Impulsurile numarate de CI-2, de la iesirile QB,QC,QD, se aplica primelor trei intrari (A,B,C) ale decodificatorului binar-zecimal CI-3 de tip CDB442E.
Acesta, fiind construit pentru a decodifica 10 stari, are 4 intrari binare, din care s-au folosit primele trei pentru decoodificarea celor 8 stari, necesare programarii ritmurilor in 8 timpi, stari corespunzatoare timpilor masurii muzicale.

Intrarea D s-a folosit pentru rezolvarea altei probleme, care, de fapt, constituie caracteristica de baza a blocului implementat, si anume, posibilitatea utilizarii in programarea ritmului si a timpilor adiacenti, fara a fi necesara marirea capacitatii numaratorului si a decodificatorului, posibilitatee oferita de faptul ca impulsurile de la iesirea decodificatorului sunt decalate in timp de asa maniera incat frontul anterior al unui impuls nu coincide cu frontul posterior al precedentului, cum se intampla la decodorul obisnuit.

Examinand tabela de adevar a decodificatorului CDB442E, observam ca intrarea D trebuie sa fi in zero logic pentru a se decodifica primele 8 stari ale numaratorului. Daca D este in unu logic, toate cele 8 iesiri care ne intereseaza raman in unu logic pentru orice stare posibila la intrarile A, B, C.

Prin urmare, putem folosi intrarea D pentru validarea celor 8 iesiri, validare pe care o facem cu semnalul cules din QA, astfel ca durata impulsului obtinut la una din iesiri este egala cu durata impulsului din QA, iar intre impulsurile de la doua iesiri succesive ale decodificatorului, va exista o pauza de aceeasi durata.

Unele sintetizatoare, pentru a putea utiliza la formarea ritmurilor si a timpilor adiacenti, folosesc grupuri numarator-decodificator de capacitate dubla fata de numarul de timpi efectiv folositi, iesirile fiind luate din doua in doua, fie cele pare, fie cele impare, solutia devenind neeconomica, mai ales pentru un numar mare de timpi (16, 32 etc.)
Altele, utilizeaza derivarea impulsurilor imediat dupa decodificator, selectand apoi unul din fronturi, pentru a crea decalajul mai sus mentionat, necesar in blocul de formare si selectie a ritmurilor, constanta de timp fiind aceeasi pentru toate circuitele de derivare.
Impulsurile la iesirea din acest bloc sunt dreptunghiulare, putand fi mai usor prelucrate la intrarile in simulatoare pentru orice forma de atac si extinctie, stiut fiind ca diferite instrumente muzicale de percutie, pentru a suna corect, necesita formarea unor semnale la care difera atat forma cat si durata atacului si extinctiei.
Prezentul bloc de comanda devine universal valabil pentru comandarea unui numar mare de tipuri de simulatoare, prin adaptari minime la intrarile acestora. Revenind, impulsurile astfel formate la isirea din CI-3 se aplica negatoarelor realizate cu tranzistoarele T4...T10 si rezistoarele aferente (R12...R18, R20...R26), astfel ca la iesirile "1"..."8" se vor obtine impulsuri pozitive corespunzatoare timpilor masurii, la un moment dat existand semnal la o singura iesire.
Pentru simplificarea blocului de formare si slectie a ritmurilor, s-a prevazut o iesire notata in figura 1 cu "X", la care sunt disponibile toate cele 8 impulsuri (deci avem semnal pe fiecare tact). Se foloseste semnalul din iesirea QA a lui CI-2, inversat de catre T11.
Intrucat timpul 2 al masurii nu se foloseste la nici unul din cele 8 ritmuri formatr de prezentul aparat (exceptand, evident, cazul cand apare in secventa de la iesirea X), iesirea corespunzatoare a decodificatorului nu se foloseste, rezultand 7 iesiri folositeefectiv (iesirile "1", "3"..."8").

