiche più interessanti dell’AY-3-8910A è la presenza di due porte di ingresso/uscita parallele a 8 bit, utilizzabili dal progettista per controllare periferiche esterne o leggere segnali digitali. Questa funzione lo rendeva estremamente versatile e ne favorì l’impiego non solo negli strumenti musicali, ma anche nei computer domestici e nei sistemi arcade.
Il dispositivo è controllato attraverso 16 registri interni, nei quali vengono programmati frequenze, livelli di volume, configurazione del rumore, forma dell’inviluppo e stato delle porte I/O. L’interfacciamento avviene tramite un bus dati a 8 bit e segnali di controllo dedicati, permettendo una gestione semplice da parte di processori come Intel 8080, Motorola 6800, MOS 6502, Zilog Z80 e numerosi altri microprocessori dell’epoca.
Grazie alla sua qualità sonora e alla grande flessibilità, l’AY-3-8910A è stato impiegato in moltissimi strumenti musicali elettronici, home computer e videogiochi. Ancora oggi è considerato uno dei chip simbolo dell’era “8 bit” ed è molto apprezzato dagli appassionati di retrocomputing e dai musicisti che ricercano il caratteristico timbro elettronico di quegli anni.
Caratteristiche principali
- Generatore sonoro programmabile (PSG)
- 3 canali audio indipendenti
- Generatore di rumore bianco
- Generatore hardware di inviluppo
- Controllo tramite 16 registri interni
- Due porte di I/O parallele a 8 bit
- Bus dati a 8 bit
- Package DIP a 40 pin
- Alimentazione +5 V
- Compatibile con la maggior parte dei microprocessori a 8 bit dell’epoca.
SGS-ATES HBF4727A
L’HBF4727A è un circuito integrato COS/MOS sviluppato da SGS-ATES (oggi parte di STMicroelectronics), progettato come divisore binario a 7 stadi ad alte prestazioni.
Questo integrato nasce come sostituto “pin-to-pin” dei più datati divisori bipolari SAJ110 e SAJ210, offrendo un consumo di corrente nettamente inferiore e una maggiore immunità ai disturbi, caratteristiche particolarmente apprezzate negli strumenti musicali elettronici degli anni Settanta e Ottanta.
L’HBF4727A contiene sette flip-flop collegati in cascata che realizzano una serie di divisioni di frequenza. Le prime due sezioni sono accessibili anche singolarmente, consentendo di ottenere divisioni per 2 e per 4, mentre le restanti sezioni continuano la catena di divisione fino a completare i sette stadi disponibili.
Grazie alla tecnologia CMOS, il dispositivo offre un’elevata impedenza d’ingresso, un bassissimo assorbimento di corrente e la possibilità di funzionare con tensioni comprese tra 3 V e 15 V, rendendolo estremamente versatile per numerose applicazioni elettroniche. Il datasheet evidenzia inoltre un’ottima immunità al rumore e ingressi completamente protetti.
Negli strumenti musicali elettronici vintage questo componente veniva impiegato soprattutto nelle catene di divisione delle frequenze. Partendo dalla nota più acuta generata dal Top Octave Generator (TOG), il circuito divide progressivamente la frequenza per ottenere le ottave inferiori mantenendo un’elevata stabilità e precisione.
L’HBF4727A è stato utilizzato in numerosi organi elettronici e string machine europei dell’epoca, contribuendo a realizzare quella tipica architettura “Top Octave + Divisori” che ha caratterizzato gran parte della produzione degli anni Settanta.
Caratteristiche principali
- Tecnologia COS/MOS
- Divisore binario a 7 stadi
- Uscite disponibili per le diverse divisioni di frequenza
- Sostituzione diretta dei divisori bipolari SAJ110 e SAJ210
- Alimentazione da 3 V a 15 V
- Bassissimo consumo di corrente
- Elevata impedenza d’ingresso
- Ottima immunità ai disturbi
- Ingressi completamente protetti
- Package DIP a 14 pin
Fairchild / SGS HBF4737B
L’HBF4737B è un circuito integrato CMOS progettato come contatore/divisore di frequenza a 7 stadi, sviluppato specificamente per le applicazioni di sintesi musicale.
Il suo compito principale è quello di ricevere in ingresso una frequenza generata dal Top Octave Generator (TOG) e dividerla progressivamente per ottenere la stessa nota nelle sette ottave inferiori della tastiera. Grazie a questa architettura, con un solo oscillatore per ciascuna delle dodici note della scala cromatica è possibile ottenere la polifonia completa, una soluzione che ha reso celebri gli organi elettronici e le string machine degli anni Settanta.
Il circuito integra sette flip-flop collegati in cascata. Ogni stadio divide per due la frequenza ricevuta dallo stadio precedente, generando così sette uscite corrispondenti alle diverse ottave della stessa nota. Tutte le uscite sono bufferizzate e possono essere utilizzate contemporaneamente.
Una caratteristica peculiare dell’HBF4737B è la presenza di quattro ingressi di clock indipendenti, che consentono di pilotare separatamente i vari gruppi di divisori. Questa soluzione permette al progettista di realizzare matrici di divisione estremamente flessibili, ottimizzando il numero di componenti necessari all’interno dello strumento.
Realizzato in tecnologia CMOS, il dispositivo offre consumi estremamente ridotti, un’elevata immunità ai disturbi e la possibilità di operare con tensioni comprese tra 5 e 15 Volt. Il datasheet indica inoltre una frequenza massima di conteggio fino a 10 MHz con alimentazione a 15 V, valore più che sufficiente per le applicazioni musicali dell’epoca.
L’HBF4737B è stato utilizzato in numerosi organi elettronici e sintetizzatori a divisione di frequenza, rappresentando uno dei componenti fondamentali della classica architettura Top Octave Generator + Divisori, adottata dalla maggior parte dei costruttori europei negli anni Settanta e Ottanta.
Caratteristiche principali
- Tecnologia CMOS
- Contatore/divisore di frequenza a 7 stadi
- Progettato specificamente per sintetizzatori e organi elettronici
- Generazione di sette ottave partendo da una sola frequenza
- Quattro ingressi di clock indipendenti
- Sette uscite bufferizzate
- Alimentazione da 5 V a 15 V
- Frequenza massima di conteggio fino a 10 MHz
- Package DIP a 14 pin
SGS-Thomson M082, M083 e M086
I generatori di nota che hanno dato voce agli organi elettronici
Alla fine degli anni ’70 e per tutti gli anni ’80 molti costruttori di organi elettronici adottarono una famiglia di circuiti integrati progettata da SGS-Thomson Microelectronics per semplificare la generazione delle note musicali.
Gli M082, M083 e M086 appartengono alla famiglia dei Tone Generator, circuiti integrati MOS in grado di generare direttamente le frequenze delle dodici note della scala cromatica partendo da un unico oscillatore master.
Il principio di funzionamento è estremamente elegante: un clock esterno viene inviato all’integrato che, attraverso una serie di divisori digitali ad elevata precisione, produce le frequenze fondamentali delle note musicali. Le ottave inferiori vengono poi ottenute semplicemente dividendo ulteriormente il segnale per due, una tecnica adottata praticamente da tutti gli organi elettronici “Top Octave”.
Grazie a questa architettura era possibile realizzare tastiere complete utilizzando pochissimi componenti, ottenendo al tempo stesso un’eccellente stabilità d’intonazione.
Caratteristiche principali
- Alimentazione singola da 10 a 14 Volt
- Assorbimento inferiore a 500 mW
- Tecnologia MOS a canale N
- Package DIP-16
- Elevata immunità alle cariche elettrostatiche
- Ottima capacità di pilotaggio delle uscite
- Errore massimo sulle frequenze inferiore allo 0,069%
- Clock di ingresso fino a 4,5 MHz nelle versioni standard
Il datasheet riporta inoltre una tabella completa delle frequenze generate per ogni nota della scala musicale e i relativi rapporti di divisione utilizzati internamente.
Le differenze fra M082, M083 e M086
A prima vista i tre integrati sembrano praticamente identici, ma in realtà sono stati progettati per esigenze differenti.
M082
L’M082 genera 13 uscite.
Le prime dodici corrispondono alle dodici note della scala cromatica (Do, Do#, Re, ecc.), mentre la tredicesima uscita è ottenuta dividendo ulteriormente per due la nota più acuta.
Questa uscita supplementare permetteva di semplificare il progetto di alcuni organi elettronici che richiedevano una nota aggiuntiva per completare la tastiera.
Il duty-cycle dell’uscita è circa 30%, caratteristica che in alcuni strumenti contribuiva a definire il particolare timbro sonoro.
M083
Dal punto di vista funzionale il M083 è praticamente identico al M082.
Anche questo integrato dispone di 13 uscite e utilizza lo stesso schema di divisione delle frequenze.
La principale differenza riguarda il segnale d’uscita, che presenta un duty-cycle del 50%, rendendolo perfettamente simmetrico.
Questa modifica consentiva una migliore compatibilità con alcune sezioni di sintesi e con determinate architetture digitali adottate da vari costruttori di organi.
Per questo motivo molti strumenti utilizzano indistintamente M082 oppure M083, scegliendo l’uno o l’altro in funzione del progetto elettronico.
M086
L’M086 rappresenta invece una variante dedicata a strumenti con esigenze differenti.
La caratteristica principale è che dispone di 12 uscite, eliminando la tredicesima uscita presente nei modelli precedenti.
Anche il pinout risulta leggermente differente proprio per adattarsi a questa configurazione.
Il duty-cycle rimane del 50%, come nel M083.
Veniva normalmente impiegato nei progetti in cui non era necessario disporre della tredicesima nota supplementare.
Le versioni “A”
Per tutti e tre gli integrati esiste una versione contrassegnata dalla lettera A:
- M082A
- M083A
- M086A
Queste versioni sono identiche dal punto di vista funzionale.
L’unica differenza consiste nella frequenza massima del clock di ingresso:
- Versioni standard: fino a 4,5 MHz
- Versioni A: fino a 2,5 MHz
Questa variante era destinata a progetti che utilizzavano oscillatori master differenti o richiedevano un diverso margine operativo.
Una famiglia diventata uno standard
Gli M082, M083 e M086 hanno equipaggiato numerosi organi elettronici prodotti negli anni Settanta e Ottanta da costruttori europei e giapponesi.
La loro affidabilità, l’elevata precisione delle frequenze e il ridotto numero di componenti necessari hanno contribuito alla loro enorme diffusione.
Ancora oggi questi integrati rappresentano una testimonianza dell’ingegnosità dell’elettronica musicale dell’epoca e sono ricercati da restauratori e collezionisti per riportare in vita strumenti storici mantenendone l’autenticità.
SGS-ATES M087
Il raro generatore di nota che ha preceduto la celebre serie M082, M083 e M086
L’M087 è uno dei primi generatori di nota (“Top Octave Generator”) sviluppati da SGS-ATES alla fine degli anni Settanta per la realizzazione di organi elettronici e strumenti musicali polifonici.
Questo circuito integrato MOS nasce con l’obiettivo di generare direttamente le dodici note della scala cromatica partendo da un unico oscillatore master esterno, semplificando enormemente la progettazione delle tastiere elettroniche dell’epoca.
Il principio di funzionamento è quello tipico dei generatori “Top Octave”: il clock proveniente dall’oscillatore principale viene distribuito internamente ad una serie di divisori digitali che producono le frequenze corrispondenti alle dodici note dell’ottava superiore. Le ottave inferiori vengono poi ottenute mediante semplici divisori per due, consentendo di coprire l’intera estensione della tastiera con un numero estremamente ridotto di componenti.
Caratteristiche principali
L’M087 integra in un unico circuito:
- 12 uscite dedicate alle dodici note della scala cromatica;
- uscite compatibili con logica TTL;
- errore di frequenza inferiore a ±0,069%;
- uscite push-pull a bassa impedenza;
- dissipazione inferiore a 400 mW;
- protezione contro le scariche elettrostatiche;
- bassa intermodulazione;
- package plastico DIP-16.
Per l’epoca rappresentava una soluzione estremamente avanzata, consentendo di eliminare decine di oscillatori discreti normalmente necessari per ottenere una tastiera completamente polifonica.
Architettura interna
All’interno dell’M087 è presente un generatore di fase seguito da dodici divisori digitali, ciascuno progettato per produrre una specifica frequenza musicale.
Lo schema a blocchi riportato nel datasheet mostra chiaramente come il clock venga distribuito ai vari divisori che generano le dodici note della scala cromatica con un’elevatissima precisione. Da queste frequenze è poi possibile ottenere tutte le ottave inferiori mediante successivi divisori per due.
Una tecnologia precedente
A differenza della successiva famiglia M082, M083 e M086, costruita con tecnologia NMOS, l’M087 utilizza una precedente tecnologia MOS a canale P (P-Channel Silicon Gate).
Questa scelta richiede un’alimentazione composta da tensioni positive e negative (tipicamente +5 V, −5 V e −12 V) e rappresenta una delle principali differenze rispetto ai generatori di nota introdotti negli anni successivi.
Un integrato poco diffuso
A differenza dei successivi M082, M083 e M086, prodotti in grandi quantità e adottati da numerosi costruttori europei di organi elettronici, l’M087 è stato impiegato in un numero decisamente più limitato di strumenti.
Proprio per questa ragione oggi è un circuito integrato piuttosto raro da reperire e poco conosciuto anche tra gli appassionati di elettronica musicale vintage.
Fra gli strumenti nei quali è possibile incontrarlo figura una delle prime revisioni del Solina String Melody, oltre ad alcuni altri progetti della seconda metà degli anni Settanta. Con il passare degli anni molti costruttori sostituirono infatti l’M087 con la più moderna famiglia M082/M083/M086, caratterizzata da una tecnologia più evoluta e da un’alimentazione molto più semplice.
SGS-Thomson M108 e M208
Il cuore intelligente degli organi elettronici automatici
Con la serie M108 e M208, SGS-Thomson Microelectronics compì un importante passo avanti nell’integrazione dell’elettronica musicale.
Se gli ormai celebri M082, M083 e M086 avevano il solo compito di generare le dodici note della scala cromatica, questi nuovi circuiti integrati racchiudevano in un unico chip gran parte della logica necessaria per realizzare un moderno organo elettronico dotato di accompagnamento automatico.
Il datasheet li definisce infatti “Single Chip Organ (Solo + Accompaniment)”, sottolineando come un solo integrato fosse in grado di gestire contemporaneamente la sezione melodica, gli accordi automatici e il basso elettronico.
Molto più di un semplice Top Octave Generator
L’M108/M208 integra al proprio interno numerose funzioni che, fino a pochi anni prima, richiedevano decine di circuiti integrati separati.
Fra le principali troviamo:
- scansione completa della tastiera;
- riconoscimento simultaneo di tutti i tasti premuti;
- circuito anti-rimbalzo (debounce) dei contatti;
- generazione delle frequenze musicali a 16′, 8′ e 4′;
- gestione del Sustain;
- memorizzazione dell’ultima nota suonata;
- accompagnamento manuale o automatico;
- generazione automatica degli accordi maggiori e minori;
- aggiunta della settima;
- gestione del basso alternato e dell’arpeggio del basso;
- uscite dedicate per Solo, Accompagnamento e Basso.
Per l’epoca rappresentava una soluzione estremamente avanzata, capace di ridurre drasticamente il numero di componenti necessari alla costruzione di un organo elettronico.
Architettura interna
Lo schema a blocchi riportato nel datasheet mostra chiaramente come il circuito sia organizzato in numerose sezioni dedicate:
- generazione delle frequenze musicali;
- scansione della matrice della tastiera;
- decodifica delle note;
- gestione della memoria delle note;
- logica degli accordi automatici;
- decodifica del basso;
- controllo degli arpeggi;
- multiplex delle uscite analogiche.
In pratica l’M108/M208 può essere considerato un vero e proprio “computer musicale” dedicato esclusivamente al controllo dell’organo.
Modalità operative
L’integrato può funzionare in due modalità principali.
Solo
In questa configurazione tutta la tastiera viene utilizzata come una normale tastiera melodica da 61 tasti.
Il circuito riconosce tutti i tasti premuti contemporaneamente e genera le relative uscite musicali con una scansione estremamente rapida, inferiore a 576 µs. Inoltre dispone di funzioni di Sustain e Trigger per pilotare gli inviluppi dello strumento.
Solo + Accompagnamento
Questa è la modalità che ha reso celebre questa famiglia di circuiti.
La tastiera viene divisa in due sezioni:
- una dedicata agli accordi;
- una dedicata alla melodia.
L’accompagnamento può funzionare in modalità:
- Manuale, dove vengono riprodotte esattamente le note premute dall’esecutore;
- Automatica, nella quale il circuito riconosce una sola nota e genera automaticamente l’accordo completo, con possibilità di selezionare:
- accordo maggiore o minore;
- aggiunta della settima;
- memorizzazione dell’accordo;
- basso alternato;
- arpeggio automatico del basso.
