UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS. Departamento de Engenharia Eletrônica

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Departamento de Engenharia Eletrônica SINTETIZADOR MUSICAL ANALÓGICO - UMA RELEITURA SOB A ÓTICA DA ELETRÔNICA MODERNA Autor: CHRISTIAN GONÇALVES HERRERA Orientação: Prof. Pedro Francisco Donoso Garcia Belo Horizonte - Outubro de

2 ÍNDICE 1 OBJETIVOS INTRODUÇÃO UMA BREVE REFERÊNCIA HISTÓRICA PRINCÍPIOS DE SÍNTESE MUSICAL OS PARÂMETROS FUNDAMENTAIS DO SOM FREQÜÊNCIA AMPLITUDE CONTEÚDO HARMÔNICO VARIAÇÃO NOS PARÂMETROS SINTETIZADORES MUSICAIS ELETRÔNICOS SINTETIZADORES CONTROLADOS POR TENSÃO OSCILADORES CONTROLADOS POR TENSÃO RELAÇÃO EXPONENCIAL ENTRE FREQÜÊNCIA E TENSÃO DE CONTROLE AMPLIFICADORES CONTROLADOS POR TENSÃO FILTROS CONTROLADOS POR TENSÃO O TECLADO GERADOR DE ENVELOPE - ADSR RESULTADOS EXPERIMENTAIS CONCLUSÃO BIBLIOGRAFIA

3 1 OBJETIVOS Desde o seu surgimento a eletrônica mostrou-se uma forte aliada à criação musical, seja na gravação ou na reprodução de música. Na geração de sons musicais, ou síntese sonora, não foi diferente. Ao longo das últimas décadas surgiram os mais variados tipos de instrumentos musicais eletrônicos, influenciando toda uma geração de músicos e engenheiros eletrônicos. Entretanto, os músicos sempre tiveram dificuldades com a complexidade técnica de tais instrumentos, e por muitas vezes chegaram a evitar o seu uso efetivo. Os primeiros sintetizadores, construídos no início do século XX, envolviam dezenas de circuitos analógicos primitivos, e eram extremamente difíceis de se operar, obrigando o músico a gastar semanas na composição de uma obra da qual ele só saberia o resultado depois de pronta. O ponto alto da interação entre os músicos e os instrumentos musicais eletrônicos ocorreu apenas nas décadas de 60 e 70, com o lançamento dos sintetizadores analógicos Moog. Estes sintetizadores revolucionaram este ramo por serem extremamente amigáveis ao usuário. Os controles de todos os parâmetros sonoros estavam disponíveis no painel do instrumento na forma de chaves e potenciômetros, e ajustáveis em tempo real. Em poucas horas de experimentação era possível familiarizar-se com os controles, e as possibilidades de criação sonora eram infinitas. Com o surgimento dos microprocessadores, na década de 80, os sintetizadores Moog caíram em desuso, sendo substituídos por sintetizadores digitais de arquitetura complexa, que prometiam uma maior precisão no controle dos parâmetros. Em contrapartida, voltaram a ser evitados pelos músicos pela dificuldade na compreensão e execução do instrumento. Este relatório técnico tem como objetivo fazer uma releitura do sintetizador Moog, através do estudo aprofundado das técnicas de síntese empregadas por este sintetizador. É proposto neste trabalho, a análise e a implementação de circuitos atualizados, utilizando dispositivos eletrônicos modernos. 2 INTRODUÇÃO O desenvolvimento da síntese sonora foi baseado no desejo do homem de reproduzir os sons existentes na natureza. Veio daí a criação dos instrumentos musicais acústicos, que visam imitar a voz humana em seus mais diferentes aspectos. O crescente desenvolvimento da eletrônica possibilitou o surgimento do sintetizador eletrônico, um aparelho que inclui todos os fundamentos do som e abre um extenso leque de recursos, pois viabiliza a criação de novos sons, além dos já existentes. Neste projeto orientado será abordada uma técnica de síntese sonora desenvolvida pelo Dr. Robert Moog, na década de sessenta, denominado de Módulos para música eletrônica controlados por tensão [3]. Esta técnica foi implementada em todos os modelos dos sintetizadores Moog, que saíram de fabricação no início dos anos oitenta. De fato, a tecnologia utilizada por esse pesquisador já é bastante ultrapassada, de modo que serão aproveitadas suas idéias básicas, aplicadas a uma tecnologia mais moderna e eficaz afim de projetar e implementar cada um dos módulos que constituem um sintetizador musical eletrônico. 3