Pentru ridicarea marginii de zgomot, la inversoarele T4...T11 se face o translatare de nivel, tranzistoarele fiind alimentate in circuitul de colector cu o tensiune de 12V, rezultand astfel impulsuri cu o amplitudine in jur de 12V (minimum 11Vvv), masura utila pentru prevenirea perturbatiilor care ar putea aparea datorita modului de cablare a blocului de formare si selectie.
Curentii de colector ai acestor tranzistoare s-au stabilit avand in vedere curentii necesari comandarii simulatoarelor, luandu-se in calcul situatia cea mai defavorabila (numarul maxim de simulatoare care lucreaza simultan); rezulta astfel valorile pentru rezistentele din colectoare si baze.
O conditie care se impune la sintetizatoarele de ritmuri este aceea de a se putea opri in orice moment secventa in curs, iar la repornire, ritmul sa demareze pe timpul de baza al masurii, deci secventa de ritm sa inceapa intotdeauna cu timpul 1.
Acest timp de baza (si, evident, fiecare secventa de ritm) este marcat de un indicator luminos, indicatorul fiind aprins pe o durata constanta, independenta de tempoul ritmului, suficient de mare ca sa se poata observa. Ca indicator luminos am folosit un LED actionat de un circuit basculant monostabil, care livreaza la iesire un impuls cu durata calibrata de 400ms, independenta de semnalul de intrare.
Acesta din urma se culege de pe iesirea 7 a lui CI-3 a carui tranzitie 1-0 corespunde momentului bataii pe timpul 1.

Pentru a folosi integral circuitul CI-1 din care doua porti s-au folosit la generatorul de tact, monostabilul s-a realizat cu celelalte doua porti disponibile din capsula si tranzistorul suplimentar T2.

Oprirea si demararea ritmului cu conditia mentionata anterior se fac prin resetarea lui CI-2 prin intermediul comutatorului K1 (START-STOP). Aici am ales o varianta foarte avantajoasa pentru cazurile cand sintetizatorul se foloseste in orchestra. Schema functioneaza permanent, deci si in pauze, astfel ca operatorul poate aprecia tempoul ritmului in absenta semnalului de audiofrecventa, observand clipirea LED-ului, putand interveni pentru reajustare din P1, daca este cazul. Acest lucru n-ar fi posibil daca pe pozitia "STOP" numaratorul ar fi in zero. Pentru ca pe pozitia "STOP" sa nu avem semnal la iesirea de audiofrecventa, contactul din stanga al comutatorului K1 (fig.1) pune la masa borna calda a potentiometrului de volum P5 (fig.3). Contactul din dreapta se foloseste in blocul de comanda logica in felul urmator: tranzistorul T1 (fig.1) este in mod normal saturat, datorita rezistentei R6, de valoare relativ mica, prin care se aplica o tensiune pozitiva pe baza. In acest fel, intrarile RO(1) si RO(2) ale numaratorului CI-2, sunt puse la masa, permitand functionarea acestuia in regim de numarare. Starea tranzistorului T1 este aceeasi (deschis), indiferent de pozitia comutatorului K1 ("START" sau "STOP"), astfel ca schema functioneaza permanent, permitand aprinderea LED-ului in momentele stabilite. Resetarea manuala se produce numai in momentul stabilirii contactului "START" al comutatorului K1, cand condensatorul C2 se incarca rapid prin rezistorul R6. In momentul initial condensatorul se comporta ca un scurtcircuit, punand pentru scurt timp la masa baza tranzistorului T1, care se blocheaza, astfel ca intrarile RO(1) si RO(2) ale lui CI-2 trec in unu logic, resetand pentru scurt timp numaratorul. Condensatorul fiind acum incarcat, tranzistorul se satureaza din nou prin R6, actionandu-se numararea.
La comanda "STOP", C2 se descarca, incarcandu-se cu polaritate inversa prin rezistenta R5, fiind pregatit pentru un nou ciclu.

O alta situatie in care este necesara aducerea la zero a numaratorului este cea corespunzatoare ritmurilor programate in 3/4. In acest caz, numarul de timpi este egal cu 6, blocul de comanda logica trebuie sa furnizeze impulsuri numai la iesirile "1"..."6", numaratorul trebuie adus la zero dupa fiecare 6 impulsuri. Pentru aceasta este prevazut tranzistorul T3 care primeste in baza nivel 1 logic de la iesirea "7". Acest nivel il deschide. Bornele R1 si R2 sunt puse in contact prin comutatoarelr de selectie ale ritmurilor in 3/4, astfel ca baza lui T1 este pusa la masa prin tranzistorul T3, acum deschis. T1 se blocheaza, astfel ca pe durata decodificarii starii "7" numaratorul este pozitionat in zero, ceea ce, de fapt, corespunde decodificarii starii "1", si in continuare circuitul functioneaza analog, avand loc numararea si decodificarea a numai 6 impulsuri.