Le differenze tra M108 e M208
Dal punto di vista elettronico i due circuiti sono praticamente identici.
Lo stesso datasheet specifica che l’unica differenza riguarda la suddivisione della tastiera quando viene utilizzata la modalità Solo + Accompagnamento.
M108
La tastiera viene divisa in:
- 24 tasti dedicati all’accompagnamento;
- 37 tasti dedicati alla sezione Solo.
Questa configurazione era pensata per strumenti in cui si desiderava una sezione melodica più ampia.
M208
Nel modello M208 la suddivisione diventa:
- 17 tasti per l’accompagnamento;
- 44 tasti per la sezione Solo.
Questa versione privilegia il musicista, offrendo una tastiera melodica più estesa senza rinunciare alle funzioni automatiche di accompagnamento.
Caratteristiche principali
Entrambi gli integrati condividono le stesse caratteristiche tecniche:
- tecnologia NMOS Silicon Gate;
- package DIP-40;
- alimentazione singola +12 V;
- consumo inferiore a 600 mW;
- scansione completa della tastiera in circa 576 µs;
- gestione di tastiere fino a 61 tasti;
- riconoscimento di tutti i tasti premuti contemporaneamente;
- possibilità di collegare più integrati in cascata tramite il segnale di Reset;
- uscite analogiche separate per Solo, Accompagnamento e Basso;
- compatibilità con memorie ROM esterne per la gestione del basso automatico e dell’arpeggio.
Un concentrato di elettronica musicale
Osservando oggi il datasheet dell’M108/M208 è facile rendersi conto dell’enorme lavoro svolto dai progettisti SGS-Thomson.
In un’epoca in cui i microprocessori erano ancora costosi e poco diffusi negli strumenti musicali, questi circuiti integrati riuscivano a implementare, tramite logica cablata dedicata, funzioni estremamente evolute come il riconoscimento degli accordi, la scansione della tastiera, la gestione del sustain, il basso automatico e gli arpeggi.
Per questo motivo gli M108 e M208 rappresentano uno degli esempi più sofisticati di integrazione applicata agli organi elettronici degli anni Ottanta e costituiscono ancora oggi un’interessante testimonianza dell’ingegno progettuale di SGS-Thomson Microelectronics.
SGS-ATES M109 B1
L’interfaccia intelligente per l’accompagnamento automatico
Con l’introduzione dell’M109 B1, SGS-ATES compì un ulteriore passo avanti nell’evoluzione degli organi elettronici automatici.
Mentre i primi generatori di nota erano progettati esclusivamente per produrre le frequenze musicali della tastiera, l’M109 nasce con un obiettivo completamente diverso: diventare il “cervello” della sezione di accompagnamento automatico dello strumento.
Il datasheet lo definisce infatti Digital Accompaniment Interface, cioè un’interfaccia digitale dedicata alla gestione degli accordi, del basso automatico, degli arpeggi e dei segnali di controllo, sviluppata per dialogare direttamente con un microprocessore.
Un progetto molto innovativo per la fine degli anni ’70
Quando fu presentato, alla fine degli anni Settanta, l’M109 rappresentava una soluzione estremamente moderna.
Invece di utilizzare decine di circuiti logici dedicati, SGS progettò un dispositivo capace di ricevere i dati da un microprocessore attraverso un bus bidirezionale ad 8 bit, elaborare le informazioni musicali e generare tutte le uscite necessarie per la sezione di accompagnamento automatico dell’organo.
Era una filosofia progettuale completamente nuova, destinata a diventare lo standard negli strumenti elettronici degli anni successivi.
Le principali funzioni
L’M109 integra numerose funzioni dedicate alla gestione musicale:
- interfaccia ad 8 bit con microprocessore;
- cinque canali indipendenti per gli accordi;
- gestione di 36 tasti distribuiti su tre ottave;
- tre uscite dedicate agli arpeggi;
- cinque uscite per il basso automatico;
- generazione dei trigger per Sustain e Percussion;
- sintetizzatore Top Octave integrato;
- divisori digitali per la generazione delle frequenze musicali;
- accumulatore interno per la memorizzazione delle note;
- logica di sincronizzazione dei canali;
- uscite Open Drain facilmente interfacciabili con altri circuiti elettronici.
Architettura interna
Lo schema a blocchi riportato nel datasheet evidenzia una struttura sorprendentemente complessa per l’epoca.
All’interno del chip sono presenti:
- un sintetizzatore Top Octave (T.O.S.);
- una catena di divisori digitali;
- otto accumulatori programmabili;
- cinque canali dedicati agli accordi;
- un canale separato per il basso;
- un multiplexer per gli arpeggi;
- una logica di sincronizzazione;
- una logica di Input/Output collegata al bus del microprocessore.
Questa architettura consentiva di realizzare accompagnamenti molto sofisticati con un numero ridottissimo di componenti esterni.
Dialogo diretto con il microprocessore
Uno degli aspetti più innovativi dell’M109 è la presenza di un bus dati bidirezionale.
Attraverso sei linee dati e due linee di controllo (Strobe Address e Strobe Data), il microprocessore può leggere e scrivere gli accumulatori interni del circuito, impostando:
- le note da riprodurre;
- le ottave;
- gli accordi;
- gli arpeggi;
- i segnali di controllo.
Questa caratteristica rende l’M109 molto diverso dai tradizionali generatori di nota, che funzionano invece esclusivamente tramite logica hardware.
Gestione di accordi, basso e arpeggi
L’M109 è stato progettato per pilotare simultaneamente tre sezioni fondamentali dell’organo elettronico.
Sezione Accordi
Cinque canali indipendenti permettono di produrre le note che compongono gli accordi automatici, con diverse lunghezze d’organo (footages) e differenti duty-cycle, contribuendo a creare timbriche più ricche.
Sezione Basso
Un canale dedicato genera il basso automatico con cinque differenti registri:
- 16′
- 8′
- 4′
- 2′
- 1′
Il circuito dispone inoltre di una propria catena di divisori indipendente da quella degli accordi.
Arpeggiatore
Tre uscite dedicate consentono la generazione di arpeggi automatici, selezionando dinamicamente le note provenienti dai canali degli accordi.
Il datasheet prevede numerose combinazioni di arpeggio, controllate direttamente dal software del microprocessore.
Tecnologia costruttiva
L’M109 è realizzato con tecnologia N-Channel Silicon Gate MOS e viene fornito in package DIP-40.
Funziona con una singola alimentazione +5 Volt, presenta un consumo inferiore a 500 mW ed è dotato di protezione contro le scariche elettrostatiche, caratteristiche che ne facilitavano l’impiego nei prodotti commerciali dell’epoca.
Un tassello importante nella storia degli strumenti elettronici
L’M109 rappresenta uno dei primi tentativi di integrare il mondo dei microprocessori con quello della sintesi musicale.
Grazie alla possibilità di essere programmato via software, questo circuito offriva una flessibilità impensabile per i precedenti generatori di nota, consentendo ai costruttori di implementare accompagnamenti automatici sempre più complessi senza dover riprogettare l’hardware.
Per questo motivo l’M109 costituisce una tappa fondamentale nell’evoluzione degli organi elettronici programmabili e testimonia il notevole livello tecnologico raggiunto da SGS-ATES alla fine degli anni Settanta.
Curiosità
L’M109 non era destinato a funzionare da solo. Il datasheet mostra un’applicazione tipica in cui lavora insieme a un microprocessore SGS M3870, a un generatore di nota M259 e ad altri circuiti di supporto, formando il cuore elettronico di un organo con accompagnamento automatico completo. Questa architettura modulare consentiva ai costruttori di personalizzare facilmente le funzioni dello strumento semplicemente modificando il software del microprocessore, una soluzione estremamente innovativa per l’epoca
SGS-ATES M110 B1
Il sintetizzatore monofonico su un solo circuito integrato
All’inizio degli anni Ottanta, con la crescente diffusione dei sintetizzatori elettronici, SGS-ATES sviluppò una famiglia di circuiti integrati dedicati alla realizzazione di tastiere monofoniche complete.
Tra questi, l’M110 B1 rappresenta uno dei progetti più evoluti dell’azienda italiana. Il datasheet lo definisce infatti Monophonic Synthesizer, un circuito integrato capace di gestire direttamente la scansione della tastiera, la selezione della nota, il portamento digitale e la generazione dei segnali necessari per pilotare gli oscillatori analogici di un sintetizzatore.
A differenza dei classici generatori Top Octave impiegati negli organi elettronici, l’M110 è stato progettato per strumenti monofonici, nei quali viene riprodotta una sola nota alla volta, come avviene nei sintetizzatori analogici.
Un vero controller per sintetizzatori
L’M110 non genera direttamente il suono, ma costituisce il cuore digitale dello strumento.
Il suo compito è individuare quale tasto è stato premuto e trasformare questa informazione in tutti i segnali necessari per controllare la sezione analogica del sintetizzatore.
Tra le principali funzioni integrate troviamo:
- scansione completa della tastiera fino a 61 tasti;
- riconoscimento della nota prioritaria;
- effetto Portamento digitale;
- selezione dell’ottava tramite codice binario;
- uscite Trigger dedicate;
- generazione della tensione proporzionale alla frequenza della nota;
- generazione delle onde a dente di sega (Sawtooth);
- selezione dei registri 2′, 4′, 8′, 16′ e 32′.
Per l’epoca rappresentava un livello di integrazione davvero notevole.
Effetto Portamento integrato
Una delle caratteristiche più interessanti dell’M110 è il Portamento digitale, implementato direttamente all’interno del circuito.
La velocità della transizione fra una nota e la successiva può essere regolata tramite una semplice rete RC esterna oppure mediante un oscillatore esterno dedicato.
Il tempo di scorrimento può variare da circa 100 µs fino a 150 ms per ogni semitono, consentendo di ottenere passaggi molto rapidi oppure i classici “glissati” morbidi tipici dei sintetizzatori analogici.
A differenza di molte soluzioni dell’epoca, la variazione del portamento è lineare rispetto alla distanza tra le note: maggiore è l’intervallo musicale, maggiore sarà il tempo impiegato per raggiungere la nuova frequenza.
Gestione intelligente della tastiera
L’M110 utilizza una matrice 12 × 6, sufficiente per controllare una tastiera di 61 tasti e diversi comandi ausiliari.
Il circuito offre inoltre due modalità di priorità:
- Lowest Note Priority, nella quale viene suonata la nota più grave premuta;
- Highest Note Priority, nella quale ha la precedenza la nota più acuta.
Questa funzione era molto apprezzata nei sintetizzatori monofonici, perché permetteva al costruttore di scegliere il comportamento della tastiera in base al tipo di strumento.
Memoria dell’ultima nota
Un’altra caratteristica molto raffinata consiste nella memorizzazione automatica dell’ultima nota suonata.
Quando tutti i tasti vengono rilasciati, il circuito mantiene in memoria l’ultima frequenza prodotta, conservando anche la corrente di controllo (OUT DC). L’aggiornamento delle informazioni avviene in circa 0,5 millisecondi, garantendo una risposta molto rapida.
Generazione della tensione di controllo
Uno degli aspetti più innovativi dell’M110 è l’uscita OUT DC.
Invece di produrre direttamente un’onda audio, il circuito genera una corrente continua proporzionale alla frequenza della nota selezionata, destinata a pilotare gli oscillatori controllati in tensione (VCO).
Il datasheet descrive inoltre un circuito esterno che consente di ricavare, con pochi componenti discreti, quattro onde a dente di sega simultanee corrispondenti ai registri:
- 4′
- 8′
- 16′
- 32′
Questa soluzione permetteva di realizzare sintetizzatori molto compatti senza ricorrere a complessi convertitori tensione/frequenza.
Trigger e controllo degli inviluppi
L’M110 mette a disposizione due uscite dedicate:
- TS (Key Pressed), che indica semplicemente la presenza di almeno un tasto premuto;
- TP (Priority Trigger), che genera un impulso ogni volta che cambia la nota con priorità.
Questi segnali venivano normalmente utilizzati per pilotare gli inviluppi ADSR e le sezioni di percussione del sintetizzatore, rendendo il circuito estremamente semplice da integrare in un progetto analogico.
Caratteristiche principali
L’M110 B1 è realizzato con tecnologia NMOS Silicon Gate e viene fornito in package DIP-40.
Le principali caratteristiche sono:
- alimentazione singola +12 V;
- dissipazione tipica inferiore a 500 mW;
- clock esterno fino a 2,5 MHz;
- tastiera fino a 61 tasti;
- effetto Portamento integrato;
- quattro uscite audio digitali a onda quadra (2′, 4′, 8′ e 16′);
- uscita programmabile con differenti duty-cycle;
- uscita analogica proporzionale alla frequenza della nota;
- uscita impulso da 20 µs per la generazione delle onde a dente di sega.
Progettato per lavorare insieme all’M108
Una curiosità particolarmente interessante emerge direttamente dal datasheet.
SGS-ATES prevedeva che l’M110 potesse essere utilizzato insieme al M108, condividendo la stessa matrice della tastiera e utilizzando un solo contatto per ogni tasto. Grazie al segnale di sincronizzazione (Reset Sync.), i due circuiti potevano collaborare senza interferenze: l’M108 gestiva le funzioni di organo e accompagnamento automatico, mentre l’M110 controllava la sezione monofonica del sintetizzatore. Questa soluzione consentiva ai progettisti di realizzare strumenti molto sofisticati riducendo sensibilmente il numero di componenti necessari.
Un ponte tra organo e sintetizzatore
L’M110 B1 rappresenta una delle soluzioni più avanzate sviluppate da SGS-ATES per gli strumenti musicali elettronici dei primi anni Ottanta. Riunendo in un unico circuito la scansione della tastiera, il controllo del portamento, la gestione della priorità delle note e la generazione dei segnali necessari per pilotare la sezione analogica, questo integrato semplificava notevolmente la progettazione dei sintetizzatori monofonici.
Oggi è un componente piuttosto raro e testimonia il notevole livello tecnologico raggiunto da SGS-ATES in un periodo di grande innovazione nel settore degli strumenti musicali elettronici.
SGS-Thomson M112 B1
Il generatore sonoro polifonico programmabile che anticipò i sintetizzatori digitali
Alla fine degli anni Ottanta, quando gli organi elettronici e i sintetizzatori stavano diventando sempre più sofisticati, SGS-Thomson Microelectronics sviluppò uno dei circuiti integrati più complessi mai dedicati agli strumenti musicali: l’M112 B1.
Questo dispositivo non è un semplice generatore di nota, ma un vero e proprio Polyphonic Sound Generator, capace di combinare la generazione delle frequenze musicali, la gestione degli inviluppi ADSR, il controllo dei registri (drawbar) e l’interfacciamento diretto con un microprocessore in un unico circuito integrato.
L’obiettivo era quello di ridurre drasticamente il numero di componenti necessari per costruire un moderno organo elettronico, lasciando al software il controllo delle funzioni musicali.
Otto canali sonori completamente programmabili
Il cuore dell’M112 è costituito da otto canali audio indipendenti, ognuno programmabile dal microprocessore tramite un bus dati dedicato.
Ogni canale può essere configurato individualmente per produrre differenti registri d’organo (footages), con la possibilità di applicare inviluppi dinamici, selezionare differenti divisioni di frequenza e controllare il comportamento delle uscite.
Questa architettura rende l’M112 estremamente flessibile e adatto sia agli organi elettronici tradizionali sia agli strumenti digitali più evoluti.
Generazione completa del suono
A differenza dei precedenti generatori Top Octave, l’M112 integra numerose sezioni normalmente realizzate con circuiti separati.
Fra le principali troviamo:
- otto generatori sonori programmabili;
- generatore Top Octave interno (T.O.S.);
- divisori digitali di frequenza;
- multiplexer audio;
- controllo digitale dei registri (drawbar);
- generatore ADSR integrato;
- controllo analogico del Sustain;
- controllo analogico del Release;
- gestione della Percussion;
- uscite polifoniche e monofoniche dedicate.
In pratica il circuito racchiude quasi tutta la logica necessaria alla generazione del suono.
Tastiere fino a sei ottave
L’M112 è progettato per pilotare tastiere fino a 72 tasti (6 ottave complete), una caratteristica che lo rendeva adatto anche agli organi professionali.
La generazione delle frequenze parte dal Top Octave interno sincronizzato con un clock di 2 MHz, dal quale vengono ricavate tutte le note necessarie ai vari canali sonori. Inoltre è prevista la possibilità di sincronizzare più circuiti M112 tra loro per realizzare strumenti ancora più complessi.
Drawbar digitali
Una delle funzioni più innovative è il controllo completamente digitale dei Drawbar.
Mentre negli organi Hammond tradizionali ogni registro è controllato da un cursore meccanico, nell’M112 il livello dei registri viene programmato direttamente dal microprocessore con 32 livelli differenti, permettendo di memorizzare automaticamente le registrazioni dello strumento.
Questa soluzione rappresentava un importante passo verso gli organi completamente digitali.