4 Antes de identificar e descrever o funcionamento destes módulos, será feita uma introdução aos parâmetros fundamentais do som, bem como aos princípios da síntese musical, passando por uma breve noção histórica, onde serão citadas algumas das outras técnicas de síntese. Serão apresentados e discutidos os princípios de funcionamento dos circuitos que compõem um sintetizador. Ao final, serão mostrados alguns circuitos integrados modernos totalmente dedicados à síntese subtrativa, que substituem os circuitos descritos aqui. 3 UMA BREVE REFERÊNCIA HISTÓRICA O início das pesquisas relativas à música eletrônica é bastante recente [7]. O primeiro aparelho que se teve notícia, o Telharmonium, foi publicado pela primeira vez na revista Eletrical World de 1906 e o seu criador se chamava Thaddeus Cahills. Dezessete anos mais tarde, o professor Leon Theremin inventou o Theremin, um aparelho utilizado até hoje, principalmente por sua estranha forma de execução: é tocado sem contato físico e sua freqüência e intensidade são alterados à medida que se move as mãos sobre suas diversas antenas. O Matenot, o Ondoline e o Trutonium foram contemporâneos do Theremin e já utilizavam teclados e osciladores LC com recursos de timbre e vibrato baseados num princípio bastante semelhante as utilizado nos órgãos eletrônicos atuais. Em 1955, os doutores Harry Olson e Herbert Belar construíram, com o apoio da RCA, os fabulosos sintetizadores MARK I e MARK II. Tais aparelhos já poderiam ser considerados sintetizadores, pois tratavam todas as características do som particularmente. O MARK II existe ainda hoje no Columbia Princeton Electronical Musical Center e está avaliado em cerca de meio milhão de dólares. Utiliza uma fita de papel perfurado onde são registrados a freqüência, a oitava, o timbre, o envelope e a intensidade do som a ser reproduzido, todos em função do tempo. Os registros acionam uma série de osciladores, divisores de freqüência, diapasões, relês e controladores de amplitude. Um outro processo para a realização de música eletrônica surgiu com o desenvolvimento das fitas magnéticas. O músico opera uma série de osciladores, filtros, amplificadores e outros equipamentos de áudio e grava em uma fita magnética a seqüência a ser executada. Tanto no caso do MARK II quanto das fitas magnéticas, as evidentes desvantagens estão no custo e no tempo de operação. Para que o músico obtenha uma seqüência musical é necessário que cada som seja cuidadosamente calculado, sem contato direto com a obra que está executando, pois não se trabalha em tempo real. O trabalho todo é desenvolvido em laboratório e demora meses para ser completado. Métodos mais aperfeiçoados surgiram em 1964 apenas, quando o Dr. Robert A. Moog apresentou, em uma convenção da Audio Engineering Society, um trabalho intitulado Módulos para música eletrônica controlados por tensão. Iniciou-se, então, um método tão revolucionário que suprimiu completamente os anteriores, sendo adotado não só pelos sintetizadores da MOOG Inc., cuja primeira linha surgiu em 1967, como também por todas as outras firmas ligadas à música eletrônica. O método consiste em modificar as características do som por meio de tensões e não, como anteriormente, pela posições de botões. Surgiram então os VCOs (oscilador controlado por tensão), VCFs (filtro controlado por tensão), VCAs (amplificador controlado por tensão) e uma série de outros módulos que fornecem um controle simultâneo sobre os parâmetros sonoros, aumentando extraordinariamente a velocidade da síntese sonora, chegando inclusive a permitir que o sintetizador seja utilizado em atuações ao vivo. 4

5 4 PRINCÍPIOS DE SÍNTESE MUSICAL A arte de criar e ouvir música é uma das mais antigas formas de expressão cultural do homem. Somente o homem é capaz de criar e controlar sons que simultaneamente detém todos os parâmetros que caracterizam uma música. Durante a evolução da história da música e dos instrumentos musicais, vários tipos de materiais brutos como varetas, troncos de árvores e chifres de animais foram utilizados para produzir sons. Com a evolução da humanidade, estes materiais foram modificados e aperfeiçoados de modo a produzir uma maior variedade de sons. Com o advento dos primeiros instrumentos musicais com uma escala de tons totalmente definida, a música passou a ser executada somente em instrumentos artificiais. Historicamente, os fabricantes de instrumentos musicais sempre mostraram uma tendência a utilizar a tecnologia e os materiais mais recentes de que dispunham. A utilização de uma nova tecnologia de uma maneira experimental em música é bastante razoável, uma vez que a conseqüência de uma falha não é nada mais do que um incentivo para se tentar novamente. Além disto, para um músico, o resultado que não foi desejado por alguns, pode ser apreciado por outros. Não é de surpreender, então, que os fabricantes de instrumentos musicais do século XX tenham rapidamente se aventurado na engenharia eletrônica moderna, uma vez que essa tecnologia proporciona a construção de instrumentos compactos, precisos e com uma enorme variedade de timbres sonoros. Provavelmente, o maior objetivo do músico que se dedica à pratica de instrumentos musicais eletrônicos é ampliar as suas opções de sons para a composição musical. Todos os instrumentos tradicionais são limitados com relação à freqüência, à potência sonora e ao conteúdo harmônico que podem produzir. Embora teoricamente seja possível conseguir qualquer tipo de som combinando os instrumentos de uma orquestra, esta é uma prática que se mostra inviável, devido a fatores como tempo e custo. Outro fator que pesa a favor dos instrumentos eletrônicos é o controle preciso de todos os parâmetros sonoros. Embora a precisão levada ao extremo não soe necessariamente musical, variações de afinação e andamento causadas por uma execução deficiente, além de alguns tipos de distorção, causam desagradáveis sensações aos ouvintes mais treinados. Muitos sons naturais são extremamente complexos quando descritos em termos dos parâmetros sonoros fundamentais. Uma área de interesse de vários pesquisadores é a análise precisa de sons naturais, muitos dos quais são difíceis de ser imitados. Com a informação vinda destas análises, novos sons podem ser sintetizados eletronicamente de modo a se parecer com os originais, ou até enfatizando uma ou mais de suas características. Em conclusão, o músico que trabalha com instrumentos musicais eletrônicos está limitado apenas pela sua própria imaginação. 5 OS PARÂMETROS FUNDAMENTAIS DO SOM A música é um conjunto de sons ordenados. Na síntese musical, um certo conhecimento da física do som é necessário para se entender, construir e experimentar sons com um adequado grau de controle, principalmente quando lidamos com instrumentos musicais eletrônicos. Uma maneira de se visualizar um determinado som é através da sua forma de onda, ou seja, a forma em que a pressão de ar varia no tempo. Hoje em dia é possível visualizar 5

