ADSR

modulo generatore di inviluppi, A.D.S.R., dalle iniziali dei quattro parametri variabili nel tempo: Attacco, Decadimento, Sostegno, Rilascio. Attack, Decay, Sustain, Release)

La caratteristica di un timbro di ogni strumento può essere definito dal contenuto armonico dalla sua ampiezza e dalla durata.

Con il VCO si genera l’onda sonora, con il VCF si seleziona il contenuto armonico, con l’ADSR si determina l’inviluppo, cioè l’ampiezza del suono nel tempo.

L’ADSR, che è il formatore d’inviluppo, deve poter imitare gli strumenti tradizionali, e creare inviluppi puramente sintetici, cioè che non esistono in natura.

Dall’ ADSR non escono segnali audio bensì solo tensioni di controllo che sono utilizzate per controllare i moduli controllati in tensione (VCA, VCF, VCO).

Analizzando gli inviluppi dei più svariati strumenti si può notare che gli stessi possono essere divisi in 4 periodi.

ATTACCO, DECADIMENTO, SOSTEGNO e RILASCIO.

Il più semplice degli inviluppi è quello formato da un periodo di ATTACCO seguito da un periodo di DECADIMENTO,

in figura 1, è mostrato l'inviluppo tipico di una corda pizzicata.

in figura 2, è mostrato l’inviluppo tipico di un organo che è suddiviso in tre periodi: ATTACCO, SOSTEGNO, RILASCIO.

in figura 3, è mostrato l'inviluppo tipico di un pianoforte, che può essere scomposto in tre periodi : ATTACCO DECADIMENTO e RILASCIO.

figura 2 - organo

figura 1- corda pizzicata

figura 3 - Attacco, Decadimento , Rilascio

Figura 4 - Attacco, Decadimento, Sostegno, Rilascio

I controlli del modulo ADSR regola la durata e il livello di ciascun periodo mediante dei potenziometri.

L’inizio del ciclo dell’inviluppo è iniziato dall’impulso di GATE proveniente dalla tastiera.

Quando un tasto è premuto, inizia un periodo di ATTACCO-DECADIMENTO.

L'uscita del generatore d’inviluppi rimane al livello di SOSTEGNO fin quando il tasto è rilasciato iniziando il periodo di DECADIMENTO.

In unione ai comandi sopra elencati è stato aggiunto un tempo di ritardo (DELAY) utilizzato per far partire il ciclo di ADSR in ritardo rispetto alla premuta del tasto.

La tensione in uscita varia da 0V a +5V.

Se l'ADSR è utilizzato in congiunzione a un VCA, la caratteristica di controllo di quest'ultimo dovrà essere commutata sulla posizione lineare.

Funzionamento

Le funzioni esponenziali di attacco, Decadimento e Rilascio della tensione in uscita possono essere facilmente ottenute caricando e scaricando un condensatore attraverso delle resistenze e utilizzando la tensione presente ai capi del condensatore come tensione di controllo.

Noi abbiamo preferito utilizzare una tecnica digitale, in cui tutti i tempi sono stabiliti tramite tecniche analogiche.

Infatti, tutte le funzioni sono svolte da un contatore Johnson che controlla degli interruttori analogici C-MOS.

Il circuito elettrico completo dell'ADSR è mostrato in figura 5.

figura 5. schema dell’ADSR.

Attacco

Quando nessun tasto è premuto la tensione di gate  è a – 15 V,  quindi nel punto A la tensione sarà di 0 V mantenendo in condizione di reset il monostabile IC1A.

Contemporaneamente sarà mantenuto a 1 l'ingresso di reset di IC5 tramite un inverter contenuto in IC3.

Quindi l'uscita numero 0 del contatore IC5 sarà a livello 1 chiudendo l'interruttore analogico AS1, scaricando ogni eventuale tensione presente ai capi di C7.