Inviluppo ADSR integrato
Il circuito integra direttamente un generatore ADSR (Attack – Decay – Sustain – Release).
L’Attack e il Decay sono controllati digitalmente, mentre Sustain e Release possono essere regolati tramite semplici componenti analogici esterni.
Il datasheet prevede inoltre modalità dedicate per:
- effetto Hold;
- decadimento naturale;
- simulazione del pedale Sustain;
- controllo analogico della Percussion.
Grazie a questa architettura era possibile ottenere timbriche molto più dinamiche rispetto ai tradizionali organi elettronici.
Uscite audio dedicate
L’M112 mette a disposizione numerose uscite differenti:
- sette uscite dedicate ai registri con inviluppo;
- sette uscite prive di inviluppo;
- una uscita monofonica dedicata;
- sette uscite relative alle varie ottave;
- uscite programmabili con differenti divisioni di frequenza.
Tutte le uscite lavorano con un duty-cycle del 50%, caratteristica che semplifica il successivo trattamento del segnale analogico.
Interfacciamento con il microprocessore
Come gli altri circuiti della serie professionale SGS, anche l’M112 dialoga direttamente con il processore dello strumento attraverso un bus dati ad 8 bit.
Il software può modificare in tempo reale:
- registri;
- canali sonori;
- inviluppi;
- configurazione delle uscite;
- assegnazione delle ottave;
- controllo dei drawbar.
Questa filosofia progettuale anticipa quella che diventerà la struttura tipica dei sintetizzatori digitali degli anni Novanta.
Caratteristiche principali
L’M112 B1 è realizzato con tecnologia N-Channel Silicon Gate MOS ed è contenuto in un package DIP-40.
Le principali caratteristiche tecniche comprendono:
- alimentazione singola +12 V;
- clock di lavoro fino a 2 MHz;
- package plastico a 40 pin;
- gestione di tastiere fino a 72 tasti;
- otto canali sonori programmabili;
- Top Octave Generator interno;
- controllo digitale dei Drawbar a 32 livelli;
- ADSR integrato;
- sincronizzazione di più dispositivi;
- consumo massimo di circa 500 mW.
Uno dei circuiti musicali più evoluti realizzati da SGS-Thomson
L’M112 rappresenta una delle massime espressioni dell’esperienza maturata da SGS-Thomson nel settore degli strumenti musicali elettronici.
Osservando il diagramma a blocchi del datasheet si comprende immediatamente quanto fosse avanzato il progetto: generazione delle frequenze, gestione degli inviluppi, controllo dei registri, multiplexer audio e interfaccia con il microprocessore convivono nello stesso chip, riducendo enormemente la complessità dell’hardware esterno.
Pur essendo oggi un componente piuttosto raro, l’M112 B1 testimonia l’elevato livello tecnologico raggiunto dall’industria italiana dei semiconduttori negli anni Ottanta e rappresenta uno degli ultimi grandi circuiti integrati dedicati esclusivamente agli organi elettronici e ai sintetizzatori polifonici prima dell’avvento dei DSP e dei sintetizzatori completamente digitali.
SGS M114A-B1
Il cuore digitale della sintesi sonora a 16 voci
L’SGS M114A-B1 è uno dei circuiti integrati più sofisticati sviluppati da SGS Microelettronica nella seconda metà degli anni ’80 per applicazioni di sintesi sonora digitale. Si tratta di un Digital Sound Generator progettato per essere controllato da un microprocessore esterno e destinato principalmente alla realizzazione di sintetizzatori polifonici, tastiere elettroniche e strumenti musicali professionali.
A differenza dei generatori sonori tradizionali basati su oscillatori analogici, il M114A-B1 utilizza una tecnica di riproduzione delle forme d’onda memorizzate in una memoria ROM esterna. Il chip legge continuamente i campioni digitali delle forme d’onda, li elabora internamente e li converte in segnali analogici pronti per essere filtrati e amplificati.
Caratteristiche principali
Tra le caratteristiche più interessanti troviamo:
- 16 canali indipendenti completamente programmabili.
- Memoria esterna indirizzabile fino a 256 KByte.
- Convertitore D/A equivalente a 12 bit mediante tecnica di Delta Coding.
- Possibilità di utilizzare tabelle di forma d’onda da 16 fino a 2048 byte.
- 58 differenti modalità di lettura delle tabelle.
- Interpolazione hardware tra due forme d’onda per ottenere transizioni estremamente morbide.
- 64 livelli di attenuazione programmabili con andamento logaritmico.
- Quattro uscite analogiche selezionabili.
- Supporto per funzionamento sincrono e asincrono, ideale per vibrato, glissando ed effetti dinamici.
Come funziona
Il M114A-B1 non genera direttamente una forma d’onda come farebbe un oscillatore tradizionale.
Il principio di funzionamento è completamente diverso.
Le forme d’onda vengono memorizzate in una memoria ROM esterna sotto forma di campioni digitali. Il microprocessore invia al chip tutti i parametri necessari (frequenza, volume, forma d’onda, modalità di lettura ecc.) e il M114A-B1 provvede autonomamente alla loro riproduzione.
Durante la lettura il circuito può:
- leggere una singola tabella;
- leggere contemporaneamente due tabelle;
- miscelarle con coefficienti programmabili;
- interpolare i campioni tra due onde differenti;
- effettuare variazioni di frequenza senza introdurre “click”;
- modificare progressivamente il livello di uscita.
Tutto questo avviene interamente in hardware, riducendo notevolmente il carico di lavoro del microprocessore principale.
Interpolazione tra forme d’onda
Una delle caratteristiche più innovative del M114A-B1 è la possibilità di effettuare una interpolazione hardware tra due tabelle di campioni.
In pratica il circuito legge contemporaneamente due forme d’onda differenti e ne miscela il contenuto secondo un coefficiente programmabile.
Questo permette di ottenere:
- timbri in continua evoluzione;
- passaggi estremamente morbidi tra due suoni;
- effetti simili al morphing timbrico, molto avanzati per l’epoca.
Questa tecnica consentiva di aumentare enormemente la varietà sonora senza dover memorizzare un numero elevatissimo di campioni.
Delta Coding
Per ridurre l’occupazione della memoria, il M114A-B1 supporta la codifica Delta Coding.
In questo sistema non vengono memorizzati i valori assoluti della forma d’onda ma soltanto la differenza tra un campione e il successivo.
I vantaggi sono molteplici:
- minor occupazione della ROM;
- buona qualità audio;
- possibilità di ricostruire il segnale tramite un semplice integratore analogico esterno.
All’occorrenza il chip può comunque lavorare anche con campioni memorizzati in valore assoluto.
Controllo dell’ampiezza
L’attenuazione del volume viene gestita internamente mediante una tabella logaritmica a 64 livelli, con passi di circa 0,75 dB.
Il circuito permette inoltre di effettuare variazioni graduali del volume senza introdurre discontinuità udibili, caratteristica molto utile per la realizzazione degli inviluppi sonori (Envelope).
Architettura
Il M114A-B1 è realizzato in tecnologia MOS e racchiuso in un package DIP-48.
Internamente integra:
- logica di controllo;
- registri di programmazione;
- generatore degli indirizzi ROM;
- RAM dedicate ai canali;
- interpolatore;
- convertitore D/A;
- attenuatore digitale;
- convertitore DC/DC interno per la generazione della tensione analogica necessaria al DAC.
Il chip richiede solamente una memoria ROM esterna contenente le forme d’onda e un microprocessore che ne gestisca la programmazione.
Impiego negli strumenti musicali
Il M114A-B1 rappresenta uno dei più evoluti generatori sonori digitali progettati da SGS.
Grazie ai suoi 16 canali polifonici, all’interpolazione tra forme d’onda e alla possibilità di leggere campioni memorizzati in ROM esterna, offriva prestazioni molto avanzate rispetto ai tradizionali generatori FM o ai semplici oscillatori wavetable dell’epoca.
La sua architettura anticipava molti concetti che sarebbero diventati comuni nei sintetizzatori digitali degli anni ’90, come il morphing timbrico, la lettura programmabile delle wavetable e la gestione completamente software dei parametri sonori.
Curiosità
Il M114A-B1 rappresenta uno degli ultimi e più sofisticati tentativi di SGS Microelettronica di entrare nel settore dei circuiti integrati dedicati agli strumenti musicali elettronici. Pur essendo un dispositivo poco conosciuto rispetto ad altri generatori sonori dell’epoca, racchiude soluzioni tecniche estremamente innovative, come l’interpolazione hardware tra forme d’onda, la sintesi basata su campioni memorizzati in ROM esterna e la gestione simultanea di sedici canali indipendenti. Ancora oggi costituisce un interessante esempio dell’elevato livello di ricerca raggiunto dall’industria italiana dei semiconduttori nel campo della sintesi musicale digitale.
SGS M147A-B1
Il controller intelligente per la pedaliera degli organi elettronici
Tra i numerosi circuiti integrati sviluppati da SGS Microelettronica per il settore degli strumenti musicali, l’M147A-B1 occupa una posizione piuttosto particolare.
A differenza dei più noti generatori di nota o dei sintetizzatori integrati, questo dispositivo è stato progettato esclusivamente per la gestione della pedaliera degli organi elettronici professionali.
Il datasheet lo descrive come un 13-Bit Latch Pedal Sustain, cioè un circuito capace di acquisire le note suonate sulla pedaliera, memorizzarle e generare automaticamente i segnali necessari per il sustain e per il controllo degli inviluppi sonori.
Un circuito dedicato ai pedali dell’organo
Negli organi elettronici di fascia alta la pedaliera costituisce una sezione completamente indipendente dalla tastiera principale.
L’M147A-B1 nasce proprio per semplificare la progettazione di questa parte dello strumento.
Il circuito è in grado di:
- acquisire lo stato dei 13 pedali;
- individuare automaticamente la nota da riprodurre;
- mantenere in memoria l’ultima nota selezionata;
- gestire il sustain del pedale;
- generare gli impulsi di Trigger destinati agli inviluppi elettronici.
Tutte queste funzioni sono realizzate all’interno di un unico circuito integrato, riducendo notevolmente il numero di componenti necessari.
Priorità della nota più grave
Una delle caratteristiche più interessanti dell’M147A-B1 è il sistema di priorità della nota più a sinistra (First Left Pedal Priority).
Quando il musicista preme contemporaneamente più pedali, il circuito assegna automaticamente la priorità alla nota più grave.
Questa scelta progettuale riproduce il comportamento tipico delle pedaliere degli organi classici, dove il basso deve mantenere una linea melodica chiara e stabile.
Il circuito integra inoltre una memoria che conserva la nota prioritaria fino all’arrivo di un nuovo comando.
Sustain e Trigger
Oltre alla gestione delle note, l’M147A-B1 genera due importanti segnali di controllo.
Trigger Sustain
Utilizzato per mantenere il suono anche dopo il rilascio del pedale, simulando il comportamento naturale delle sezioni di basso degli organi elettronici.
Trigger Percussion
Produce un impulso destinato ai circuiti di inviluppo (Envelope Generator), consentendo di controllare effetti di attacco, percussione o altri eventi dinamici sincronizzati con la pressione del pedale.
Questi segnali permettono al circuito di dialogare direttamente con le sezioni sonore dell’organo senza richiedere logiche aggiuntive.
Antirimbalzo integrato
Uno dei problemi tipici delle tastiere e delle pedaliere meccaniche è il rimbalzo dei contatti (contact bounce).
Per evitare false commutazioni, l’M147A-B1 integra un circuito di Anti-Bounce, attivo sia durante la pressione sia durante il rilascio dei pedali.
Questo garantisce una risposta stabile e priva di errori anche durante esecuzioni molto veloci.
Due frequenze di lavoro
Il circuito può operare utilizzando due differenti frequenze di clock esterne:
- 2,00024 MHz
- 500,06 kHz
Questa possibilità consentiva ai costruttori di adattare facilmente il dispositivo alle diverse architetture elettroniche utilizzate nei propri strumenti.
Frequenze musicali già disponibili
Una caratteristica interessante dell’M147A-B1 è la presenza di uscite già suddivise nelle principali lunghezze d’organo.
Per ogni nota della pedaliera sono disponibili contemporaneamente le uscite:
- 1′
- 2′
- 4′
- 8′
- 16′
In questo modo il progettista può realizzare facilmente diversi registri di basso senza dover aggiungere ulteriori divisori di frequenza. La tabella riportata nel datasheet mostra le frequenze generate per ciascuno dei tredici ingressi della pedaliera.
Architettura interna
Lo schema a blocchi riportato nel datasheet evidenzia una struttura sorprendentemente elegante.
All’interno del chip troviamo:
- circuito di Anti-Bounce;
- memoria delle note;
- logica di priorità della nota più grave;
- decodificatore dei pedali;
- contatore modulare;
- generatore di Trigger;
- divisori digitali di frequenza.
L’insieme di questi blocchi rende l’M147A-B1 un vero controller dedicato alla pedaliera dell’organo, completamente autonomo.
Caratteristiche principali
L’M147A-B1 è realizzato in tecnologia P-Channel Silicon Gate MOS ed è contenuto in un package DIP-24.
Le principali caratteristiche tecniche comprendono:
- package plastico a 24 pin;
- gestione completa di una pedaliera a 13 note;
- memoria della nota prioritaria;
- priorità automatica della nota più grave;
- doppia frequenza di clock selezionabile;
- circuito Anti-Bounce integrato;
- Trigger Sustain e Trigger Percussion;
- uscite simultanee 1′, 2′, 4′, 8′ e 16′.
Un componente poco conosciuto ma fondamentale
L’M147A-B1 non è uno dei circuiti SGS più celebri, ma svolgeva un ruolo essenziale negli organi elettronici professionali della fine degli anni Settanta. Integrando in un unico chip la gestione della pedaliera, la memorizzazione della nota, il sustain e i segnali di trigger, permetteva ai progettisti di realizzare sezioni di basso affidabili e compatte, riducendo sensibilmente la complessità dell’hardware.
Oggi è un componente piuttosto raro e rappresenta un interessante esempio della specializzazione raggiunta da SGS Microelettronica nello sviluppo di circuiti integrati dedicati esclusivamente agli strumenti musicali elettronici, un settore nel quale l’azienda italiana è stata tra i protagonisti a livello internazionale
SGS M151 B1
Il generatore di accompagnamento automatico per organi elettronici
L’M151 B1 è uno dei circuiti integrati più rari e meno documentati sviluppati da SGS Microelettronica per il settore degli strumenti musicali elettronici.
Nonostante sia oggi quasi sconosciuto, il pinout originale rivela chiaramente la sua funzione principale: realizzare l’intera sezione di accompagnamento automatico di un organo elettronico, comprendendo accordi, arpeggi e linea di basso in un unico circuito integrato.
Per l’epoca rappresentava una soluzione estremamente avanzata, capace di sostituire decine di circuiti logici dedicati.
Un chip dedicato all’accompagnamento
L’M151 B1 non era destinato alla generazione della melodia principale.
Il suo compito era quello di elaborare le note premute nella sezione sinistra della tastiera e generare automaticamente:
- gli accordi;
- la linea di basso;
- gli arpeggi;
- i segnali di Trigger destinati agli inviluppi.
In questo modo il musicista poteva ottenere un accompagnamento completo utilizzando una sola mano.
Architettura del circuito
Analizzando il pinout originale è possibile riconoscere numerose sezioni dedicate.
Sono infatti presenti:
- ingressi per il riconoscimento degli accordi (CHORDS);
- ingressi dedicati alle alterazioni musicali (terza, quinta, sesta, settima);
- uscita dedicata al BASS;
- dodici uscite di frequenza (F1…F12) corrispondenti alle dodici note della scala cromatica;
- segnali di Trigger per tastiera e pedaliera;
- ingresso di Clock;
- linee di comunicazione con un microprocessore (A, B, C, B0…B4);
- ingressi di Reset e Test.
Questa configurazione lascia intuire un progetto decisamente più evoluto rispetto ai tradizionali generatori Top Octave.
Accompagnamento intelligente
Il pinout evidenzia la presenza di linee dedicate alla selezione degli intervalli armonici:
- 3L (Third);
- 4L (Seventh/Sixth);
- 2L (Third/Third−);
- ingresso TONIC.
Questo indica che il circuito era probabilmente in grado di costruire automaticamente gli accordi partendo dalla tonica selezionata, modificandone la struttura armonica mediante semplici segnali logici.
Una soluzione di questo tipo permetteva di ottenere accompagnamenti automatici estremamente sofisticati senza dover ricorrere ad un microprocessore particolarmente potente.
Tastiera e pedaliera
Una caratteristica interessante è la presenza contemporanea di segnali dedicati alla:
- tastiera principale;
- pedaliera;
- basso automatico.
Il circuito sembra quindi essere stato progettato per gestire contemporaneamente tutte le sezioni dell’accompagnamento, coordinando accordi, basso e arpeggi in maniera completamente sincronizzata.