6 formas de onda na tela de um osciloscópio ou de um computador, através de uma placa de aquisição de dados. Para tanto, os sons devem ser convertidos em tensão elétrica, quando já não se encontram nessa grandeza. Toda forma de onda pode ser descrita através de seus parâmetros fundamentais. Assim, uma onda senoidal pode ser descrita por dois parâmetros: a amplitude e o período, como na equação 1: v () t = V sin p p 2πt T, (1) onde V p é a amplitude máxima e T é o período (Figura 1). v p (t) V p t T Fig. 1.- Representação gráfica de uma forma de onda senoidal. 5.1 FREQÜÊNCIA O recíproco do período (T) é chamado de freqüência (f=1/t), que é o termo comumente usado. Sua unidade é o hertz (Hz). Altos valores de freqüência são medidos em kilohertz (khz). O ouvido humano é capaz de perceber sons com freqüências entre 16 Hz e 16 khz, embora esses valores sejam um tanto arbitrários, por variarem de pessoa para pessoa, além de ser influenciado pela idade destes. A freqüência de uma onda sonora está relacionada com a sua altura. A altura é um parâmetro subjetivo que existe apenas no cérebro do ouvinte, enquanto a freqüência é um parâmetro físico. Assim, um incremento na freqüência corresponde a um incremento na altura de um som, sendo que a relação entre estas duas grandezas não é linear, e sim exponencial. Um incremento de 100 Hz numa onda cuja freqüência é também de 100 Hz resulta num grande aumento em sua altura, enquanto o mesmo incremento numa onda sonora de 5 khz é praticamente imperceptível. Para causar o mesmo efeito de percepção, é necessário dobrar a freqüência, isto é, partir de 5 khz para 10 khz. A escala de tons musicais têm seu próprio sistema de medida. Ao contrário da freqüência, as unidades são relativas ao invés de absolutas. A unidade fundamental é a oitava. Se um tom B é uma oitava acima de um tom A, então a sua freqüência é exatamente 6

7 o dobro da segunda. Outra unidade é o semitom, que é 1/12 de uma oitava, ou uma razão de 1, Um semitom é a diferença de altura entre duas notas diretamente adjacentes em um instrumento musical afinado convencionalmente. Uma vez que as unidades de afinação são puramente relativas, uma nota padrão deve ser definida afim de se obter as freqüências correspondentes de todas as outras notas musicais, aplicando-se a elas uma razão apropriada. Esta nota é o Lá (A4) acima do Dó (C4) médio, e sua freqüência é de 440 Hz. Tabela 1. Sistemas de afinação Temperada A Maior Justa Nota Razão Freqüência (Hz) Razão Freqüência (Hz) A0 0, ,5000 1/16 0, ,5000 A1 0, ,0000 1/8 0, ,0000 A2 0, ,0000 1/4 0, ,0000 A3 0, ,0000 1/2 0, ,0000 A#3 0, ,0680 B3 0, ,9280 9/16 0, ,5000 C4 0, ,6240 C#4 0, ,2000 5/8 0, ,0000 D4 0, ,6560 4/6 0, ,3330 D#4 0, ,1240 E4 0, ,6480 3/4 0, ,0000 F4 0, ,2280 F#4 0, ,0400 5/6 0, ,6670 G4 0, ,0400 G#4 0, , /16 0, ,5000 A4 1, , , ,0000 A#4 1, ,1360 B4 1, ,8560 9/8 1, ,0000 C5 1, ,2480 C#5 1, ,4000 5/4 1, ,0000 D5 1, ,3120 4/3 1, ,6670 D#5 1, ,2480 E5 1, ,2960 3/2 1, ,0000 F5 1, ,4560 F#5 1, ,0800 5/3 1, ,3330 G5 1, ,0800 G#5 1, , /8 1, ,0000 A5 2, , , ,0000 A6 4, , , ,0000 A Tabela 1 mostra dois sistemas de afinação bastante utilizados [1]. O mais popular deles é a escala temperada, que é baseada simplesmente na razão de 1,05946 entre dois semitons adjacentes (e.g.: A4 A#4). O outro sistema mostrado é a escala justa, que é mais musical e agradável aos ouvidos, particularmente quando são tocados acordes. A distância entre duas notas é baseada na razão de dois números inteiros de baixo valor. Por exemplo, um intervalo de quinta (sete semitons) é idealmente uma razão de 3:2, e uma terça (quatro semitons) é uma razão de 5:4. A desvantagem deste sistema é que nem todos os semitons estão igualmente espaçados; a transposição de um tom para outro é prejudicada, uma vez que todas as notas da escala são afinadas para responder a uma razão relacionada a um tom fundamental. A escala mostrada na Tabela 1, por exemplo, corresponde ao tom Lá Maior. 7

8 Tal situação é claramente impraticável em todos os instrumentos de afinação fixa, como pianos, órgão, violões, etc. 5.2 AMPLITUDE O outro parâmetro que descreve uma forma de onda, ou um determinado som, é a amplitude. Em acústica, a amplitude representa a magnitude da variação da pressão do ar, enquanto que em eletrônica a amplitude é relacionada com a magnitude da tensão ou da corrente num circuito. A maneira mais óbvia de se especificar a amplitude de uma onda de tensão senoidal é determinando a mínima e a máxima tensão num período e expressando a amplitude como a diferença entre os dois extremos. Esta é chamada a amplitude pico-a-pico. É comum também especificar o valor médio da amplitude da onda num período de tempo. Outro método relaciona a quantidade de calor produzida em uma carga resistiva ligada a uma fonte de tensão senoidal, com a quantidade de calor produzida na mesma carga ligada à uma fonte de tensão contínua. A tensão contínua necessária para produzir a mesma quantidade de calor é chamada de tensão efetiva, ou rms (root-mean-square). Devido a vários fatores como, por exemplo, a enorme faixa dinâmica do ouvido humano, a amplitude é usualmente expressa em decibéis, que é uma unidade adimensional que relaciona logaritmicamente a razão entre duas grandezas. Assim, A A = db 20log db A, (2) ref onde A é a amplitude original, A ref é uma amplitude de referência e A db é a amplitude em decibéis. 5.3 CONTEÚDO HARMÔNICO Talvez o parâmetro mais interessante num sinal sonoro seja o seu conteúdo harmônico. É ele quem define o timbre, ou característica tonal de um som. Em meados do século XVII, o matemático francês J. Fourier provou matematicamente que qualquer forma de onda, independente da sua origem, é um somatório de ondas senoidais de diferentes freqüências, amplitudes e fases. Ele mostrou que se a forma de onda se repete periodicamente, então as freqüências das componentes senoidais são restritas a valores múltiplos da freqüência de repetição da forma de onda. A Figura 2 mostra uma tentativa de composição de uma onda quadrada. O primeiro gráfico é a freqüência fundamental, ou o primeiro harmônico. À medida em que harmônicos de ordem superior vão sendo somados, a forma de onda vai se aproximando da onda quadrada. No segundo gráfico é mostrado a soma de três harmônicos, e no terceiro gráfico é mostrado a soma de seis harmônicos. Note que os sinais são representados tanto no domínio do tempo (à esquerda na figura) quanto no domínio da freqüência (à direita). A forma de onda quadrada, segundo Fourier, pode ser expressa da seguinte maneira: 4 () 1 A q t = sin( 2π i f0 t), (3) π i= 1 i para todo i ímpar. 8