2.3. Blocul de formare si selectie a ritmurilor

Intrucat la iesirile blocului de comanda logica impulsurile apar succesiv, existand la un moment dat impuls la o singura iesire, fformarea ritmului dorit se face foarte simplu, tinand cont ca numerele de ordine ale iesirilor notate "1"..."8" corespund timpilor masurii.
Combinatiile de timpi pe care se vor produce bataile instrumentelor de percutie conform cu partitura, se otin conectand prin cate o dioda iesirile corespunzatoare la bara comuna, care prin comutatoarele de selectie este conectata cu intrarea simulatorului de instrument.

Analizand partiturile dorite a se programa, se fac diagramele de ritmuri in care se marcheaza timpii pe care produc bataile pe fiecare instrument. Fiecarui timp ii corespunde o dioda. Reteaua se poate minimiza, reducandu-se numarul acestor diode, daca se tine cont de combinatiile comune mai multor ritmuri si instrumente.

In montajul practic din figura 2 am format 8 ritmuri a cate 3...4 instrumente, de fapt niste formule ritmice clasice pentru tango, rock, shuffle, beat, mars, vals, slow-rock, fox.

Pentru obtinerea acestora, dupa minimizare a rezultat ca necesar un numar de 29 de diode. Acestea pot fi de orice tio, fara pretentii de calitate, intrucat semnalele la iesirile din blocul de comanda logica, au amplitudine suficient de mare pentru comandarea simulatoarelor de instrumente (vezi translatarea de nivel).

La o serie de ritmuri, unele instrumente trebuie actionate pe fiecare timp al masurii. Pentru a elimina cele 8 diode necesare formarii combinatiei timpilor "1"..."8", s-a introdus in schema din figura 1 tranzistorul T11, in a carui iesire X se obtine direct combinatia mentionata. In acest fel s-a mai eliminat un tranzistor corespunzator starii "2" a decodificatorului.
O mentiune care trebuie facuta aici este ca acest sistem de formare si selectie permite "suprapunerea" ritmurilor, prin actionarea a doua sau mai multe comutatoare de selectie, lucru evident in schema din figura 2.

2.4 Blocul de simulatoare (fig.3)

Instrumentele imitate in acest aparat sunt: toba mare, toba mica cu corzi, fusscinel si cinel, instrumente existente in orice baterie obisnuita de jazz.
Pentru fiecare dintre acestea se foloseste cate un circuit care genereaza forma de unda specifica, furnizand la iesire semnale de audiofrecventa. Aceste semnale se aplica potentiometrelor P1...P4 care permit reglarea independenta a amplitudinilor, ceea ce corespunde cu reglarea intensitatii batailor. Semnalele se mixeaza prin rezistentele R23, R46, R62 si R74 si se aplica unui preamplificator realizat cu tranzistoarele T20, T21, a carui iesire constituie iesirea de audiofrecventa a sintetizatorului (E). Pentru dozarea volumului general s-a introdus pe calea de semnal si potentiometrul P5. In paralel pe acest potentiometru este plasata o sectiune a comutatorului K1 din figura 1, care asigura blocarea semnalului audio in pauze.