Interfacciamento con il microprocessore
Il pinout mostra anche la presenza di un piccolo bus digitale composto dalle linee:
- A
- B
- C
- B0
- B1
- B2
- B3
- B4
insieme ai segnali RESET, TEST e µP.
Questi collegamenti fanno pensare che l’M151 fosse destinato a lavorare insieme ad un microprocessore esterno incaricato della gestione delle funzioni automatiche dello strumento.
Questa filosofia progettuale verrà poi adottata da numerosi strumenti musicali elettronici degli anni Ottanta.
Caratteristiche principali
Le informazioni oggi disponibili consentono di identificare le seguenti caratteristiche:
- tecnologia MOS Silicon Gate;
- package DIP-40;
- alimentazione duale (+5 V e −12 V, tipica dei dispositivi SGS dell’epoca);
- gestione completa dell’accompagnamento automatico;
- generazione degli accordi;
- controllo del basso automatico;
- gestione degli arpeggi;
- uscite dedicate alle dodici note della scala cromatica;
- Trigger separati per tastiera e pedaliera;
- predisposizione per il controllo tramite microprocessore.
Un circuito ancora oggi avvolto dal mistero
A differenza di altri integrati musicali SGS, come gli M082, M108, M110 o M112, dell’M151 B1 è sopravvissuta pochissima documentazione tecnica. Attualmente è noto principalmente attraverso il suo pinout originale e alcune informazioni riportate nei databook SGS dell’epoca.
L’analisi delle connessioni permette tuttavia di comprendere come si trattasse di un circuito estremamente avanzato, progettato per concentrare in un unico chip tutte le funzioni di accompagnamento automatico di un organo elettronico. Per questo motivo rappresenta oggi uno degli integrati SGS più rari e affascinanti per restauratori e collezionisti.
SGS M209 B1
Un misterioso generatore di accompagnamenti automatici
Tra i numerosi circuiti integrati sviluppati da SGS Microelettronica per gli strumenti musicali elettronici, l’M209 B1 è probabilmente uno dei più enigmatici.
A differenza di altri dispositivi della stessa famiglia, come gli M108, M110 o M112, dell’M209 B1 non è oggi disponibile un datasheet completo. Le uniche informazioni giunte fino a noi provengono da un pinout originale e da alcune indicazioni riportate su documentazione tecnica dell’epoca.
Nonostante la scarsità di documentazione, il circuito rivela già dal suo pinout numerose informazioni interessanti.
Un circuito dedicato all’accompagnamento automatico
La descrizione riportata accanto al pinout identifica chiaramente la funzione del dispositivo:
“Accompaniment Generator for Chords, Arpeggi, Keyboard or Pedalboard Bass”
ovvero un generatore di accompagnamenti automatici destinato alla gestione di:
- accordi automatici;
- arpeggi;
- basso automatico;
- accompagnamento tramite tastiera o pedaliera.
Questa definizione lascia intendere che l’M209 B1 fosse progettato per realizzare una delle sezioni più sofisticate degli organi elettronici di fine anni Settanta e inizio anni Ottanta.
Una possibile evoluzione dei sistemi di accompagnamento SGS
Analizzando la numerazione dei circuiti musicali SGS emerge una curiosa sequenza:
- M108 → Single Chip Organ
- M208 → Single Chip Organ evoluto
- M209 → Accompaniment Generator
È quindi plausibile che l’M209 B1 sia stato sviluppato nello stesso periodo dell’M208, come circuito specializzato nella gestione dell’accompagnamento automatico.
Ad oggi, tuttavia, non esistono documenti ufficiali che confermino questa relazione.
Il pinout racconta molto
Sebbene non sia disponibile il datasheet completo, il pinout permette di identificare numerose funzioni.
Tra queste troviamo:
- alimentazione del circuito;
- ingressi di Trigger Sustain e Trigger Percussion;
- ingresso Clock selezionabile a 1 MHz o 2 MHz;
- uscite dedicate all’arpeggio (ARP1, ARP2, ARP3);
- numerose uscite musicali e linee di controllo.
La presenza di queste connessioni suggerisce un circuito piuttosto complesso, destinato a coordinare simultaneamente le varie sezioni dell’accompagnamento automatico.
Le tre uscite dedicate all’arpeggio
Una delle particolarità più interessanti dell’M209 B1 è la presenza delle tre uscite denominate:
- ARP1
- ARP2
- ARP3
Nessun altro circuito musicale SGS oggi noto presenta una simile configurazione.
Sebbene il loro funzionamento non sia documentato, è ragionevole ipotizzare che queste uscite fossero dedicate alla gestione delle sequenze di arpeggio o alla sincronizzazione delle diverse modalità operative.
Si tratta però di una deduzione tecnica basata esclusivamente sull’analisi del pinout e non di una caratteristica confermata dalla documentazione originale.
Gestione del basso automatico
Il riferimento esplicito al Keyboard or Pedalboard Bass indica che il circuito era progettato per controllare il basso automatico sia quando generato dalla tastiera sinistra sia mediante una pedaliera dedicata.
Questa caratteristica era tipica degli organi elettronici di fascia medio-alta dell’epoca, destinati all’intrattenimento domestico e professionale.
Architettura probabilmente modulare
La presenza di un ingresso di clock selezionabile e di numerose linee dedicate alle note musicali lascia supporre che l’M209 B1 fosse destinato a lavorare insieme ad altri circuiti SGS, occupandosi esclusivamente della logica di accompagnamento mentre la generazione vera e propria delle frequenze veniva affidata ad altri integrati della stessa famiglia.
Questa architettura modulare era una delle caratteristiche distintive dei progetti SGS per strumenti musicali.
Un circuito ancora da riscoprire
Uno degli aspetti più sorprendenti dell’M209 B1 è la quasi totale assenza di documentazione.
Ad oggi non risultano disponibili:
- datasheet completi;
- application note;
- esempi circuitali;
- schemi funzionali ufficiali.
Questo lascia pensare che il dispositivo possa essere stato realizzato come componente OEM destinato ad uno o pochi costruttori di organi elettronici, oppure che la relativa documentazione non sia ancora stata digitalizzata.
Caratteristiche note
Le informazioni oggi documentate consentono di identificare con certezza:
- package DIP-40;
- generatore di accompagnamenti automatici;
- gestione di accordi;
- gestione di arpeggi;
- gestione del basso automatico;
- funzionamento con tastiera o pedaliera;
- clock selezionabile a 1 MHz / 2 MHz;
- tre uscite dedicate all’arpeggio (ARP1, ARP2 e ARP3);
- Trigger Sustain e Trigger Percussion.
SGS M251 B1
Il generatore di accordi, arpeggi e basso automatico
L’SGS M251 B1 è uno dei più evoluti circuiti integrati sviluppati da SGS Microelettronica per la realizzazione degli accompagnamenti automatici negli organi elettronici di fine anni Settanta.
Il circuito integra in un unico chip tutta la logica necessaria per generare:
- accordi automatici;
- arpeggi;
- basso automatico;
- trigger di controllo per gli inviluppi.
Il datasheet lo identifica infatti come “Arpeggio, Chord and Bass Accompaniment Generator”, evidenziando come il suo compito fosse quello di gestire completamente la sezione di auto-accompagnamento dello strumento.
Un chip pensato per gli arranger
Alla fine degli anni Settanta gli organi elettronici iniziarono ad integrare sofisticati sistemi di accompagnamento automatico.
L’M251 B1 nasce proprio con questo obiettivo.
Il circuito è in grado di elaborare le note suonate nella sezione sinistra della tastiera e produrre automaticamente:
- gli accordi;
- la linea di basso;
- gli arpeggi;
- i segnali di trigger destinati agli inviluppi sonori.
Tutte queste funzioni vengono svolte internamente, riducendo enormemente il numero di componenti necessari rispetto alle precedenti realizzazioni completamente a logica discreta.
Modalità di funzionamento
Uno degli aspetti più interessanti dell’M251 B1 è la presenza di tre differenti modalità operative:
- Automatico, con memorizzazione della nota selezionata;
- Semiautomatico, con memorizzazione delle note;
- Semiautomatico, senza memorizzazione.
Queste modalità permettevano al costruttore di scegliere il comportamento dell’accompagnamento in funzione delle caratteristiche dello strumento musicale.
Gestione dell’arpeggio
Una caratteristica distintiva del circuito è la presenza di tre uscite dedicate all’arpeggio:
- ARPEGGIO 1
- ARPEGGIO 2
- ARPEGGIO 3
Il chip genera direttamente le sequenze dell’arpeggio, consentendo di realizzare accompagnamenti molto dinamici senza dover utilizzare logiche esterne particolarmente complesse.
Basso automatico
L’M251 gestisce completamente anche la linea di basso.
Nel datasheet sono riportate numerose tabelle di verità che mostrano come, in funzione dei codici provenienti dalla memoria esterna, il circuito selezioni automaticamente:
- tonica;
- terza;
- quinta;
- sesta;
- settima;
- ottava.
Sono inoltre previste modalità dedicate al basso alternato, molto utilizzato negli arranger dell’epoca. Le tabelle illustrate nelle pagine centrali del datasheet descrivono dettagliatamente tutte le combinazioni disponibili.
Gestione degli accordi
Il circuito non genera solamente il basso.
Attraverso una memoria esterna e quattro ingressi multiplexati seleziona automaticamente la struttura armonica dell’accordo.
Tra le possibilità previste troviamo:
- accordi maggiori;
- accordi minori;
- seste;
- settime;
- accordi memorizzati.
Questa architettura rendeva possibile realizzare arrangiamenti estremamente evoluti per il periodo.
Trigger integrati
L’M251 dispone inoltre di due uscite dedicate ai Trigger:
- TDA (Trigger Arpeggio);
- TDB (Trigger Bass).
Questi impulsi, utilizzati insieme a semplici reti RC esterne, permettono di pilotare direttamente gli inviluppi delle sezioni di basso e arpeggio, sincronizzando perfettamente l’attacco delle note.
Architettura del circuito
Dal datasheet emerge una struttura interna decisamente sofisticata.
Il circuito comprende:
- dodici ingressi per le frequenze musicali;
- dodici ingressi provenienti dalla tastiera;
- quattro linee multiplexate di indirizzamento;
- cinque uscite dedicate a:
- Arpeggio 1;
- Arpeggio 2;
- Arpeggio 3;
- Basso;
- Accordi;
- due Trigger indipendenti;
- circuito Anti-Bounce interno;
- logica di memorizzazione delle note selezionate.
L’insieme di queste sezioni rende l’M251 uno dei circuiti musicali più complessi progettati da SGS in quegli anni.
Applicazione tipica
Lo schema applicativo riportato nell’ultima pagina del datasheet mostra chiaramente come l’M251 fosse progettato per lavorare insieme ad altri integrati musicali SGS.
Nell’esempio ufficiale il circuito pilota un M087, utilizzato come generatore delle frequenze musicali, dimostrando l’approccio modulare adottato da SGS nella progettazione dei propri strumenti elettronici.
L’M251 nell’Elgam Carousel
Una delle applicazioni più interessanti dell’M251 B1 è il suo impiego nel celebre Elgam Carousel, uno degli arranger italiani più innovativi dell’inizio degli anni Ottanta.
All’interno dello strumento, l’M251 B1 costituisce il cuore della logica di accompagnamento automatico e lavora insieme a due versioni personalizzate del circuito M252, marcate:
- M252 AE
- M252 AF
Queste sigle AE e AF non compaiono nella documentazione ufficiale SGS relativa all’M252 e rappresentano con ogni probabilità versioni custom sviluppate appositamente per Elgam. Le modifiche introdotte da queste varianti consentivano di adattare il comportamento del sistema di accompagnamento alle specifiche esigenze progettuali del Carousel.
Si tratta di un esempio significativo di come SGS collaborasse direttamente con i costruttori italiani di strumenti musicali, realizzando circuiti personalizzati destinati a modelli specifici.
Caratteristiche principali
- Tecnologia MOS Silicon Gate.
- Package DIP-40.
- Generatore completo di:
- accordi;
- arpeggi;
- basso automatico.
- Tre modalità operative.
- Tre uscite dedicate all’arpeggio.
- Due Trigger indipendenti.
- Circuito Anti-Bounce integrato.
- Gestione tramite memoria esterna multiplexata.
- Predisposto per tastiere a 24 note con un solo contatto per tasto.
SGS M252
Il cuore delle sezioni ritmiche degli organi elettronici
L’SGS M252 è un circuito integrato MOS progettato specificamente per la generazione automatica dei ritmi negli organi elettronici e negli strumenti musicali della seconda metà degli anni Settanta.
Il datasheet lo definisce semplicemente come “Rhythm Generator”, ma dietro questa descrizione si nasconde uno dei circuiti più sofisticati realizzati da SGS per il settore musicale. L’M252 è infatti responsabile della gestione completa dei pattern ritmici, sincronizzando fino a otto strumenti a percussione e generando le sequenze temporali che costituiscono i vari stili musicali.
Un generatore di ritmi completamente programmabile
A differenza dei generatori ritmici tradizionali realizzati con logica cablata, l’M252 utilizza una matrice di memoria programmabile contenente le informazioni necessarie per costruire ogni ritmo.
Il circuito integra:
- una matrice interna di 3840 bit;
- un decoder dei ritmi;
- un divisore di clock;
- una logica di reset;
- un multiplexer;
- gli stadi di uscita per gli strumenti a percussione.
Questa architettura rende possibile modificare facilmente il contenuto ritmico semplicemente cambiando la memoria programmata, senza alterare l’hardware dello strumento. Il diagramma a blocchi riportato nel datasheet mostra chiaramente questa struttura interna.
Quindici ritmi disponibili
Nella configurazione standard il circuito mette a disposizione 15 ritmi programmabili, selezionabili tramite quattro ingressi logici.
Tra quelli previsti dal contenuto standard troviamo:
- Waltz
- Jazz Waltz
- Tango
- March
- Swing
- Foxtrot
- Slow Rock
- Rock Pop
- Shuffle
- Mambo
- Beguine
- Cha Cha
- Bajon
- Samba
- Bossa Nova
Ogni ritmo è organizzato secondo una precisa sequenza temporale memorizzata nella ROM interna del circuito.
Otto strumenti pilotati direttamente
L’M252 può comandare direttamente otto generatori sonori indipendenti.
Nella configurazione standard le uscite sono destinate a:
- Conga Drum
- Long Cymbals
- Short Cymbals
- Maracas
- Low Bongo
- High Bongo
- Snare Drum (oppure Claves)
- Bass Drum
Le uscite sono di tipo Open Drain, caratteristica che consente un’interfaccia semplice con i generatori di suono esterni.
Segnale Down Beat
Una funzione particolarmente interessante è l’uscita Down Beat, che genera un impulso all’inizio di ogni battuta.
Questo segnale può essere utilizzato per:
- sincronizzare altri circuiti;
- pilotare una spia luminosa;
- coordinare moduli ritmici esterni.
Nei sistemi più complessi il Down Beat rappresenta il riferimento temporale dell’intera sezione ritmica.
Una struttura estremamente flessibile
Uno degli aspetti più innovativi dell’M252 è la possibilità di collegare più circuiti tra loro.
Il datasheet mostra diverse configurazioni applicative che consentono di:
- aumentare il numero di ritmi disponibili;
- pilotare più di otto strumenti a percussione;
- incrementare il numero delle suddivisioni temporali di ogni battuta.
Questa modularità permetteva ai costruttori di realizzare unità ritmiche di complessità molto diversa partendo dallo stesso circuito integrato. Gli esempi applicativi occupano buona parte della documentazione tecnica.
Tecnologia MOS a basso consumo
L’M252 è realizzato con tecnologia P-Channel Silicon Gate MOS e presenta un consumo particolarmente contenuto, inferiore a 120 mW, caratteristica importante per gli strumenti musicali dell’epoca.
È disponibile sia in package plastico DIP-16 (serie B1) sia in package ceramico D1.
L’M252 nell’Elgam Carousel
Una delle applicazioni più interessanti dell’M252 si trova nel celebre Elgam Carousel, dove il circuito viene utilizzato in una versione personalizzata.
Nello strumento sono infatti presenti le varianti:
- M252 AE
- M252 AF
Queste sigle finali AE e AF non compaiono nel datasheet ufficiale SGS, che documenta solamente le versioni standard del circuito. È quindi molto probabile che si tratti di versioni custom sviluppate appositamente per Elgam, con contenuti ritmici o configurazioni interne specifiche per il Carousel.
Come descritto nella sezione dedicata all’M251, questi circuiti lavorano insieme per realizzare l’intero sistema di accompagnamento automatico dello strumento.
Caratteristiche principali
- Tecnologia P-Channel Silicon Gate MOS.
- Package DIP-16 plastico o ceramico.
- Generatore ritmico completamente programmabile.
- 15 ritmi disponibili nella configurazione standard.
- Pilotaggio diretto di 8 strumenti a percussione.
- Uscite Open Drain.
- Uscita Down Beat per sincronizzazione.
- Collegamento in cascata di più circuiti M252.
- Matrice interna programmabile da 3840 bit.