9 A t f 0 f (Hz) A t f 0 3f 0 5f 0 f (Hz) A t f 0 3f 0 5f 0 7f 0 9f 0 11f 0 f (Hz) Fig. 2.- Representação de formas de onda no domínio do tempo e no domínio da freqüência. 6 VARIAÇÃO NOS PARÂMETROS Todos os sons em estado estacionário podem ser descritos por três parâmetros fundamentais: a freqüência, a amplitude e o conteúdo harmônico. Os equivalentes audíveis para esses parâmetros são a altura, a intensidade e o timbre. Contudo, a maioria dos sons reais variam alguns de seus parâmetros no decorrer de um intervalo de tempo. O período enquanto os parâmetros de um sinal sonoro variam, levando-o de um estado estacionário para outro é denominado transitório. De todos os parâmetros, talvez a freqüência seja o que causa o maior efeito quando é variado dinamicamente. Uma simples melodia a uma voz é na verdade uma série de relativamente longos estados estacionários com curtas transições de freqüência entre eles. Se a transição de freqüência é igualmente longa, o efeito audível é um deslizamento de uma nota para uma outra. Numa execução musical, uma pequena mas intencional modulação na freqüência é adicionada a extensos estados estacionários. Esta modulação é chamada de vibrato, e pode assumir infinitas freqüências, amplitudes e formas de onda. Normalmente o vibrato é algo próximo a uma onda senoidal com 6Hz e uma amplitude de 1% da onda original (Figura 3). 9

10 A t Fig. 3.- Modulação em freqüência. Variações na amplitude também são de extrema importância na caracterização de um som. Tomando uma melodia a uma voz como exemplo novamente, são as variações na amplitude que separam uma nota da outra, particularmente quando as duas notas consecutivas são da mesma freqüência. Uma variação de amplitude delineando uma nota ou um som qualquer é freqüentemente chamado envelope de amplitude, ou simplesmente envelope. A forma e a duração do envelope tem profundo efeito na percepção do timbre de uma nota, tão importante quanto o próprio conteúdo harmônico. p(t) Zero Decaimento Ataque inicial Sustentação Decaimento final t Fig. 4.- Forma de onda de um envelope de amplitude A Figura 4 mostra uma representação generalizada e simplificada de um envelope de amplitude. O estado estacionário inicial é o silêncio ou zero. O estado estacionário intermediário é chamado sustentação. A transição entre o zero e a sustentação é chamado ataque. A duração do ataque é a sua característica principal, embora a forma também seja importante, particularmente se o ataque é longo. O decaimento inicial é uma transição entre o ataque e a sustentação, e é causado pela diferença de amplitude entre o ponto máximo do ataque e o nível da sustentação. Novamente temos a sua duração como o parâmetro principal. A transição entre a sustentação e o zero é o decaimento final. Alguns instrumentos como o piano não têm sustentação e começam a decair imediatamente após o ataque. Nos órgãos a nota é sustentada enquanto a respectiva tecla estiver acionada. Já nos instrumentos de sopro ou de corda com arco, o músico determina com grande precisão a duração e a forma de todos os estados do envelope. Finalmente, variações dinâmicas no espectro de um som são as mais interessantes e também as mais difíceis de sintetizar. A razão para tal complexidade está na multidimensionalidade de um espectro de freqüências. Enquanto a amplitude e a freqüência 10

11 são representadas unidimensionalmente, cada harmônico de um sinal sonoro necessita de uma variável independente para ser representado. Uma maneira óbvia de se controlar e variar o espectro é controlar individualmente a amplitude de cada harmônico que compõe o sinal. Trata-se de uma técnica geral e é aplicável a qualquer tipo de som. Os problemas que acompanham esta abordagem são dois. O primeiro diz respeito à quantidade de parâmetros a serem controlados dezenas de amplitudes de harmônicos. Somente utilizando computadores ou microprocessadores podemos tornar esta tarefa um pouco razoável. O segundo problema é justamente como as amplitudes dos harmônicos devem variar para se obter o efeito desejado. Existem métodos de análise de sons naturais que resultam em formulações matemáticas que solucionam tal problema. Uma outra alternativa consiste em escolher aleatoriamente contornos para cada harmônico e julgar subjetivamente os resultados que soam bem em determinadas circunstâncias. Em todos os casos, entretanto, um computador deve estar envolvido para gerar e documentar os dados. 7 SINTETIZADORES MUSICAIS ELETRÔNICOS A síntese musical eletrônica consiste em desenvolver por meio de circuitos eletrônicos sons que sejam úteis na composição musical. Estes sons devem possuir freqüência, amplitude e conteúdo harmônico bem definidos e controláveis. Existem várias técnicas de síntese musical. Uma das mais simples é a síntese aditiva. Consiste na implementação eletrônica do teorema de Fourier, ou seja, os sinais de vários osciladores senoidais com freqüência e amplitude controladas independentemente são adicionados para se obter a forma de onda desejada. Outro tipo de síntese que é a recíproca da aditiva é a síntese subtrativa. Sinais ricos em conteúdo harmônico (e.g.: onda retangular) são filtrados convenientemente afim de se obter uma forma de onda com as características espectrais desejadas. Tanto a síntese aditiva quanto a subtrativa apresentam limitações que dizem respeito à própria implementação eletrônica e também à complexidade no uso destes tipos de sintetizadores. Técnicas mais sofisticadas demandam o uso de um microcomputador, como no caso do software Csound. Todos os parâmetros sonoros são definidos num programa escrito pelo músico, compilados e executados pelo computador. 8 SINTETIZADORES CONTROLADOS POR TENSÃO Os sintetizadores controlados por tensão utilizam a síntese subtrativa para gerar sons. O seu desenvolvimento foi possibilitado pela evolução dos dispositivos eletrônicos na década de 60. Esta técnica está baseada no conceito de sistemas modulares para a síntese musical, utilizando tensões de controle como uma base conceptual para a organização e padronização de todo o sistema musical. Cada módulo tem uma função distinta que normalmente corresponde ao parâmetro fundamental do som ali tratado. Tais módulos são facilmente interconectados, possibilitando infinitas configurações que podem ser alteradas em segundos simplesmente conectando e desconectando os cabos de ligação. O sistema pode ser tocado através de um teclado similar ao dos órgãos. Os sinais em um sintetizador controlado por tensão são conceptualmente divididos em sinais de áudio que representam sons, e sinais de controle que representam parâmetros. Um módulo amplificador (VCA), por exemplo, tem uma entrada de sinal de áudio, uma entrada 11