Simulatorul de toba mare este in esenta un oscilator sinusoidal, realizat cu tranzistorul T19 care in regim de asteptare se afla la pragul de amorsare a oscilatiilor. In momentul cand pe intrarea D se aplica un impuls pozitiv, acesta intra in functiune pe un interval scurt de timp, semnalul obtinut avand perioadele de atac si extinctie bine definite. Atacul este brusc, iar stingerea se face dupa o curba exponentiala, numarul de perioade ale semnalului generat fiind de asemenea bine definit. Intrucat viteza de stingere este relativ mare, semnalele de ton rezultate sunt percepute de auz nu ca sunete de o inaltime determinata, ci ca zgomote cu timbru determinat.
Impulsurile pozitive obtinute in blocul de comanda logica, dupa ce traverseaza blocul de formare si selectie, sosesc la intrarea D, fiind apoi derivate de catre reteaua C43-R65, astfel ca pentru fiecare impuls primit, pe rezistorul R65 se obtin doua impulsuri de polaritati opuse, provocate de incarcarea si descarcarea condensatorului C43. Dintre acestea, numai impusurile pozitive ajung in baza lui T19 prin reteaua R66-D8-C47. Pentru a preveni saturarea oscilatorului, s-a prevazut R66. Rezistenta R64 asigura polarizarea diodei D7 si a diodelor din blocul de formare si selectie cand intrarea D este actionata.
Oscilatorul este de tip dublu T, reteaua de reactie fiind compusa din elementele R68, R69, C46, C45, C47, R67, elemente care determina frecventa de lucru. Pentru acest instrument, frecventa recomandata este in jur de 65 Hz, insa trebuie aleasa cu foarte mare atentie, in functie de incinta acustica cu care se face auditia, deoarece anumite incinte au frecventa de rezonanta in jurul acestei valori. Se va ationa, dupa caz, asupra elementelor din reteaua de reactie, pentru a evita aceasta situatie. Fixarea pragului de intrare in oscilatie se face cu semireglabilul SR6 din emitorul lui T19, care introduce o reactie negativa de curent, astfel incat amplificarea etajului in regim de asteptare sa fie suficient de mica pentru a nu se indeplini conditia lui Barkhausen, dar suficient de mare pentru a intra in oscilatie la primirea unui impuls in baza.
Alimentarea acestui simulator se face cu 12V prin celula de filtraj suplimentar R63-C53. Filtrul R72-C49-R73 favorizeaza frecventa acestui oscilator. Forma semnalului de iesire trebuie sa fie perfect sinusoidala, cu o amplitudine care scade exponential. Numarul de perioade ale semnalului generat depinde de parametrii impulsului de comanda si de valoarea de reglaj a lui SR6, acesta din urma influentand intr-o mica masura si frecventa de lucru.

Sonoritatea specifica a acestui instrument se datoreaza atat sunetului caracteristic lovirii tobei, similar cu cel obtinut in simulatorul de toba mare, dar de frecventa mai ridicata, cat si sunetului provocat de corzile care intra in vibratie simultan cu membrana. Formele semnalelor corespunzatoare celor doua efecte sunt total diferite. Pentru efectul de toba este prevazut tranzistorul T18 in montaj de oscilator sinusoidal cu reteaua de defazare R56-C38-R57-C39-R58-C41.
Semireglabilul SR5 fixeaza pragul de intrare in oscilatie prin reactia negativa de curent pe care o introduce.
Dupa emiterea sunetului specific tobei, etajul cu tranzistorul T18 va lucra in regim de amplificator selectiv pentru semnalul corespunzator vibratiei corzilor. Acesta din urma se obtine in felul urmator: jonctiunea baza-emitor a tranzistorului T16 este polarizata invers prin rezistenta R53, lucrand ca o dioda Zener cu curent de polarizare foarte mic. Ia nastere un zgomot alb, zgomot care are componente spectrale de aceeasi intensitate si distribuite uniform in mod continuu in intreaga banda audibila. Dintre acestea se selecteaza numai acele armonici care intereseaza in obtinerea efectului amintit (reteaua C36,R55,C37 precum si amplificatorul selectiv). Generatorul de zgomot cu T16 functioneaza permanent, dar semnalul nu ajunge la iesire din cauza ca in absenta impulsurilor de comanda tranzistorul T17 este blocat. Deschiderea lui T17 este initiata de tranzistorul T15, fiind apoi continuata prin efectul condensatoarelor C33 si C34. Acestea sunt montate intr-o retea care permite reglarea precisa a decalajului intre semnalele corespunzatoare celor doua efecte mentionate, cat si a duratei suprapunerii acestor efecte (SR3, SR4). Deschiderea lui T15 dureaza un timp foarte scurt, dictat de constanta de timp a circuitului C31-R48, care deriveaza impulsurile sosite la intrarea C. Dioda D6 taie pulsurile negative rezultate in urma derivarii.