- Consumo inferiore a 120 mW.
SGS M253
Il generatore ritmico programmabile di nuova generazione
L’SGS M253 è un circuito integrato MOS sviluppato da SGS Microelettronica per la realizzazione delle sezioni ritmiche automatiche negli organi elettronici e negli strumenti musicali della fine degli anni Settanta.
Rispetto al precedente M252, l’M253 introduce un’architettura ancora più flessibile, consentendo ai costruttori di personalizzare con estrema facilità sia il contenuto dei ritmi sia la struttura temporale delle sequenze musicali.
Il datasheet lo definisce come “Rhythm Generator”, ma il circuito integra in realtà tutta la logica necessaria per la gestione completa dei pattern ritmici di uno strumento elettronico.
Un generatore ritmico basato su memoria programmabile
Il cuore dell’M253 è costituito da una matrice ROM interna da 3072 bit, nella quale vengono memorizzate le informazioni che definiscono ogni ritmo.
Il circuito comprende inoltre:
- decoder dei ritmi;
- multiplexer;
- divisori di frequenza;
- logica di reset;
- logica di uscita;
- driver per gli strumenti a percussione.
L’intero funzionamento è illustrato nel diagramma a blocchi riportato nella seconda pagina del datasheet.
Dodici ritmi programmabili
Nella configurazione standard il circuito mette a disposizione 12 ritmi musicali, selezionabili tramite dodici ingressi dedicati.
Tra quelli previsti nella versione standard troviamo:
- Waltz
- Tango
- Shuffle
- March
- Slow Rock
- Swing
- Rock Pop
- Rumba
- Beguine
- Cha Cha
- Samba
- Bossa Nova
La disposizione dei ritmi è riportata direttamente nel pinout della configurazione AA, pubblicato nel datasheet.
Otto strumenti pilotati direttamente
L’M253 può controllare contemporaneamente fino a otto generatori sonori indipendenti.
Nella configurazione standard le uscite sono destinate a:
- Bass Drum
- Snare Drum o Claves
- High Bongo
- Low Bongo
- Long Cymbals
- Short Cymbals
- Maracas
- Basso alternato (Bass Selection)
Le uscite sono di tipo Open Drain, soluzione che permette una semplice interfaccia con i generatori analogici dei vari strumenti a percussione.
Segnale Down Beat
Come il precedente M252, anche l’M253 dispone dell’uscita Down Beat (DB).
Questo impulso viene generato all’inizio di ogni battuta e può essere utilizzato per:
- sincronizzare altri circuiti;
- comandare una spia luminosa;
- pilotare dispositivi esterni;
- mantenere sincronizzati più generatori ritmici.
Il datasheet specifica che il segnale Down Beat deve essere opportunamente amplificato qualora venga utilizzato per pilotare una lampada esterna.
Una struttura estremamente modulare
Uno degli aspetti più innovativi dell’M253 è la possibilità di collegare più circuiti tra loro.
Gli esempi applicativi mostrano infatti tre configurazioni differenti:
- aumento del numero dei ritmi disponibili;
- aumento del numero degli strumenti pilotabili;
- incremento delle suddivisioni temporali della battuta.
Questa modularità permetteva ai progettisti di realizzare unità ritmiche molto semplici oppure sistemi professionali estremamente complessi utilizzando sempre lo stesso circuito di base. Le configurazioni sono illustrate nelle pagine dedicate alle applicazioni tipiche.
Pattern completamente personalizzabili
Una delle caratteristiche più interessanti dell’M253 è la possibilità di modificare completamente il contenuto della ROM.
Il datasheet descrive come la tabella di programmazione sia organizzata in:
- 32 passi temporali;
- 12 gruppi di ritmi;
- 8 strumenti per ciascun ritmo.
Ogni incrocio della matrice rappresenta un colpo di uno specifico strumento all’interno della sequenza ritmica.
Le ultime pagine del datasheet mostrano proprio la struttura completa della matrice utilizzata per programmare i vari pattern musicali.
Tecnologia MOS
L’M253 è realizzato con tecnologia P-Channel Silicon Gate MOS a bassa soglia.
Le principali caratteristiche elettriche sono:
- dissipazione inferiore a 120 mW;
- package DIP-24 plastico oppure ceramico;
- funzionamento con logica positiva;
- clock esterno fino a 100 kHz.
Il ridotto consumo lo rendeva ideale per gli organi elettronici domestici e professionali dell’epoca.
Evoluzione dell’M252
Pur condividendo la stessa filosofia progettuale del precedente M252, l’M253 introduce una struttura più compatta e una diversa organizzazione della memoria interna.
La riduzione da 15 a 12 ritmi standard è compensata da una maggiore flessibilità nella programmazione dei pattern e dalla possibilità di espandere facilmente il sistema collegando più dispositivi tra loro.
Questa architettura consentiva ai costruttori di realizzare versioni personalizzate senza modificare il progetto hardware principale.
Caratteristiche principali
- Tecnologia P-Channel Silicon Gate MOS.
- Package DIP-24 plastico o ceramico.
- Matrice ROM interna da 3072 bit.
- 12 ritmi programmabili.
- Pilotaggio diretto di 8 strumenti a percussione.
- Uscite Open Drain.
- Segnale Down Beat integrato.
- Clock esterno fino a 100 kHz.
- Collegamento in cascata di più circuiti M253.
- Possibilità di personalizzare completamente il contenuto ritmico.
SGS M254
Il generatore ritmico modulare per organi elettronici
L’SGS M254 è un circuito integrato MOS sviluppato da SGS Microelettronica per la realizzazione delle sezioni ritmiche automatiche negli organi elettronici e negli strumenti musicali della fine degli anni Settanta.
Il dispositivo viene descritto nel datasheet come “Rhythm Generator”, ma rispetto ai precedenti circuiti della stessa famiglia introduce un’architettura particolarmente flessibile, progettata per pilotare un numero maggiore di strumenti a percussione e per lavorare insieme ad altri circuiti musicali SGS.
Tra le sue principali caratteristiche troviamo:
- pilotaggio fino a 12 generatori sonori (strumenti);
- 8 ritmi indipendenti per ogni strumento;
- contatore interno a 5 bit;
- ingresso di Reset esterno.
Progettato per sistemi ritmici evoluti
L’M254 nasce con l’obiettivo di semplificare la realizzazione delle sezioni ritmiche automatiche degli organi elettronici.
Il circuito non genera direttamente i suoni delle percussioni, ma produce le sequenze temporali che comandano i vari generatori sonori esterni.
Ogni uscita pilota quindi uno specifico strumento, come grancassa, rullante, bonghi, piatti o maracas, sincronizzando perfettamente tutta la sezione ritmica dello strumento.
Dodici strumenti indipendenti
Una delle principali innovazioni dell’M254 rispetto ai predecessori è la possibilità di controllare dodici strumenti contemporaneamente.
Il datasheet specifica infatti che il circuito può pilotare:
- dodici generatori sonori indipendenti;
- oppure una combinazione di strumenti insieme ai circuiti M251 oppure M108.
Questa caratteristica rendeva l’M254 estremamente versatile nella progettazione di arranger e organi elettronici modulari.
Otto ritmi per ogni strumento
Il funzionamento dell’M254 è basato su una matrice ROM organizzata in modo molto particolare.
Ogni strumento dispone infatti di otto differenti pattern ritmici, selezionabili tramite linee di controllo dedicate.
Il datasheet riporta le matrici complete di programmazione, mostrando come ciascuno degli otto ritmi venga costruito su 32 passi temporali, con l’attivazione delle dodici uscite nei diversi istanti della battuta. Le tabelle occupano le ultime pagine della documentazione tecnica.
Architettura interna
Il principio di funzionamento è descritto in dettaglio nella sezione Device Description.
Il circuito comprende:
- un oscillatore di clock esterno;
- un generatore di fase;
- un divisore per due;
- un contatore binario a cinque bit;
- una matrice ROM composta da 32 righe e 104 colonne;
- un multiplexer che seleziona i gruppi di colonne;
- dodici buffer di uscita;
- una logica di reset sincronizzata con il contatore interno.
Questa struttura consente di ottenere una sequenza ritmica estremamente stabile e perfettamente sincronizzata.
Configurazioni standard
Il datasheet mostra due differenti configurazioni standard del circuito:
- M254 B1AM
- M254 B1AD
Le due versioni presentano differenti assegnazioni delle uscite e differenti contenuti ritmici, permettendo ai costruttori di adattare facilmente il circuito ai vari modelli di organo elettronico. I relativi pinout sono illustrati nella seconda pagina della documentazione.
Espansione del sistema
Uno degli aspetti più interessanti dell’M254 è la possibilità di collegare più circuiti tra loro.
Gli schemi applicativi mostrano come sia possibile:
- aumentare il numero dei ritmi disponibili;
- incrementare il numero degli strumenti pilotati;
- espandere la complessità dell’intera sezione ritmica semplicemente aggiungendo ulteriori M254 sincronizzati sullo stesso clock.
Questa soluzione modulare permetteva di progettare strumenti di fascia molto diversa mantenendo la stessa architettura di base.
Tecnologia costruttiva
L’M254 è realizzato in tecnologia P-Channel Silicon Gate MOS ed è contenuto in un package DIP-24.
Le principali caratteristiche elettriche comprendono:
- package plastico Dual In Line a 24 pin;
- frequenza di clock fino a 100 kHz;
- logica positiva;
- alimentazione tipica della famiglia MOS SGS dell’epoca.
Il consumo contenuto lo rendeva adatto sia agli organi domestici sia agli strumenti professionali.
Integrazione con gli altri circuiti SGS
Una caratteristica particolarmente interessante dell’M254 è la possibilità di lavorare direttamente insieme ad altri circuiti della stessa famiglia.
Il datasheet indica esplicitamente la compatibilità con gli integrati M251 e M108, consentendo di realizzare sistemi completi nei quali:
- l’M251 gestisce la logica degli accordi, dell’arpeggio e del basso automatico;
- l’M254 controlla l’intera sezione ritmica;
- l’M108 provvede alla generazione delle frequenze musicali.
Questa filosofia modulare rappresentava uno dei punti di forza delle soluzioni SGS dedicate agli strumenti musicali elettronici.
Caratteristiche principali
- Tecnologia P-Channel Silicon Gate MOS.
- Package DIP-24.
- Pilotaggio diretto di 12 strumenti.
- 8 ritmi per ogni strumento.
- Contatore binario interno a 5 bit.
- Reset esterno sincronizzato.
- Matrice ROM organizzata in 32 × 104 celle.
- Clock esterno fino a 100 kHz.
- Configurazioni standard B1AM e B1AD.
- Possibilità di espansione mediante collegamento di più M254.
SGS M255
Il generatore ritmico compatto per organi elettronici
L’SGS M255 è un circuito integrato MOS progettato da SGS Microelettronica per la realizzazione di unità ritmiche automatiche destinate a organi elettronici e altri strumenti musicali.
Rispetto ai generatori ritmici della serie M252, M253 e M254, l’M255 concentra un numero sorprendente di funzioni in un package DIP-16, risultando una soluzione economica ma estremamente versatile per strumenti di fascia media e compatta.
Un circuito “tutto in uno”
Una delle caratteristiche più interessanti dell’M255 è l’elevato livello di integrazione.
Il circuito comprende infatti:
- oscillatore interno;
- controllo elettronico del tempo;
- selezione dei ritmi;
- contatore programmabile;
- logica di decodifica;
- memoria ROM interna;
- buffer di uscita;
- generatore del segnale Down Beat.
Tutta la gestione della sezione ritmica è quindi racchiusa in un unico circuito integrato. Il diagramma a blocchi riportato nella prima pagina del datasheet evidenzia chiaramente questa architettura.
Sei ritmi programmabili
Nella configurazione standard l’M255 mette a disposizione sei differenti ritmi, selezionabili tramite gli ingressi dedicati.
Il datasheet indica i seguenti stili musicali:
- Waltz
- Swing
- Tango
- Bossa Nova
- Samba
- Slow Rock
La scelta di un numero ridotto di ritmi rispetto ai modelli superiori consentiva di realizzare strumenti più economici senza rinunciare alle funzioni fondamentali di accompagnamento automatico.
Dodici o sedici passi per battuta
Una caratteristica originale dell’M255 è la possibilità di programmare la lunghezza dei pattern ritmici.
Il circuito supporta infatti:
- sequenze da 12 passi;
- oppure sequenze da 16 passi,
selezionabili in funzione del ritmo utilizzato.
Questa soluzione permette di adattare automaticamente la scansione temporale ai diversi stili musicali, ottenendo pattern più naturali e realistici.
Cinque uscite programmabili
L’M255 dispone di cinque uscite, il cui comportamento può essere configurato in tre modalità differenti:
- uscita continua (Continuous Output);
- uscita Open Drain o Push-Pull;
- uscita con fronte positivo oppure negativo.
Questa flessibilità consentiva ai progettisti di collegare facilmente il circuito a differenti tipi di generatori sonori o di logica di controllo. Le opzioni disponibili sono descritte nella sezione Programming the Options.
Segnale Down Beat
Come gli altri generatori ritmici della famiglia SGS, anche l’M255 integra un’uscita Down Beat.
Questo segnale viene generato all’inizio della battuta e può essere utilizzato per:
- sincronizzare altri circuiti;
- pilotare un indicatore luminoso;
- coordinare moduli ritmici esterni;
- mantenere sincronizzati più dispositivi.
Il datasheet specifica inoltre le caratteristiche elettriche dedicate a questa uscita.
Oscillatore interno
Diversamente da altri circuiti SGS che richiedono un clock esterno, l’M255 integra un oscillatore interno.
Il tempo viene regolato semplicemente mediante una rete RC esterna composta da:
- una resistenza;
- un condensatore.
Questa soluzione riduce il numero di componenti necessari e semplifica notevolmente il progetto dell’intera unità ritmica. Lo schema applicativo riportato nell’ultima pagina del datasheet mostra proprio questo collegamento.
Una ROM programmabile
Il funzionamento del circuito è basato su una ROM interna da 480 bit.
La memoria contiene:
- i pattern ritmici;
- la logica di conteggio;
- la temporizzazione delle uscite;
- il controllo del Down Beat.
Le ultime pagine del datasheet mostrano la tabella completa di programmazione della ROM, dalla quale è possibile ricostruire esattamente il comportamento di ogni uscita durante ciascun passo della sequenza ritmica.
Architettura del circuito
Il diagramma a blocchi evidenzia la presenza di:
- oscillatore interno;
- controllo del tempo;
- divisore di frequenza;
- contatore a 4 bit;
- decodificatore a 16 stati;
- logica di reset interno;
- ROM da 480 bit;
- cinque buffer di uscita;
- generatore del Down Beat.
Nonostante il package compatto, il circuito integra praticamente tutti gli elementi necessari per realizzare una sezione ritmica completa.
Caratteristiche principali
- Tecnologia P-Channel Silicon Gate MOS.
- Package DIP-16.
- Oscillatore interno.
- Controllo elettronico del tempo.
- 6 ritmi selezionabili.
- Pattern da 12 o 16 passi.
- ROM interna da 480 bit.
- 5 uscite programmabili.
- Uscita Down Beat.
- Reset esterno.
- Consumo inferiore a 100 mW.
SGS M258
Il generatore ritmico programmabile a 16 ritmi
L’SGS M258 è un circuito integrato MOS progettato da SGS Microelettronica per la realizzazione di unità ritmiche automatiche destinate agli organi elettronici e agli arranger professionali dei primi anni Ottanta.
Realizzato con tecnologia MOS N-Channel Silicon Gate, rappresenta una nuova generazione di generatori ritmici SGS, caratterizzata da una maggiore integrazione, alimentazione singola a +5 Volt e da una logica completamente digitale.
Sedici ritmi programmabili
Una delle caratteristiche principali dell’M258 è la possibilità di gestire 16 differenti ritmi, selezionabili direttamente tramite quattro ingressi binari.
Il datasheet riporta infatti la tabella completa delle combinazioni dei quattro ingressi IN1, IN2, IN3 e IN4, che consentono di richiamare uno dei sedici pattern ritmici memorizzati nel circuito. Questa soluzione permette al progettista di utilizzare semplici commutatori o logica TTL per selezionare il ritmo desiderato.
Sedici uscite indipendenti
Il circuito dispone di 16 uscite, suddivise in due gruppi indipendenti da otto.
Ogni gruppo può essere abilitato separatamente tramite gli ingressi:
- CS1
- CS2
Questa architettura consente di attivare o escludere gruppi di strumenti a percussione senza interferire con il funzionamento del resto del sistema.
Due modalità di uscita
Una caratteristica molto interessante riguarda le uscite.
Per otto di esse è possibile scegliere se il segnale debba:
- ritornare automaticamente allo stato logico alto (“1”);
- oppure mantenere il proprio stato fino al passo successivo della sequenza.