12 de controle e um sinal de áudio como saída. Variando a tensão CC na entrada de controle o ganho do amplificador é alterado. Podemos considerar, então, que o amplificador altera a amplitude do som passando por ele de acordo com a tensão na entrada de controle. Da mesma maneira, um filtro (VCF) altera o timbre do som de acordo com uma ou duas entradas de controle. Embora um módulo oscilador (VCO) não tenha entradas de sinal, as entradas de controle determinam a freqüência e em alguns casos a própria forma de onda da saída. Uma vantagem do conceito de módulos controlados por tensão é que os sinais de controle podem ser processados como sinais de áudio, possibilitando o cascateamento de módulos para se obter múltiplas operações no mesmo ou em diferentes parâmetros. Diferentemente das outras técnicas de síntese, a interação pessoal do músico com o instrumento, além da facilidade no uso, encorajam a experimentação e a improvisação. A familiaridade com os efeitos audíveis dos diversos módulos é adquirida em poucas horas. A Figura 5 mostra um conjunto de módulos que interagem num sintetizador controlado por tensão na conformação de um sinal sonoro. As setas verticais representam sinais de controle, enquanto que as setas horizontais representam sinais de áudio. Um sintetizador para uso profissional demanda uma topologia mais complexa com vários osciladores, filtros e amplificadores. A intenção deste trabalho é descrever o funcionamento, o estudo e a implementação de cada um destes módulos. Fig. 5.- Diagrama de blocos de um sintetizador controlado por tensão. 8.1 OSCILADORES CONTROLADOS POR TENSÃO O oscilador controlado por tensão - VCO (Voltage-Controlled Oscillator) é o módulo principal do sistema sintetizador. Normalmente vários destes circuitos são encontrados num sintetizador comercial. A sua função é gerar formas de onda ricas em conteúdo harmônico que serão posteriormente filtradas adequadamente de acordo com o timbre que se deseja. Tipicamente três formas de onda são geradas pelo circuito do VCO: retangular, triangular e dente de serra. Estas formas estão disponíveis simultaneamente na saída do circuito e todas na mesma freqüência e fase. 12

13 A onda dente de serra apresenta harmônicos pares e ímpares, cujas amplitudes decaem com o inverso do número do harmônico, ou 6 db/oct. Seu timbre é envolvente e brilhante. A onda triangular tem o espectro diferente, apenas os harmônicos ímpares estão presentes e suas amplitudes decaem com o quadrado do número do harmônico, ou 12 db/oct. Seu timbre é tênue e suave. Esta suavidade é decorrente dos fracos harmônicos de ordem superior. As características espectrais exatas da onda retangular dependem exclusivamente da simetria entre os pulsos positivos e negativos. Quando são iguais, a onda é chamada quadrada e apresenta somente harmônicos ímpares que decaem 6 db/oct. Seu timbre é brilhante e tênue. Se os pulsos não são simétricos, o espectro esperado é algo muito rico em harmônicos pares e ímpares. Geralmente os VCOs incluem um controle de largura de pulso para a onda retangular. Não há necessidade de sintetizar uma forma de onda senoidal, basta aplicar qualquer uma das ondas citadas anteriormente a um filtro passa baixas com a freqüência de corte fixada no valor da própria freqüência do oscilador. Quanto maior a ordem deste filtro, menor a distorção da onda senoidal. Além de ser o módulo mais importante num sintetizador, o VCO também é o mais crítico em termos de projeto e construção. Sua exatidão no que diz respeito à freqüência deve ser levada ao extremo. Um erro da ordem de 0,1% em freqüências elevadas comprometem muito a qualidade do sistema por ser facilmente perceptível pelo ouvido humano. A forma de onda básica gerada pelo circuito do VCO, geralmente a dente de serra, deve ser prontamente convertida em outras formas de onda como triangular e retangular através de circuitos independentes. A Figura 6 mostra a topologia básica de um oscilador. A corrente I ctrl é integrada pelo amplificador operacional AO1 e uma tensão crescente aparece em sua saída. Quando esta tensão ultrapassa um valor pré-determinado (V ref ), a saída do comparador formado por AO2 muda de estado, polarizando a base do transistor e permitindo a descarga do capacitor. A tensão V out cai rapidamente até o comparador voltar ao estado inicial e o capacitor ser carregado novamente. Note que o comparador não volta imediatamente ao estado inicial por causa de R e C2, que determinam um pulso de largura constante na saída de AO2. O tempo de duração deste pulso deve ser longo o bastante para garantir a total descarga de C1. Fig. 6.- Topologia básica de um oscilador. A Figura 7 mostra as formas de onda de saída do circuito da Figura 6. 13