Sonoritatea acestor instrumente este data de sunetul metalic ce apare in momentul impactului, peste care se suprapun si se continua pana la stingere, componente ale zgomotului roz. Diferenta intre cele doua instrumente consta in frecventa si duratele semnalelor corespunzatoare celor doua efecte.
Intrucat circuitele pentru cele doua simulatoare au aceeasi configuratie, diferite fiind numai valorile componentelor utilizate, ma voi referi numai la cel care primeste impulsuri pe intrarea A. Aceste impulsuri se culeg pe grupul R1-C1, care face montajul insensibil la pulsurile parazite care ar putea aparea in pauzele dintre impulsurile de comanda (utile). Dupa derivare cu grupul C2-R2 si selectie cu D2, impulsurile ajung in baza tranzistorului T1, care in regim de asteptare este blocat. Un impuls care ajunge in baza este amplificat de catre T1, apoi transmis prin C4 unui monostabil care elibereaza un impuls dreptunghiular de aceasi durata, indiferent de tempoul ritmului (deci indiferent de latimea impulsului de comanda, care vine la intrarea A). Durata impulsului format de catre monostabil depinde de valorile componentelor R7 si C5. Tranzistorul T4 se deschide, astfel ca impulsul monostabilului se regaseste in emitor, fiind apoi prelucrat de reteaua C7-R10-R11-C8-R12, intr-un mod analog circuitelor corespunzatoare simulatorului pentru toba mica cu corzi. Introducerea monostabilului este impusa de necesitatea obtinerii unui semnal de aceeasi forma in emitorul lui T4 pentru reproductibilitatea efectului la orice frecventa a tactului, lucru care altfel n-ar fi posibil datorita faptului ca latimea impulsului la intrarea A este dependenta de valoarea frecventei generatorului de tact.
Si aici avem un generator de zgomot alb, realizat cu tranzistorul T5 si rezistorul R14, zgomot care prin condensatorul C9 se aplica in emitorul tranzistorului T6. Pe durata cat T6 este deschis, zgomotul se aplica unui filtru activ, destinat sa "coloreze" sunetul. Filtrul, realizat cu tranzistorul T7, este un amplificator selectiv cu retea dublu T. Rezistentele din reteaua de reactie R17 si R18 servesc in acelasi timp si la polarizarea tranzistorului, formand un divizor cu R20. Semireglabilul din emitor, SR1, permite reglarea factorului de calitate al filtrului. La un anumit reglaj insa (valori mici), este indeplinita conditia lui Barkhausen, astfel ca montajul devine oscilator, lucru care nu trebuie sa se intample decat pe frontul anterior al impulsului de comanda. Durata atacului si extinctiei, care este foarte diferita la cele doua instrumente, se stabileste in principal din retelele C7-C8-R10-R11-R12, respectiv C21-C22-R33-R34-R35. Condensatoarele C8 si C22 actioneaza in special la efectul de disparitie a sunetului, putandu-se obtine efecte radical diferite, de la fusscinelul inchis, semideschis, deschis pana la cinelul lung.

Blocul de alimentare furnizeaza cele doua tensiuni necesare alimentarii circuitelor aparatului. Pentru blocul de comanda logica este necesara o tensiune de 5V +/-0.25V, la un curent de maximum 90 mA, iar pentru partea analogica o tensiune de 12V/20mA. Aceeasi tensiune de 12V se foloseste si la driverele din blocul de comanda logica, pentru translatarea nivelurilor. Ambele tensiuni sunt stabilizate. Schema adoptata fiind clasica, nu necesita comentarii.

Spectrul sonor al simulatoarelor instrumentelor muzicale de percutie se intinde aproape in toata banda audio, incepand de la 65 Hz (toba mare) pana la 19 KHz (cinele), avand in vedere si armonicile care trebuie sa se auda pe sunetele de baza la montajele echipate cu generatoare de zgomot alb. O redare corecta presupune un amplificator de inalta fidelitate si difuzoare care sa acopere intreaga banda audio (montajul a fost reglat pe echipament audio profesional). Problema se ridica in special in cazul cinelelor, unde apar componente de frecventa apropiata fasiitului tranzistoarelor, caracteristic unor amplificatoare mai putin pretentioase. De asemenea este necesara si o viteza de raspuns ridicata, astfel incat sa nu apara distorsionari, precum si o rezerva de putere care sa evite intrarea amplificatorului in limitare in momentele corspunzatoare percutiei.