Il datasheet evidenzia come questa caratteristica sia programmabile singolarmente per:
- OUT1
- OUT2
- OUT3
- OUT4
- OUT9
- OUT10
- OUT11
- OUT12
offrendo una notevole libertà nella progettazione delle sezioni ritmiche.
Down Beat e sincronizzazione
Come i precedenti generatori ritmici SGS, anche l’M258 integra:
- uscita Down Beat, che identifica il primo battito della misura;
- uscita Sync, utilizzabile per sincronizzare altri dispositivi.
Il pin Reset/Sync è bidirezionale: può ricevere un comando di reset esterno oppure pilotare direttamente il reset di altri generatori ritmici collegati in cascata.
Architettura interna
Il diagramma a blocchi mostra una struttura decisamente evoluta composta da:
- generatore di fase;
- divisore di clock;
- divisore a cinque stadi;
- decoder dei ritmi;
- matrice ROM da 8192 bit;
- multiplexer;
- logica Down Beat;
- logica di Reset;
- sedici buffer di uscita.
L’intero circuito è progettato per lavorare con una temporizzazione di 32 passi per ciascun pattern ritmico.
Caratteristiche principali
- Tecnologia MOS N-Channel Silicon Gate.
- Package DIP-28.
- Alimentazione +5 V.
- 16 ritmi selezionabili.
- 16 uscite indipendenti.
- Due gruppi di uscite abilitabili tramite CS1 e CS2.
- Uscita Down Beat.
- Uscita Sync.
- Reset bidirezionale.
- Matrice interna da 8192 bit.
- Consumo tipico di circa 150 mW.
SGS M259
L’evoluzione dedicata ai sistemi controllati da microprocessore
L’SGS M259 condivide la stessa architettura interna dell’M258, ma nasce con una filosofia completamente diversa.
Dal punto di vista funzionale i due circuiti sono praticamente identici:
- stessa matrice ROM;
- stesso numero di uscite;
- stessa logica di sincronizzazione;
- stesso sistema di reset;
- stessa gestione del Down Beat.
La vera differenza riguarda il modo con cui vengono selezionati i ritmi.
Ritmi già decodificati
Nel diagramma a blocchi del datasheet compare una nota molto significativa:
“In the M259 the rhythm selections enter the chip already decoded.”
Ciò significa che, mentre l’M258 riceve quattro linee binarie e provvede internamente alla decodifica dei sedici ritmi, l’M259 è progettato per ricevere direttamente le linee di selezione già elaborate da una logica esterna o da un microprocessore. Questa soluzione semplifica l’integrazione in sistemi più complessi e controllati elettronicamente.
Package a 40 pin
Un’altra evidente differenza riguarda il package.
L’M259 è contenuto in un DIP-40, che mette a disposizione numerosi ingressi dedicati alle selezioni dei ritmi già decodificate.
Questo spiega il maggiore numero di pin rispetto all’M258, pur mantenendo invariata l’architettura interna del circuito.
Compatibilità completa
Dal punto di vista operativo l’M259 mantiene tutte le caratteristiche dell’M258:
- sedici uscite indipendenti;
- Down Beat;
- Sync;
- Reset bidirezionale;
- due Chip Select;
- uscite Open Drain;
- possibilità di programmare il ritorno allo stato logico alto per alcune uscite;
- alimentazione a +5 Volt.
Le differenze riguardano esclusivamente l’interfaccia di selezione dei ritmi e il package utilizzato.
Differenze tra M258 e M259
| Caratteristica | M258 | M259 |
|---|---|---|
| Package | DIP-28 | DIP-40 |
| Selezione ritmi | 4 ingressi binari con decoder interno | 16 linee di selezione già decodificate |
| Decoder ritmi interno | Sì | No (selezione fornita esternamente) |
| Numero ritmi | 16 | 16 |
| Numero uscite | 16 | 16 |
| Down Beat | Sì | Sì |
| Sync | Sì | Sì |
| Alimentazione | +5 V | +5 V |
| Tecnologia | MOS N-Channel | MOS N-Channel |
SGS M268
Il generatore ritmico programmabile a 16 ritmi
L’SGS M268 è un circuito integrato MOS sviluppato da SGS Microelettronica per la realizzazione di sezioni ritmiche automatiche destinate a organi elettronici, arranger e strumenti musicali professionali.
Realizzato con tecnologia MOS N-Channel Silicon Gate, integra in un unico chip tutta la logica necessaria alla generazione dei pattern ritmici, offrendo sedici ritmi selezionabili, dodici uscite dedicate agli strumenti a percussione e funzioni avanzate di sincronizzazione. Il circuito utilizza una sola alimentazione a +5 Volt ed è contenuto in un package DIP-24.
Sedici ritmi selezionabili
L’M268 dispone di 16 ritmi programmabili, selezionabili tramite quattro ingressi binari (IN1, IN2, IN3 e IN4).
Il datasheet riporta la tabella completa delle combinazioni logiche che consentono di richiamare uno dei sedici pattern memorizzati nella ROM interna. Questa soluzione permette di pilotare il circuito direttamente tramite logica digitale o microprocessore, utilizzando soltanto quattro linee di selezione. La tabella è riportata nella pagina dedicata alla selezione dei ritmi.
Dodici uscite indipendenti
Il circuito mette a disposizione 12 uscite Open Drain, organizzate in due sezioni:
- gruppo principale da 8 uscite;
- gruppo secondario da 4 uscite.
Le due sezioni possono essere abilitate separatamente mediante gli ingressi CS1 e CS2, consentendo una gestione estremamente flessibile della sezione ritmica.
Uscite programmabili
Una caratteristica molto interessante dell’M268 è la possibilità di scegliere il comportamento di otto uscite.
Le uscite:
- OUT1
- OUT2
- OUT3
- OUT4
- OUT9
- OUT10
- OUT11
- OUT12
possono essere configurate affinché:
- ritornino automaticamente allo stato logico “1”;
- oppure mantengano il livello di uscita fino al passo successivo della sequenza.
Questa caratteristica permette di adattare facilmente il circuito a differenti tipologie di generatori sonori.
Reset programmabile
Rispetto ai modelli precedenti viene introdotta una funzione particolarmente interessante.
Il contatore interno può infatti essere programmato con:
- 24 passi
- oppure 32 passi
tramite mascheratura in fase di produzione.
Questa possibilità consente di adattare la lunghezza della sequenza ritmica alle esigenze del costruttore dello strumento.
Down Beat e sincronizzazione
L’M268 integra:
- uscita Down Beat;
- uscita Sync;
- ingresso/uscita Reset bidirezionale.
Il pin di Reset può essere utilizzato sia per azzerare il circuito dall’esterno sia per sincronizzare altri generatori ritmici collegati nello stesso sistema. Il datasheet dedica un’intera sezione al funzionamento di questi segnali.
Compatibilità con EPROM
Una caratteristica esclusiva dell’M268 è la disponibilità di una versione EPROM pin-to-pin compatibile.
Questo consentiva ai progettisti di sviluppare e collaudare rapidamente nuovi pattern ritmici utilizzando una memoria programmabile prima della realizzazione della versione definitiva mascherata del circuito. Per l’epoca rappresentava un notevole vantaggio nello sviluppo di nuovi strumenti musicali.
Caratteristiche principali
- Tecnologia MOS N-Channel Silicon Gate.
- Package DIP-24.
- Alimentazione +5 V.
- 16 ritmi selezionabili.
- 12 uscite (8 + 4).
- Reset programmabile a 24 o 32 passi.
- Uscite Open Drain.
- Down Beat.
- Sync.
- Due Chip Select (CS1 e CS2).
- Versione EPROM compatibile disponibile.
SGS M269
La versione dedicata ai sistemi con selezione già decodificata
L’SGS M269 deriva direttamente dall’M268 e ne condivide praticamente tutta l’architettura interna.
Anche in questo caso troviamo:
- tecnologia MOS N-Channel Silicon Gate;
- alimentazione +5 Volt;
- package DIP-24;
- dodici uscite Open Drain;
- Down Beat;
- Sync;
- Reset bidirezionale;
- contatore programmabile a 24 o 32 passi.
Otto ritmi programmabili
La principale differenza riguarda il sistema di selezione dei ritmi.
Mentre l’M268 dispone di un decoder interno che consente di selezionare 16 ritmi tramite quattro ingressi binari, l’M269 riceve otto linee di selezione già decodificate, indicate nel pinout come R1-R8.
Il datasheet specifica inoltre che questi otto ritmi possono essere utilizzati anche in combinazione, offrendo una notevole flessibilità nella realizzazione di pattern personalizzati.
Progettato per sistemi più evoluti
Il diagramma a blocchi riporta una nota significativa:
“In the M269 the rhythm selections enter the chip already decoded.”
Questo significa che il circuito è pensato per essere comandato da una logica esterna, da una ROM dedicata oppure da un microprocessore che provvede già alla selezione del ritmo desiderato.
L’M269 elimina quindi la necessità del decoder binario interno presente nell’M268, semplificando l’integrazione in strumenti elettronici più sofisticati.
Architettura comune
Per tutto il resto il funzionamento rimane identico a quello dell’M268.
Il circuito integra:
- matrice ROM da 8192 bit;
- divisore a cinque stadi;
- decoder ritmico;
- multiplexer;
- logica Down Beat;
- logica di sincronizzazione;
- dodici buffer di uscita.
La struttura è illustrata chiaramente nel diagramma a blocchi presente nel datasheet.
Differenze tra M268 e M269
| Caratteristica | M268 | M269 |
|---|---|---|
| Package | DIP-24 | DIP-24 |
| Alimentazione | +5 V | +5 V |
| Tecnologia | MOS N-Channel | MOS N-Channel |
| Numero uscite | 12 (8 + 4) | 12 (8 + 4) |
| Down Beat | Sì | Sì |
| Sync | Sì | Sì |
| Reset programmabile | 24 o 32 passi | 24 o 32 passi |
| Selezione ritmi | 4 ingressi binari (16 ritmi) | 8 ingressi già decodificati |
| Numero ritmi | 16 | 8 (anche combinabili) |
| Versione EPROM compatibile | Sì | No |
Mostek MK50240 / MK50241 / MK50242
Il Mostek MK50240 appartiene a una famiglia di Top Octave Frequency Generator (TOG) sviluppata da Mostek alla fine degli anni Settanta per la realizzazione di organi elettronici, string machine e sintetizzatori completamente polifonici. Il dispositivo integra al proprio interno una catena di divisori sincroni MOS capace di generare simultaneamente le dodici note dell’ottava superiore della scala temperata partendo da un unico segnale di clock esterno.
A differenza dei primi generatori di frequenza costruiti con numerosi circuiti discreti, il MK50240 concentra tutta la logica necessaria in un unico integrato a 16 pin, riducendo drasticamente il numero dei componenti, il consumo e il costo di produzione degli strumenti musicali elettronici.
Come funziona
Il circuito riceve in ingresso un clock di circa 2 MHz, dal quale ricava, mediante una serie di divisori digitali, le dodici frequenze corrispondenti alle note dell’ottava superiore:
- C
- C#
- D
- D#
- E
- F
- F#
- G
- G#
- A
- A#
- B
Ogni uscita è già bufferizzata e pronta per pilotare gli stadi successivi dello strumento. Le ottave inferiori vengono poi ottenute mediante ulteriori divisori binari esterni, consentendo di realizzare tastiere completamente polifoniche con un numero molto ridotto di componenti. Lo schema a blocchi del datasheet mostra chiaramente questa architettura, composta da un driver di clock, una catena di divisori e dodici buffer di uscita indipendenti.
Caratteristiche principali
Tra le caratteristiche più interessanti del MK50240 troviamo:
- alimentazione singola compresa tra 11 e 16 Volt;
- basso consumo di corrente (circa 24 mA tipici);
- elevata capacità di pilotaggio delle uscite;
- ridotta emissione di disturbi RF grazie a un layout interno ottimizzato;
- generazione simultanea dell’intera ottava cromatica mediante un solo oscillatore master.
Le tre versioni
La famiglia comprende tre varianti:
- MK50240 – uscite con duty cycle del 50%;
- MK50241 – uscite con duty cycle del 30%, utile per particolari applicazioni timbriche;
- MK50242 – versione con diversa disposizione dei pin e duty cycle del 50%.
Applicazioni
Il MK50240 è stato utilizzato in numerosi strumenti musicali degli anni Settanta e Ottanta, soprattutto in:
- organi elettronici;
- string machine;
- sintetizzatori polifonici;
- home organ.
La sua architettura ha contribuito a rendere economicamente possibile la produzione di strumenti completamente polifonici, diventando uno dei Top Octave Generator più diffusi della sua epoca.
National Semiconductor MM5437
Il National Semiconductor MM5437 è uno dei primi circuiti integrati progettati specificamente per la generazione di rumore bianco digitale. Presentato nei primi anni Settanta, questo dispositivo integra in un unico chip tutto il necessario per produrre un segnale pseudo-casuale di elevata qualità, eliminando la necessità di utilizzare transistor polarizzati in valanga o altre circuitazioni analogiche tradizionalmente impiegate come sorgenti di rumore.
Grazie alla sua semplicità d’impiego e all’ottima uniformità dello spettro, il MM5437 è stato utilizzato in numerosi sintetizzatori, drum machine e strumenti elettronici dell’epoca, diventando una soluzione molto apprezzata dai progettisti.
Come funziona
A differenza dei generatori di rumore analogici, il MM5437 produce il proprio segnale mediante un processo completamente digitale.
All’interno del circuito è presente un registro a scorrimento (Shift Register) a 23 bit, pilotato da un oscillatore interno. Ad ogni impulso di clock il contenuto del registro viene modificato attraverso una rete logica basata su porte XOR, generando una lunga sequenza pseudo-casuale di stati logici. Il diagramma a blocchi del datasheet mostra chiaramente questa architettura, composta dall’oscillatore, dal registro a scorrimento, dalla logica XOR e dal circuito di reset automatico.
La sequenza ottenuta possiede caratteristiche statistiche molto simili al rumore bianco naturale e può essere convertita direttamente in un segnale audio.
Per evitare che il registro possa bloccarsi nella condizione composta da tutti zeri, il circuito integra anche un sistema di reset automatico, garantendo il funzionamento continuo senza interventi esterni.
Due uscite differenti
Il MM5437 mette a disposizione due differenti tipi di uscita.
La prima (OUT1) fornisce una sequenza ottimizzata per applicazioni audio, limitando la formazione di ripetizioni che potrebbero produrre fastidiosi “colpi” o componenti periodiche percepibili all’ascolto.
La seconda (OUT2) espone direttamente l’ultimo stadio del registro a scorrimento e può essere utilizzata sia come uscita pseudo-casuale sia come ingresso dati, permettendo di caricare sequenze esterne o di utilizzare il dispositivo come generatore di numeri pseudo-casuali in applicazioni digitali.
Caratteristiche principali
Tra le caratteristiche più interessanti del MM5437 troviamo:
- oscillatore interno integrato;
- alimentazione singola compresa tra 4,5 V e 11 V;
- compatibilità TTL a 5 Volt;
- bassissimo consumo di corrente;
- possibilità di utilizzare un clock esterno;
- periodo della sequenza di circa un minuto, sufficientemente lungo da evitare ripetizioni percepibili all’ascolto;
- uscite dedicate sia alle applicazioni audio sia a quelle digitali.
Applicazioni
Il datasheet indica numerosi campi di impiego, tra cui:
- sintetizzatori elettronici;
- generatori di rumore bianco e rosa;
- drum machine;
- organi elettronici;
- sistemi di misura acustica;
- equalizzatori;
- generatori di numeri pseudo-casuali.
Il datasheet mostra inoltre un semplice filtro RC che permette di trasformare il rumore bianco prodotto dal chip in rumore rosa, particolarmente utile per prove acustiche e per alcune sonorità sintetiche
National Semiconductor MM5554
Il National Semiconductor MM5554 è un Frequency Divider progettato specificamente per gli strumenti musicali elettronici di prima generazione. Presentato nel 1972, questo circuito integrato rappresenta uno degli elementi fondamentali nello sviluppo degli organi elettronici e dei primi sintetizzatori completamente polifonici.
Il suo compito è quello di dividere la frequenza proveniente dal Top Octave Generator, generando le ottave inferiori necessarie per coprire l’intera estensione della tastiera. In pratica, ogni MM5554 riceve una delle dodici note dell’ottava superiore e produce le sei ottave sottostanti mediante una catena di divisori binari integrati.
Come funziona
All’interno del MM5554 sono presenti sei stadi di divisione binaria, realizzati mediante flip-flop asincroni accoppiati in continua.
Ogni stadio divide per due la frequenza ricevuta in ingresso, generando una nuova ottava. Le uscite sono completamente bufferizzate e possono pilotare direttamente i circuiti di commutazione della tastiera senza richiedere ulteriore elettronica di adattamento.
La struttura interna è organizzata in tre gruppi di divisori:
- un divisore singolo;
- una cascata di due flip-flop;
- una cascata di tre flip-flop.