14 Fig. 7.- Formas de onda do oscilador. Um dos primeiros circuitos de osciladores controlados por tensão aplicados à síntese sonora utilizava topologias muito similares à supracitada. Entretanto, os amplificadores operacionais eram implementados à base de transistores bipolares em pares casados. Tal fato contribuía com o aumento do preço e do volume físico do circuito, além de comprometer fatores como a estabilidade e a exatidão. Hoje em dia existe uma grande variedade de amplificadores operacionais, alguns extremamente dedicados a operações específicas como comparadores de tensão, buffers, etc., apresentando excelente desempenho. A freqüência de oscilação deste circuito é descrita pela equação 4: I ctrl f = (4) C1 V ref Para freqüências na faixa de áudio, 16 Hz a 16 khz, e correntes de controle entre 0,25µA e 0,25mA, o valor de C1 é aproximadamente 2,5nF. O valor comercial mais próximo é 2,7nF. A saída do integrador é uma onda dente de serra cuja amplitude varia entre 0V e a tensão de referência V ref, normalmente 5V. A Figura 8 mostra os circuitos utilizados para padronizar a amplitude desta forma de onda e gerar, a partir dela, as outras três formas de onda necessárias no sintetizador. 14

15 Fig. 8.- Conversão da forma de onda básica (dente de serra) em onda retangular e triangular. No amplificador AO3 a onda é somada a uma tensão contínua negativa para eliminar a tensão de offset, amplificada para 20V pico a pico e invertida. Neste ponto a forma de onda dente de serra é descendente. Com o amplificador AO4 invertemos novamente para conseguir a dente de serra ascendente. O amplificador AO5 implementa a onda triangular a partir da retificação das duas dente de serra obtidas anteriormente. Uma tensão contínua também é somada por este amplificador, para corrigir qualquer tensão de offset que possa aparecer proveniente da retificação. Aplicando a forma de onda dente de serra a um comparador (AO6) obtemos a onda retangular. A tensão de comparação determina a largura do pulso positivo, variando de 10% a 90%. Um divisor resistivo seguido por um buffer (AO7) atenua o sinal na saída do comparador para os 20V pico a pico definidos como padrão. As quatro formas de onda implementadas neste circuito são somadas ponderadamente de acordo com os quatro potenciômetros e invertidas pelo amplificador AO8. Note que este amplificador tem o ganho de aproximadamente 0,5 V/V afim de evitar a saturação quando mais de uma forma de onda é aplicada simultaneamente na entrada. Um circuito idêntico ao VCO é o oscilador de baixas freqüências - LFO (Low Frequency Oscillator). A única diferença é a faixa de freqüências de oscilação: 0,05 Hz a 25 Hz. O objetivo deste oscilador é fornecer um sinal de controle modulante para qualquer um dos módulos do sintetizador. É geralmente utilizado em efeitos como vibrato (modulação em freqüência), tremolo (modulação em amplitude), ou wha-wha (modulação em timbre). 8.2 RELAÇÃO EXPONENCIAL ENTRE FREQÜÊNCIA E TENSÃO DE CONTROLE De todos os parâmetros fundamentais do som, certamente a freqüência é o mais importante. O ouvido humano é muito mais sensível a pequenas variações de freqüência do que de qualquer outro parâmetro. Obviamente, a questão da relação entre a tensão de controle de freqüência e a freqüência do sinal de áudio deve ser cuidadosamente tratada. 15

16 A faixa de sons perceptíveis pelo ouvido humano é da ordem de 10 oitavas, ou 2 10, ou 1024:1, ou 16 a 16kHz. Com uma extensão dessas, um erro de 1% chega a ser algo aceitável em baixas freqüências, mas nas altas freqüências o problema se torna um tanto crítico. Por exemplo, em 20Hz este erro é igual a 20/100, ou 0,2Hz. Já em 20kHz, este mesmo erro resulta num desvio de freqüência igual a 200Hz! Nos circuitos eletrônicos analógicos, erros desta ordem de grandeza são sempre esperados, provenientes de ruídos eletromagnéticos, ruídos térmicos, ou até mesmo da baixa precisão de alguns dispositivos envolvidos. Esta é uma das razões pelas quais não é indicado utilizar uma relação linear entre a freqüência e a tensão de controle. Uma relação exponencial foi definida como padrão e a razão escolhida foi a de 1V/oitava. De fato, na escala musical temperada, a relação é mesmo exponencial, pois um aumento de uma oitava resulta no dobro da freqüência. Assim sendo, se a base do oscilador for fixada em 20Hz, com uma faixa de tensão de 0 a 10V todo o espectro sonoro é coberto. Mais ainda, um erro de 1% corresponde a uma variação de tensão de 14,5mV, independente da freqüência. Voltando à escala temperada, um intervalo de meio tom corresponde a uma variação de 1/12 na freqüência, o que em tensão eqüivale a 83mV. Isso é uma grande vantagem, uma vez que é possível transpor entre dois tons toda a freqüência de oscilação do sintetizador a partir da soma de uma tensão fixa. Outra vantagem é no caso do vibrato. Considerando que o vibrato demanda uma variação de freqüência da ordem de 1%, num sistema de relação linear o vibrato seria excessivo em altas freqüências e imperceptível nas baixas. Com a relação exponencial, uma variação de 15mV na tensão de controle resulta na mesma variação relativa de freqüência em qualquer parte do espectro. Na prática, entretanto, os osciladores são lineares e o parâmetro de controle da freqüência é uma corrente de entrada. É necessário, então, um circuito que faça a conversão exponencial de uma tensão de controle para uma corrente de controle. Para tanto, é aproveitada a relação exponencial entre a tensão base emissor e a corrente de coletor num transistor. A equação é a seguinte [6]: V be V i t c = Ise, (5) onde i c é a corrente de coletor, I s é a corrente de saturação, V be é a tensão entre a base e o emissor e V t é a tensão térmica, dada pela expressão: onde: kt V t =, (6) q k = constante de Boltzmann = 1,38 x joule/kelvin T = temperatura absoluta em kelvin q = carga do elétron = 1,6 x coulomb Para minimizar a forte dependência com a temperatura, é utilizado o circuito de compensação que é mostrado na Figura 9. 16