Premendo un tasto, la tensione di gate salirà a un livello logico 1 togliendo dalla condizione di reset sia il contatore Johnson IC5 che il monostabile IC1A.

Il livello 1 presente al punto A sarà anche applicato all'ingresso di trigger del monostabile IC1A iniziando un periodo di ritardo (DELAY), la cui durata è determinata dalla posizione di RV1.

Alla fine del tempo di delay l'uscita Q di IC1A, che si trovava a livello 1 passerà a livello 0, triggerando IC1B, alla cui uscita Q si genererà un brevissimo impulso, che tramite il diodo D1 darà un clock a IC5, facendolo avanzare di un passo.

L'uscita n. 1 di IC5, prima a livello 0, passerà a livello 1 chiudendo AS2 e aprendo AS1.

 Il condensatore C7 si caricherà dunque in un tempo determinato da RV4.

Contemporaneamente la tensione presente su C1 sarà presentata all'uscita tramite IC7A, collegato in configurazione di voltage follower, necessario per presentare ai capi di C7 un’impedenza elevatissima.

Decadimento

La tensione ai capi di C7 continuerà a salire fin quando non raggiungerà una tensione di circa 5 V fissata da IC8A in configurazione di comparatore di tensione.

Quando la tensione di soglia di questo comparatore sarà raggiunta, l'uscita di IC8A passerà a livello 1 e, tramite il monostabile costruito dai due NAND contenuti in IC4, genererà un impulso che tramite D2 sarà applicato all'ingresso di clock di IC5 facendolo incrementare di un passo, mandando quindi a livello 1 l'uscita n.2 del contatore, chiudendo l'interruttore AS3 e aprendo AS2.

In questo caso il condensatore C7 si troverà collegato a massa tramite RV3, cominciando un ciclo di scarica la cui durata sarà proporzionale alla resistenza assunta da RV3.

Sostegno

Il sostegno perdurerà per tutto il tempo che sarà mantenuto premuto un tasto della tastiera.

La tensione ai capi di C7 continuerà a diminuire, fino al raggiungimento della tensione di Sostegno fissata da RV6.

Il contatore IC5 sarà fatto incrementare di un altro passo, tramite IC7B e IC4, aprendo AS3 e chiudendo AS4.

In questo caso la tensione di Sostegno, fissata da RV5 e bufferata da IC8B, necessario per avere una bassa impedenza di uscita, sarà collegata direttamente al buffer di uscita IC7A, tramite AS4.

Durante il periodo di Sostegno, il condensatore C1 non svolge nessuna funzione, evitando così che le perdite del condensatore possa limitarne la durata.

Rilascio

All'atto del rilascio del tasto la tensione al punto A ritornerà a essere 0 V, resettando sia il monostabile IC1A che il contatore IC5, portando a livello 1 l'uscita n.0  di quest'ultimo. Il tutto ritornerà quindi a condizioni iniziali, con AS1 chiuso scaricando C7 in un tempo prefissato da RV2.

Tutta questa serie di operazioni avviene solo se il tasto è mantenuto premuto per un tempo sufficiente.

A esempio se il tasto fosse rilasciato prima della fine del periodo di Delay, tutta questa serie di operazioni non avrebbe inizio, così pure, se il tasto fosse rilasciato alla fine del periodo di Attacco si avrebbe soltanto un ciclo di A.R .

Tutti i tempi summenzionati sono variabili in un arco da circa 10 Milli Secondi  a 10 secondi.

Premendo manualmente il deviatore DELAY, posto sul pannello frontale dell'ADSR, su MAN, è possibile far partire il ciclo dell’inviluppo; così pure commutando, DELAY, su EXT., tramite un impulso esterno di ampiezza di 15V.

Le uscite del contatore IC5 e del monostabile IC1A sono connesse, tramite dei Buffer, a diodi LED che indicheranno lo stato del periodo in cui si trova il circuito dell'ADSR.

Riccardo Monti