Questa particolare configurazione permette di ottenere contemporaneamente sei frequenze perfettamente sincronizzate tra loro, tutte derivate dalla stessa nota di partenza.
Un tassello fondamentale della polifonia
Il MM5554 non lavora mai da solo.
È stato progettato per operare insieme ai generatori cromatici della stessa famiglia National Semiconductor, in particolare:
- MM5555
- MM5556
Questi ultimi generano le dodici note dell’ottava superiore, mentre dodici MM5554 provvedono alla loro suddivisione nelle ottave inferiori.
Il datasheet mostra chiaramente questa architettura: un unico oscillatore master pilota il generatore cromatico, dal quale partono dodici linee dirette ad altrettanti MM5554, ottenendo in uscita tutte le frequenze necessarie per una tastiera completamente polifonica.
Caratteristiche principali
Tra le caratteristiche tecniche più interessanti troviamo:
- sei divisori binari integrati;
- frequenza massima di ingresso pari a 500 kHz;
- uscite bufferizzate a bassa impedenza;
- package DIP a 14 pin;
- bassissimo numero di componenti esterni richiesti.
Grazie a queste caratteristiche il MM5554 consentiva di ridurre drasticamente il numero di circuiti discreti necessari per realizzare strumenti completamente polifonici, aumentando al tempo stesso affidabilità e stabilità.
Applicazioni
Il MM5554 è stato impiegato principalmente in:
- organi elettronici;
- string machine;
- sintetizzatori polifonici;
- accordatori elettronici per strumenti musicali.
Durante gli anni Settanta questo circuito è stato adottato da numerosi costruttori internazionali, diventando uno dei divisori d
National Semiconductor MM5555
Il National Semiconductor MM5555 è un Top Octave Generator (TOG) MOS/LSI sviluppato nei primi anni Settanta per la realizzazione di organi elettronici, string machine e sintetizzatori completamente polifonici.
Presentato nel 1973, il circuito appartiene alla prima generazione di generatori cromatici integrati ed è stato progettato per produrre direttamente le frequenze musicali dell’ottava superiore della scala temperata, costituendo il punto di partenza dell’intera catena di sintesi utilizzata negli strumenti elettronici dell’epoca.
Come funziona
Il MM5555 riceve in ingresso un unico segnale di clock ad onda quadra, normalmente di circa 2,12608 MHz, e mediante una complessa rete di divisori digitali genera simultaneamente sette delle dodici note cromatiche dell’ottava più alta.
Le rimanenti cinque note vengono invece generate dal circuito complementare MM5556.
Lavorando insieme, i due integrati producono l’intera scala cromatica composta da dodici semitoni:
- C
- C#
- D
- D#
- E
- F
- F#
- G
- G#
- A
- A#
- B
Il datasheet mostra chiaramente questa architettura, nella quale un solo oscillatore master alimenta sia il MM5555 sia il MM5556, ottenendo tutte le frequenze dell’ottava superiore perfettamente sincronizzate tra loro.
Un sistema progettato per la polifonia
Il MM5555 non era pensato per funzionare da solo.
Ogni uscita del generatore cromatico viene collegata a un MM5554 Frequency Divider, il quale divide la frequenza per due, quattro, otto e così via, ricavando automaticamente tutte le ottave inferiori.
Dodici divisori MM5554 consentono così di estendere le dodici frequenze prodotte dalla coppia MM5555/MM5556 a tutta la tastiera dello strumento.
Il diagramma applicativo riportato nel datasheet mostra proprio questa configurazione, diventata uno standard nella progettazione degli organi elettronici degli anni Settanta.
Precisione d’intonazione
Uno degli aspetti più interessanti del MM5555 è l’elevatissima precisione.
National Semiconductor progettò accuratamente i rapporti di divisione per ottenere una precisione massima di circa 0,5 cent, eliminando praticamente gli errori di accordatura e riducendo al minimo gli intervalli non perfettamente temperati (“just intonation fifths”) che caratterizzavano molti generatori di frequenza delle generazioni precedenti.
Per l’epoca si trattava di un risultato eccezionale.
Caratteristiche principali
Tra le caratteristiche tecniche più importanti troviamo:
- tecnologia MOS/LSI;
- package Dual In Line (DIP) a 14 pin;
- ingresso a onda quadra singola;
- frequenza di clock compresa tra 7 kHz e 2,2 MHz;
- elevata precisione di accordatura;
- uscite completamente compatibili con il divisore MM5554.
Il datasheet riporta inoltre consumi contenuti e un’elevata stabilità operativa, caratteristiche fondamentali per gli strumenti musicali professionali.
Il fratello MM5556
Per ragioni di complessità circuitale National Semiconductor decise di suddividere il generatore cromatico in due integrati distinti.
Il MM5555 produce sette note dell’ottava superiore, mentre il MM5556 genera le cinque rimanenti.
Insieme costituiscono un unico generatore cromatico completo.
Questa scelta consentì di mantenere il numero di pin entro il classico package DIP a 14 pin, molto diffuso e conveniente dal punto di vista produttivo.
Applicazioni
Il MM5555 è stato utilizzato principalmente in:
- organi elettronici;
- string machine;
- sintetizzatori polifonici;
- accordatori elettronici;
- sistemi di generazione delle frequenze musicali.
Negli anni Settanta questa architettura è diventata uno standard industriale ed è stata adottata da numerosi costruttori di strumenti musicali.
National Semiconductor MM5556
Il National Semiconductor MM5556 è un Top Octave Generator (TOG) MOS/LSI sviluppato nei primi anni Settanta per la generazione delle frequenze musicali destinate agli organi elettronici, alle string machine e ai primi sintetizzatori completamente polifonici.
Presentato nel 1973, il MM5556 costituisce il complemento del celebre MM5555, insieme al quale forma uno dei sistemi di sintesi cromatica più diffusi dell’epoca. La coppia dei due circuiti integrati consente infatti di generare le dodici note della scala temperata dell’ottava superiore partendo da un unico oscillatore master.
Il complemento del MM5555
A causa della complessità della logica interna e del numero limitato di pin disponibili nei package dell’epoca, National Semiconductor decise di suddividere il generatore cromatico in due circuiti distinti.
Il MM5555 genera sette note dell’ottava superiore, mentre il MM5556 produce le cinque rimanenti.
Lavorando contemporaneamente, i due integrati realizzano un generatore cromatico completo capace di fornire tutte le dodici frequenze fondamentali della scala musicale.
Il datasheet mostra chiaramente questa architettura, nella quale entrambi i circuiti sono pilotati dallo stesso clock e lavorano in perfetta sincronia.
Come funziona
Il MM5556 riceve un segnale di clock ad onda quadra, normalmente pari a 2,12608 MHz, e attraverso una complessa rete di divisori digitali genera cinque delle dodici frequenze cromatiche dell’ottava superiore.
Le uscite disponibili sono:
- C
- D
- D#
- E
- F
- F#
- (a seconda della versione del datasheet le note sono distribuite tra MM5555 e MM5556 secondo la tabella riportata).
Ogni uscita presenta un rapporto di divisione accuratamente calcolato per ottenere un’accordatura estremamente precisa. Il datasheet riporta infatti la frequenza teorica, quella ottenuta e il relativo errore espresso in centesimi di semitono, che risulta inferiore ad un cent.
Progettato per lavorare con il MM5554
Il MM5556 non pilota direttamente la tastiera.
Ogni sua uscita viene collegata ad un MM5554 Frequency Divider, incaricato di dividere progressivamente la frequenza per ottenere tutte le ottave inferiori.
Con dodici divisori MM5554 è quindi possibile ricavare l’intera estensione della tastiera mantenendo la perfetta accordatura tra tutte le note.
Questa architettura rappresentò una vera rivoluzione nella progettazione degli organi elettronici degli anni Settanta.
Precisione musicale
Uno degli aspetti che distingue il MM5556 è la notevole precisione d’intonazione.
National Semiconductor studiò attentamente i rapporti di divisione per ridurre praticamente a zero gli errori di accordatura e per eliminare le cosiddette “locked fifths”, un problema presente in molti generatori di frequenza delle generazioni precedenti.
Il risultato è una precisione massima dichiarata di circa 0,5129 cent, un valore estremamente contenuto anche secondo gli standard odierni.
Caratteristiche principali
Tra le caratteristiche tecniche più significative troviamo:
- tecnologia MOS/LSI;
- package Dual In Line (DIP) a 14 pin;
- ingresso con onda quadra monofase;
- frequenza di clock compresa tra 7 kHz e 2,2 MHz;
- elevata precisione di sintonia;
- uscite compatibili con il divisore MM5554;
- bassissimo numero di componenti esterni richiesti.
Applicazioni
Il MM5556 è stato impiegato principalmente in:
- organi elettronici;
- string machine;
- sintetizzatori polifonici;
- generatori di frequenza musicale;
- accordatori elettronici.
La sua architettura è stata adottata da numerosi costruttori internazionali durante tutti gli anni Settanta, diventando uno degli standard di riferimento per la realizzazione di strumenti completamente polifonici.
National Semiconductor MM5559
Il National Semiconductor MM5559 è un circuito integrato MOS/LSI sviluppato nei primi anni Settanta per applicazioni negli organi elettronici e negli strumenti musicali digitali. Pur appartenendo alla stessa famiglia dei celebri MM5554, MM5555 e MM5556, il suo compito è completamente diverso: non genera frequenze musicali, ma gestisce il trasferimento delle informazioni digitali verso i circuiti di generazione sonora.
Si tratta infatti di un convertitore Seriale-Parallelo a 33 bit, progettato per ridurre drasticamente il numero di collegamenti necessari tra la logica di controllo e le sezioni elettroniche dello strumento.
Un ponte tra logica e generazione sonora
Negli organi elettronici di nuova generazione iniziavano a comparire sistemi di scansione della tastiera e logiche digitali sempre più sofisticate.
Trasportare decine di segnali individuali avrebbe richiesto cablaggi molto complessi.
Il MM5559 risolve elegantemente questo problema.
I dati vengono inviati serialmente, un bit dopo l’altro, attraverso una sola linea.
Una volta ricevuti, il circuito li converte in 33 uscite parallele, che possono pilotare direttamente matrici di tastiera, circuiti di commutazione delle note oppure altre sezioni digitali dello strumento.
Come funziona
Il cuore del MM5559 è costituito da tre blocchi fondamentali.
Registro a scorrimento (Shift Register)
Ogni impulso di clock introduce un nuovo bit all’ingresso DATA IN.
I dati scorrono progressivamente lungo un registro a scorrimento di 33 bit, mantenendo l’ordine originale della sequenza ricevuta.
Latch di memoria
Una volta caricati tutti i dati, il segnale TRANSFER ENABLE copia simultaneamente il contenuto del registro nei 33 latch interni.
Questa soluzione permette di aggiornare tutte le uscite nello stesso istante evitando commutazioni progressive che potrebbero generare errori o impulsi indesiderati. Il diagramma a blocchi del datasheet evidenzia chiaramente questa architettura composta da registro a scorrimento, latch e buffer di uscita.
Buffer di uscita
Le trentatré uscite vengono quindi mantenute stabili fino al successivo aggiornamento.
Ogni uscita può pilotare direttamente circuiti esterni grazie ai buffer integrati presenti nel dispositivo.
Espandibilità
Una delle caratteristiche più intelligenti del MM5559 è la presenza dell’uscita DATA OUT.
L’ultimo bit del registro viene infatti reso disponibile all’esterno, consentendo di collegare più MM5559 in cascata.
In questo modo diventa possibile espandere facilmente il sistema fino a ottenere decine o addirittura centinaia di uscite parallele utilizzando sempre la stessa linea seriale di comunicazione. Il datasheet sottolinea proprio questa possibilità di “cascading devices”.
Caratteristiche principali
Tra le caratteristiche tecniche più interessanti troviamo:
- convertitore Seriale → Parallelo;
- 33 uscite parallele;
- uscita seriale per collegamento in cascata;
- frequenza di clock fino a 250 kHz;
- package Dual In Line (DIP) a 40 pin;
- tecnologia MOS/LSI;
- aggiornamento simultaneo di tutte le uscite tramite segnale Transfer Enable.
Applicazioni
Il datasheet indica come principali applicazioni:
- controllori per tastiere di strumenti musicali;
- interfacce tra scanner di tastiera e generatori di tono;
- display a matrice;
- stampanti;
- sistemi digitali con elevato numero di uscite.
Nel settore musicale il MM5559 trovava impiego soprattutto nelle logiche di controllo degli organi elettronici di fascia alta, dove era necessario gestire un grande numero di linee mantenendo il cablaggio il più semplice possibile.
Un tassello fondamentale degli organi elettronici
All’interno di un organo elettronico degli anni Settanta il MM5559 può essere visto come una sorta di “smistatore digitale”.
Mentre il MM5555 e il MM5556 generano le dodici frequenze della top octave e il MM5554 produce tutte le ottave inferiori, il MM5559 si occupa di distribuire le informazioni provenienti dalla logica di scansione della tastiera verso le varie sezioni dello strumento.
In pratica, è il circuito che permette all’elettronica di sapere quale nota deve essere attivata, trasformando una sequenza seriale di dati in trentatré linee di controllo indipendenti.
National Semiconductor MM5823 e MM5824
Con l’introduzione dei circuiti MM5823 e MM5824, National Semiconductor ampliò la propria famiglia di circuiti integrati destinati agli organi elettronici, offrendo ai progettisti una nuova generazione di Frequency Divider MOS progettati per realizzare strumenti completamente polifonici con un numero sempre minore di componenti.
Entrambi gli integrati appartengono alla serie Electronic Organ Circuits e sono stati sviluppati per lavorare in combinazione con i generatori cromatici MM5555, MM5556, MM5832 e MM5833, formando una catena completa per la generazione delle frequenze musicali.
Il loro compito
Il principio di funzionamento è identico per entrambi.
Ricevono in ingresso una frequenza proveniente dal Top Octave Generator e la dividono progressivamente per due, producendo sei ottave consecutive.
In pratica, ogni divisore genera:
- frequenza originale
- ÷2
- ÷4
- ÷8
- ÷16
- ÷32
- ÷64
consentendo di ottenere tutte le ottave della tastiera partendo da una sola nota della Top Octave.
Come funzionano
Entrambi i circuiti utilizzano sei flip-flop asincroni accoppiati in continua.
Ogni flip-flop divide per due la frequenza ricevuta.
La differenza tra i due modelli non riguarda quindi il principio di funzionamento ma l’organizzazione interna della catena dei divisori.
MM5823
Nel MM5823 i sei stadi sono suddivisi secondo questa configurazione:
2 + 1 + 1 + 2
ovvero:
- una prima cascata composta da due flip-flop;
- due stadi indipendenti;
- una seconda cascata finale composta da altri due flip-flop.
Questa struttura offre una buona flessibilità quando il progettista desidera utilizzare singolarmente alcune divisioni della frequenza senza necessariamente sfruttare tutta la catena.
Ogni uscita dispone inoltre di un buffer push-pull capace di fornire una bassissima impedenza sia nello stato logico alto che basso.
MM5824
Il MM5824 utilizza sempre sei flip-flop ma con una diversa organizzazione interna:
1 + 2 + 2 + 1
Questa diversa distribuzione permette di ottenere punti di accesso intermedi differenti rispetto al MM5823.
Una caratteristica molto interessante del MM5824 è la presenza di due uscite Trigger, ricavate direttamente da due delle catene interne.
Queste uscite consentono di concatenare facilmente più divisori, rendendo il circuito particolarmente adatto alla realizzazione di generatori di frequenza molto estesi e di sistemi modulari. Il pinout del MM5824 evidenzia infatti la presenza dei terminali Trigger Out 2 e Trigger Out 4, assenti nel MM5823.
Le principali differenze
| MM5823 | MM5824 |
|---|---|
| Configurazione interna 2-1-1-2 | Configurazione interna 1-2-2-1 |
| Sei uscite di divisione | Sei uscite di divisione |
| Nessuna uscita Trigger | Due uscite Trigger per concatenamento |
| Più adatto come divisore autonomo | Ottimizzato per sistemi espandibili |
Dal punto di vista delle prestazioni elettriche i due dispositivi sono praticamente equivalenti.
Entrambi lavorano fino a 100 kHz, utilizzano alimentazioni MOS tipiche dell’epoca e sono racchiusi nel classico package DIP a 14 pin.
Il ruolo negli organi elettronici
Lo schema applicativo riportato nel datasheet è particolarmente interessante.
Mostra chiaramente come il generatore cromatico MM5832 alimenti una batteria di dodici MM5824, uno per ogni nota della scala cromatica.
Ogni divisore produce quindi tutte le ottave della propria nota, generando complessivamente le 85 frequenze necessarie a pilotare una tastiera completa di organo elettronico. Questo schema rappresenta perfettamente l’architettura utilizzata da moltissimi costruttori negli anni Settanta.