17 Fig. 9.- Circuito para compensação de temperatura. O amplificador operacional funciona como uma fonte de corrente, garantindo a corrente I ref independentemente da corrente I out. A tensão de controle é aplicada nas bases dos transistores e referenciada ao terra. A compensação de temperatura se dá no fato de que a mesma variação de temperatura é sentida pelos dois transistores. É importante observar que os transistores devem ser idênticos. Existem arranjos de transistores encapsulados num único chip, como o CA3046, com cinco transistores NPN idênticos. O circuito mostrado na Figura 10 incorpora um somador inversor à entrada de controle e uma realimentação da corrente de controle na entrada da tensão de controle. A razão para tal realimentação é compensar os erros do oscilador em altas freqüências (correntes de controle de maior magnitude) que fazem com que as altas freqüências sejam menores do que deveriam. Este efeito indesejável é causado pelo tempo limitado da descarga do capacitor C1 do oscilador mostrado na Figura 6. Em altas freqüências, a conseqüência é o aumento do período da onda, ou a diminuição da freqüência de oscilação. Fig.10.- Circuito completo do conversor exponencial tensão-corrente. 17

18 Temos, então, dois sinais de controle na saída deste circuito. O primeiro é I CTRL, a corrente de controle que determina a freqüência do VCO. O segundo é V Fc, uma tensão de controle que varia na mesma proporção que I CTRL e serve de referência para o filtro controlado por tensão - VCF (Voltage-Controlled Filter). As entradas do circuito são as tensões de controle V CTRL, que vem do circuito do teclado, V LFO, que é uma entrada para modulação em freqüência proveniente do oscilador de baixas freqüências - LFO (Low Frequency Oscillator) e um ajuste da freqüência zero, ou seja, a freqüência do oscilador na ausência das outras duas entradas. Este último sinal de controle também funciona como a referência para a afinação do sintetizador. Dois ajustes são necessários para o correto funcionamento deste conversor exponencial. O primeiro diz respeito ao ajuste de oitavas por volt. Ele determina o ponto de operação dos transistores. O segundo ajuste é a quantidade de realimentação no circuito compensador para altas freqüências. 8.3 AMPLIFICADORES CONTROLADOS POR TENSÃO Um amplificador controlado por tensão - VCA (Voltage Controlled Amplifier), é um amplificador de sinais de áudio cujo ganho é proporcional a uma tensão de referência, que pode vir de um controle acionado pelo usuário ou de algum outro módulo do sintetizador. O princípio de funcionamento do VCA está baseado na multiplicação do sinal de áudio pelo sinal de controle, o que resulta numa modulação em amplitude. Uma multiplicação nos quatro quadrantes seria o mais indicado, porque a saída seria o verdadeiro produto algébrico dos sinais. Na prática, isso significa a possibilidade de se controlar o ganho do amplificador com tensões positivas e negativas. Entretanto, circuitos que realizam a multiplicação em apenas dois quadrantes são muito mais fáceis de serem implementados, e a única restrição é o fato de a tensão de controle ser limitada a valores positivos, o que é aceitável. No passado, qualquer circuito que variasse eletricamente o ganho de um amplificador poderia ser considerado um VCA. Células fotorresistivas iluminadas por lâmpadas e potenciômetros acionados por servo motores são exemplos mais antigos. Técnicas mais recentes utilizam transistores FET como resistências variáveis, ou ainda a dependência do ganho de um amplificador transistorizado pela corrente de polarização. Dois padrões de avaliação inicialmente utilizados foram a distorção do sinal e o isolamento do sinal de controle. A velocidade de resposta do sistema também mostrou-se um padrão importante, o que leva à rejeição de técnicas que utilizam células fotorresistivas, graças à sua alta constante de tempo, na ordem de milissegundos. A resposta dos FETs é extremamente rápida, entretanto sua resposta ao controle é algo não linear, apesar de ser facilmente previsível. A variação da corrente de polarização de um amplificador transistorizado, que é o pior método sob o ponto de vista do isolamento, é o mais usado na construção de VCAs. A Figura 11 mostra a topologia de um amplificador diferencial cujo ganho é determinado pela corrente de polarização I c. Como a entrada é a diferença entre as tensões E1 e E2 nas bases dos transistores, e a saída é a diferença entre as correntes I1 e I2 nos coletores, a relação entre a entrada e a saída é corretamente denominado de transcondutância. 18

19 Fig Amplificador diferencial. Os transistores devem ser idênticos, ou seja, devem ter o mesmo ganho de corrente (β). Além disso, a soma de I1 e I2 é constante e igual à corrente de polarização I C. Portanto, uma pequena variação na diferença das tensões nas bases dos transistores, resultará numa variação proporcional na diferença das correntes dos coletores. Adicionando resistores idênticos (R) nos coletores, a saída pode ser também uma diferença entre tensões [6]: E2 out - E1 out β 1 Ic 1 = R ( E1 E2) (7) β 2 Vt Apesar de ser um circuito simples, sua implementação torna-se um pouco complicada por dois fatores: 1) é necessário uma fonte de corrente controlada por tensão para controlar a polarização dos transistores através de um sinal de tensão; 2) para o perfeito isolamento entre os sinais de controle e o sinal de áudio, é necessário um amplificador com elevada taxa de rejeição às tensões de modo comum na saída diferencial. Todos os blocos que compõe um VCA estão disponíveis em um circuito integrado, a um preço acessível. O amplificador operacional de transcondutância variável, CA3080, possui a célula amplificadora diferencial, um amplificador diferencial de saída e uma fonte de corrente controlada por corrente para a polarização, tudo em um encapsulamento dual-inline de oito pinos. Pode ser alimentado com até ±15V e possui alta impedância de entrada e de saída. A saída é um sinal de corrente que, à temperatura ambiente, obedece à expressão: I out ( E1 E2) = 19,2 I (8) c onde I out é a corrente de saída, I c é a corrente de controle e (E1-E2) é o sinal diferencial de entrada. O comportamento linear deste circuito integrado está limitado a tensões de entrada com amplitudes menores que 10mV de pico. A corrente de controle pode variar numa faixa entre 0,5µA até 0,5mA. O circuito de um VCA é apresentado na Figura 12. O ganho do circuito foi projetado para ser igual a A=V IN /10, onde V IN é a tensão de controle. Assim, o ganho é unitário para uma tensão de controle igual a 10V, e nulo para tensão de controle igual a 0V. 19