Caratteristiche principali
Entrambi gli integrati offrono:
- tecnologia MOS LSI;
- package DIP a 14 pin;
- sei divisori binari integrati;
- uscite push-pull a bassa impedenza;
- funzionamento fino a 100 kHz;
- bassissimo numero di componenti esterni;
- compatibilità diretta con i generatori cromatici National Semiconductor.
Applicazioni
National Semiconductor ne suggerisce l’impiego in:
- organi elettronici;
- sintetizzatori elettronici;
- accordatori musicali;
- generatori di frequenza;
- sistemi di divisione digitale della frequenza.
National Semiconductor MM5832 e MM5833
Con i circuiti integrati MM5832 e MM5833, National Semiconductor introdusse una nuova generazione di Top Octave Generator (TOG) destinati agli organi elettronici, alle string machine e ai sintetizzatori polifonici della metà degli anni Settanta.
Questi dispositivi appartengono alla famiglia Electronic Organ Circuits e sono progettati per generare direttamente le frequenze musicali dell’ottava superiore della scala cromatica, costituendo il punto di partenza dell’intera catena di sintesi.
Rispetto alla precedente famiglia MM5555/MM5556, i nuovi MM5832 e MM5833 offrono una precisione ancora maggiore e sono stati ottimizzati per lavorare con i nuovi divisori di frequenza MM5823 e MM5824.
Come funziona un Top Octave Generator
Negli organi elettronici completamente polifonici non viene realizzato un oscillatore per ogni tasto.
Il principio è molto più elegante.
Un oscillatore master, generalmente di circa 2 MHz, genera una frequenza estremamente stabile.
Il Top Octave Generator divide questa frequenza secondo rapporti matematici estremamente precisi ottenendo le dodici note dell’ottava superiore.
Successivamente ogni nota viene inviata ad un divisore binario (MM5823 o MM5824) che genera automaticamente tutte le ottave inferiori della tastiera.
Questa architettura ha rappresentato per molti anni lo standard degli organi elettronici professionali.
Perché due integrati?
Come già avveniva per i MM5555 e MM5556, anche questa nuova famiglia è composta da due dispositivi complementari.
Il motivo è semplice.
Nel package DIP a 14 pin non era possibile far uscire contemporaneamente tutte le dodici frequenze musicali.
National Semiconductor decise quindi di suddividere la scala cromatica tra due circuiti integrati.
Insieme essi producono tredici uscite musicali, comprendendo il Do finale dell’ottava successiva necessario per completare la scala cromatica. Il datasheet parla infatti di “thirteen semitone outputs spanning the equal tempered octave”.
MM5832
Il MM5832 genera le note:
- C8
- C9
- B8
- A♯8
- A8
- G♯8
- G8
Le frequenze sono ottenute mediante divisori digitali accuratamente selezionati per minimizzare l’errore rispetto alla scala temperata.
L’errore massimo riportato nel datasheet è inferiore a 1,2 cent, praticamente impercettibile anche per un musicista esperto. La tabella delle frequenze è riportata nella terza pagina del datasheet.
MM5833
Il MM5833 completa la scala cromatica generando:
- F♯8
- F8
- E8
- D♯8
- D8
- C♯8
Le frequenze sono ottenute con la medesima precisione del MM5832 e condividono la stessa architettura interna.
Lavorando contemporaneamente, i due circuiti forniscono tutte le note necessarie alla realizzazione di un organo completamente polifonico.
Le differenze
Dal punto di vista elettronico MM5832 e MM5833 sono praticamente identici.
La vera differenza riguarda esclusivamente le note musicali prodotte.
| MM5832 | MM5833 |
|---|---|
| C | C# |
| C (ottava superiore) | D |
| B | D# |
| A# | E |
| A | F |
| G# | F# |
| G | — |
La circuiteria interna, le tensioni di alimentazione, il package e le caratteristiche elettriche risultano invece praticamente identiche.
Precisione dell’accordatura
Uno degli aspetti più impressionanti di questa famiglia è l’estrema precisione.
National Semiconductor calcolò i rapporti di divisione affinché ogni frequenza risultasse il più vicina possibile alla scala temperata teorica.
La deviazione massima dichiarata è di appena 1,16 cent, un valore estremamente contenuto per l’epoca.
Caratteristiche principali
Entrambi gli integrati offrono:
- tecnologia MOS/LSI;
- package DIP a 14 pin;
- ingresso ad onda quadra monofase;
- frequenza d’ingresso da 7 kHz fino a 2,1 MHz;
- tredici uscite cromatiche complessive utilizzando la coppia di dispositivi;
- precisione massima di 1,16 cent;
- compatibilità diretta con i divisori MM5823 e MM5824.
Applicazioni
National Semiconductor ne suggerisce l’impiego in:
- organi elettronici;
- sintetizzatori polifonici;
- string machine;
- generatori chorus;
- generatori Celeste;
- sistemi di sintesi musicale digitale.
Una nuova generazione rispetto ai MM5555 e MM5556
Pur svolgendo lo stesso compito dei precedenti MM5555 e MM5556, la serie MM5832/MM5833 rappresenta una vera evoluzione.
La precisione dell’accordatura viene ulteriormente migliorata, la compatibilità con i nuovi divisori MM5823/MM5824 rende l’architettura più moderna e il sistema diventa più semplice da integrare nei nuovi strumenti progettati durante la seconda metà degli anni Settanta.
Lo schema applicativo riportato nel datasheet mostra chiaramente questa filosofia: i due generatori cromatici alimentano una batteria di dodici divisori MM5824, uno per ciascuna nota della scala, ottenendo così tutte le frequenze necessarie per una tastiera completa di organo elettronico.
National Semiconductor MM5837N
Generatore digitale di rumore bianco
Il MM5837N è un circuito integrato MOS progettato dalla National Semiconductor come sorgente digitale di rumore pseudo-casuale ad ampia banda. A differenza dei tradizionali generatori di rumore basati sul rumore di giunzione dei transistor, il MM5837 utilizza una tecnica completamente digitale, ottenendo un segnale molto stabile e ripetibile.
L’integrato nasce per applicazioni audio professionali, strumenti musicali elettronici, apparecchiature di misura e sistemi di test, diventando rapidamente uno dei generatori di rumore più diffusi nei sintetizzatori degli anni Settanta.
Come funziona
Il cuore del MM5837 è costituito da un registro a scorrimento lineare (Linear Feedback Shift Register – LFSR) a 17 bit, pilotato da un oscillatore interno.
Ad ogni impulso di clock il contenuto del registro viene fatto avanzare, mentre alcuni bit vengono reinseriti tramite una rete di retroazione logica. Questo processo genera una lunghissima sequenza pseudo-casuale che, osservata nel dominio del tempo, si comporta come un autentico rumore bianco.
Il risultato è una sequenza digitale con caratteristiche statistiche estremamente uniformi.
Successivamente il segnale viene convertito in uscita analogica mediante lo stadio MOS integrato presente nel chip.
Lo schema a blocchi riportato nel datasheet mostra chiaramente questa architettura composta da:
- oscillatore interno;
- registro a scorrimento a 17 bit;
- rete di feedback;
- stadio di uscita MOS.
Caratteristiche principali
Fra le caratteristiche più interessanti troviamo:
- rumore bianco ad ampia banda (Broadband White Noise);
- ampiezza estremamente uniforme;
- qualità del rumore molto costante;
- oscillatore interno incorporato;
- nessun preamplificatore di rumore necessario;
- pochissimi componenti esterni richiesti;
- package DIP a 8 pin.
Il registro parte automaticamente da uno stato casuale non nullo ogni volta che viene alimentato, evitando sequenze ripetitive all’accensione.
Rumore bianco e rumore rosa
Il MM5837 produce rumore bianco.
Questo significa che tutte le frequenze dello spettro sono presenti con la stessa densità di potenza.
Applicando invece un semplice filtro passivo RC è possibile ottenere il cosiddetto rumore rosa (Pink Noise), molto utilizzato per:
- taratura di impianti audio;
- equalizzazione ambientale;
- test di diffusori acustici.
Nel materiale allegato è presente proprio un esempio pratico di conversione del rumore bianco in rumore rosa mediante una rete passiva con attenuazione di circa 3 dB per ottava.
Applicazioni
National Semiconductor suggeriva il MM5837 per numerosi impieghi, tra cui:
- sintetizzatori analogici;
- drum machine elettroniche;
- generatori di effetti sonori;
- organi elettronici;
- strumenti ritmici;
- sistemi di test audio;
- equalizzatori professionali;
- misura dell’acustica degli ambienti.
Negli anni Settanta molti costruttori di sintetizzatori adottarono proprio questo integrato per generare il classico rumore utilizzato nei suoni di:
- rullante;
- hi-hat;
- piatti;
- vento;
- mare;
- effetti speciali;
- sintetizzazione del parlato.
Alimentazione
Il dispositivo utilizza una doppia alimentazione tipica dei circuiti MOS dell’epoca.
Nel datasheet vengono riportati come valori nominali:
- VDD = -14 V
- VSS = 0 V
- VGG = -27 V (opzionale per il pilotaggio del gate)
Il consumo risulta molto contenuto, dell’ordine di pochi milliampere.
Utilizzo negli strumenti musicali
Nel mondo dei sintetizzatori vintage il MM5837 è diventato uno dei generatori di rumore più conosciuti.
Il rumore prodotto veniva normalmente inviato:
- ai filtri VCF;
- agli inviluppi;
- ai VCA;
- ai mixer interni.
Da qui era possibile modellarne completamente il timbro ottenendo un’infinità di effetti sonori.
Molti strumenti dell’epoca sfruttavano proprio il rumore del MM5837 per simulare strumenti a percussione, effetti atmosferici e componenti rumoristiche indispensabili nella sintesi
Generatore MOS/LSI di pattern ritmici programmati
Presentato all’inizio degli anni Settanta, il MM5871N rappresenta uno dei primi esempi di circuito integrato dedicato esclusivamente alla generazione automatica di ritmi musicali. Nato per equipaggiare organi elettronici e rhythm machine economiche, questo dispositivo integra in un unico chip la logica necessaria per produrre sequenze ritmiche complete senza l’impiego di numerosi circuiti discreti.
All’interno del chip è presente una PLA (Programmable Logic Array), programmata in fabbrica, che contiene la codifica delle varie figure ritmiche. L’integrato scorre continuamente una serie di stati interni sincronizzati da un oscillatore di clock e, in corrispondenza dei vari passi della sequenza, attiva le uscite dedicate ai diversi strumenti a percussione.
Per l’epoca rappresentava una soluzione estremamente moderna, riducendo drasticamente il numero di componenti necessari per costruire una sezione ritmica completa.
Architettura interna
Osservando il diagramma a blocchi del datasheet si distinguono chiaramente le principali sezioni funzionali:
- oscillatore di clock interno;
- generatore del tempo (Tempo Oscillator);
- generatore dello strobe;
- contatore indirizzi;
- logica di controllo;
- PLA programmata;
- cinque uscite dedicate agli strumenti.
Il funzionamento è semplice ma estremamente ingegnoso.
L’oscillatore interno genera la base temporale che viene regolata mediante una rete RC esterna. Il clock incrementa continuamente il contatore degli indirizzi che legge, passo dopo passo, la memoria logica interna (PLA). Per ogni posizione della sequenza vengono abilitate una o più uscite che corrispondono ai vari strumenti ritmici.
Sei ritmi incorporati
Il MM5871N contiene già programmati sei accompagnamenti standard:
- Waltz (3/4)
- Swing (3/4)
- Country / Western (3/4)
- March (4/4)
- Latin (4/4)
- Rock (4/4)
La selezione avviene tramite quattro ingressi logici, che permettono di scegliere il ritmo desiderato direttamente dal pannello dello strumento.
Cinque uscite per strumenti
L’integrato dispone di cinque uscite indipendenti dedicate alla generazione degli impulsi destinati ai generatori sonori.
Gli strumenti previsti sono:
- Bass Drum
- Wood Block
- Bongo Drum
- Brush Cymbal
- Snare Noise
Le uscite non producono direttamente il suono, ma generano impulsi di trigger che pilotano gli appositi circuiti analogici responsabili della sintesi delle varie percussioni.
Controllo del tempo
Uno degli aspetti più interessanti del MM5871N è che il tempo non è fisso.
Una semplice rete RC esterna collegata all’ingresso dedicato determina la velocità di esecuzione del ritmo.
Questo permette al costruttore di installare un normale potenziometro sul pannello dello strumento offrendo all’utilizzatore il controllo continuo del BPM.
Anche la larghezza dell’impulso di trigger è regolabile tramite una seconda rete RC esterna, consentendo di adattare il chip ai diversi circuiti di percussione.
Alimentazione
Il MM5871N appartiene alla famiglia MOS a canale P di National Semiconductor.
Lavora con alimentazioni negative tipiche dell’epoca:
- VDD circa -14 V
- VGG circa -27 V
Questa caratteristica lo rende perfettamente compatibile con molte architetture degli organi elettronici dei primi anni Settanta.
Pattern personalizzati
Un aspetto poco noto è che National Semiconductor prevedeva la possibilità di realizzare versioni personalizzate del circuito.
Nel datasheet è infatti presente una vera e propria Programming Worksheet, mediante la quale il costruttore poteva definire, passo per passo, la presenza degli impulsi relativi ai vari strumenti, consentendo la produzione di versioni OEM con ritmi differenti rispetto a quelli standard.
Applicazioni
Il MM5871N è stato utilizzato principalmente in:
- organi elettronici;
- drum machine analogiche;
- accompagnamenti automatici;
- strumenti musicali portatili;
- tastiere domestiche.
Grazie al ridotto numero di componenti esterni richiesti, ha contribuito a rendere accessibile la sezione ritmica anche negli strumenti di fascia economica.
National Semiconductor MM5891
Top Octave Generator (TOG)
Il MM5891 è un generatore di frequenze per l’ottava superiore (Top Octave Generator) realizzato in tecnologia MOS/LSI dalla National Semiconductor.
Lo scopo di questo integrato è produrre simultaneamente le 13 frequenze della scala cromatica comprese nell’ottava più alta della tastiera:
C – C# – D – D# – E – F – F# – G – G# – A – A# – B
Una volta generate queste tredici frequenze fondamentali, una semplice catena di divisori binari permette di ottenere automaticamente tutte le ottave inferiori dello strumento.
Questo principio ha rivoluzionato la progettazione degli organi elettronici e dei sintetizzatori polifonici degli anni Settanta, riducendo enormemente il numero di componenti necessari.
Come funziona
Il cuore dell’integrato è un sintetizzatore digitale di frequenza.
Il MM5891 riceve in ingresso un clock quarzato di circa 2 MHz, che costituisce il riferimento assoluto dell’intero sistema. All’interno del chip una serie di divisori digitali divide questa frequenza secondo rapporti accuratamente calcolati per ottenere le tredici note della scala temperata.
Ogni uscita corrisponde quindi ad una nota dell’ottava superiore:
- C
- C#
- D
- D#
- E
- F
- F#
- G
- G#
- A
- A#
- B
- C dell’ottava successiva
Il datasheet dichiara un’accuratezza della scala pari a circa ±1,16 cent, un valore estremamente elevato per l’epoca.
Architettura interna
Il blocco funzionale è composto da:
- Driver del clock
- Catena di divisori digitali
- Buffer di uscita indipendenti
- Driver ad alta corrente
Ogni uscita è bufferizzata separatamente, permettendo di pilotare direttamente le successive reti di divisori senza influenzare le altre note. Il layout interno isola inoltre il driver del clock dalle uscite e limita la velocità dei fronti di commutazione per ridurre le emissioni RF, una caratteristica piuttosto avanzata per il periodo.
Due versioni disponibili
Il MM5891 veniva prodotto in due varianti.
MM5891AA
- Duty Cycle 50%
- onda quadra simmetrica
Questa versione è ideale quando il segnale viene successivamente elaborato da filtri o circuiti di sintesi.
MM5891AB
- Duty Cycle 30%
- impulso più stretto
Questa versione produce un contenuto armonico differente ed era spesso preferita in strumenti dove il carattere timbrico risultava più brillante o dove il progetto richiedeva impulsi di durata ridotta.
Alimentazione
Il MM5891 utilizza una sola alimentazione ed è progettato per funzionare con una tensione relativamente ampia per gli standard dell’epoca.
Fra le caratteristiche dichiarate troviamo:
- singola alimentazione
- basso consumo
- elevata capacità di pilotaggio delle uscite
- ampio intervallo operativo
- package DIP a 16 pin in resina epossidica.
Impiego negli strumenti musicali
Il MM5891 è stato utilizzato in moltissimi strumenti elettronici degli anni Settanta e Ottanta, in particolare:
- organi elettronici domestici
- organi professionali
- string machine
- sintetizzatori polifonici basati su architettura TOG
- tastiere elettroniche
In tutti questi strumenti il chip rappresentava il punto di partenza dell’intera generazione sonora: dalle tredici frequenze prodotte dal MM5891, una rete di flip-flop divideva ciascuna nota per 2, 4, 8, 16 e così via, rendendo disponibili tutte le ottave della tastiera.