20 Na entrada do CA3080 (AO2) um divisor de tensão formado por R4 e R5 atenua o sinal de áudio 1000 vezes, possibilitando a amplitude do sinal de entrada a atingir valores entre ±10V pico a pico. Assim as tensões nas entradas diferenciais do CA3080 são mantidas dentro dos 10mV de pico especificados anteriormente. A corrente de controle do CA3080 é gerada pelo amplificador AO1 em conjunto com o transistor Q1. Se o ganho de corrente de Q1 é alto, então a corrente de emissor I E é quase igual à corrente de coletor I C. A corrente I E é determinada pelo resistor R3, gerando a tensão V E, que é realimentada para a entrada inversora do amplificador AO1 via o resistor R2. Em operação normal, o amplificador AO1 vai ajustar sua tensão de saída fazendo V E = -V IN. Na verdade, o resistor R3 está em paralelo com o resistor R2, (a entrada inversora está em terra virtual), o que faz a corrente de saída ser aproximadamente igual a 0,5mA quando a tensão de controle V IN for igual a 10V. A corrente de saída do CA3080, que é o sinal de áudio, é convertida em tensão pelo amplificador AO3. Com a corrente de controle I C ajustada para 0,5mA e um sinal de áudio de entrada de 10V de pico, a amplitude da corrente de saída será aproximadamente 0,1mA de pico. Com o resistor R6 igual a 100kΩ o sinal de áudio de saída terá amplitude igual a 10V de pico, ou seja, o VCA apresenta ganho unitário quando a tensão de controle do ganho é máxima (10V). Um dos pontos críticos deste circuito é a relação sinal ruído, comprometida pela necessidade de sinais com baixos valores de amplitude na entrada do CA3080. Com 10mV de pico na entrada este amplificador apresenta uma relação sinal ruído de 66dB e 1,3% de taxa de distorção harmônica. Melhores resultados podem ser obtidos utilizando blindagem apropriada do circuito. Fig Circuito completo do VCA. A Figura 13 mostra o circuito implementado na prática, que possui duas entradas de controle. O primeiro sinal de controle é vindo do gerador de envelope (ADSR) e o segundo é proveniente do oscilador de baixas freqüências (LFO), responsável por modulações na amplitude que recebem o nome de tremolo. 20

21 Fig Circuito de entrada de controle do VCA. 8.4 FILTROS CONTROLADOS POR TENSÃO As formas de onda geradas no oscilador possuem um conteúdo harmônico rico, porém estes harmônicos são distribuídos de maneira uniforme ao longo do espectro. Estas formas de onda são aplicadas então a filtros, cuja resposta em freqüência modifica a relação de amplitude entre seus harmônicos, resultando numa alteração no timbre do som a ser sintetizado. Uma vez que o filtro é o principal elemento no controle do timbre de um sinal, é desejável que ele apresente diversos tipos de respostas em freqüência, e também que seus parâmetros possam ser rapidamente variados através de controles de tensão, isto é, que o timbre do som possa variar dinamicamente. A maioria dos instrumentos musicais convencionais produzem som aplicando formas de onda simples em ressonadores [2], que reforçam uma certa região do espectro da forma de onda. Ressonadores típicos são cornetas, tubos ou tambores. Portanto, é desejável também que o filtro de um sintetizador possua a resposta em freqüência de um ressonador, ou seja, do tipo passa faixa de 1ª ordem (6dB/oct) e o fator de ressonância (Q) variável numa ampla faixa de valores. Circuitos típicos de filtros apresentam quatro saídas de sinais, cada uma correspondendo a um determinado tipo de resposta em freqüência do filtro: passa baixas, passa altas, passa banda e rejeita banda. As entradas de controle são duas: uma tensão que determina a freqüência de corte do filtro e outra que determina o fator de ressonância. A entrada de sinal de áudio é a saída do VCO. Naturalmente outras fontes de sinal de áudio podem ser conectadas à entrada do VCF. É importante notar que a freqüência de corte do VCF deve acompanhar a freqüência de oscilação para que todas as notas do sintetizador tenham o mesmo conteúdo harmônico. Esta é a função do sinal V Fc, fornecido pelo conversor exponencial. É uma tensão de controle que acompanha exatamente as variações na corrente de controle que determina a freqüência de oscilação do VCO. A Figura 14 mostra um filtro controlado por tensão baseado no princípio de variáveis de estado [2]. As funções de transferência implementadas pelo filtro são: 2 Y () PB s K = 2 2, passa baixas (9) X() s s + K. β.s + K 21

22 2 Y () PA s s = 2 2 X() s s + K. β.s + K Y () PB s K.s = 2 2 X() s s + K. β.s + K, passa altas (10), passa banda (11) Note que K refere-se ao ganho dos amplificadores AO2 e AO4 (CA3080), que devem ser idênticos. Para tanto, ambos recebem a mesma corrente de controle I Fc. O ganho da malha de realimentação é β (formada pelo amplificador AO6 que é controlado por I Q ). Este ganho determina o fator de ressonância do filtro. Fig Circuito completo do VCF. As Figuras 15 e 16 mostram os circuitos responsáveis pelo fornecimento de corrente aos amplificadores operacionais CA3080. O primeiro circuito fornece a corrente I Fc, que determina a freqüência de corte do VCF. As entradas de controle são os sinais vindo do LFO, do gerador ADRS, um sinal F c que determina a freqüência central e o sinal V Fc que é relativo à freqüência do oscilador. O segundo circuito é idêntico ao primeiro, entretanto só apresenta uma entrada de controle que é um sinal de tensão que determina o fator de ressonância (Q) do VCF. Os valores de Q variam desde 0,5 até 500, quando o filtro entra na região instável, começando a oscilar. 22

23 Fig Circuito conversor tensão-corrente do VCF para o controle da freqüência de corte. Fig Circuito conversor tensão-corrente do VCF para o controle do fator de ressonância (Q). 8.5 O TECLADO Para a execução do sintetizador por um músico, é necessário uma interface que seja ao mesmo tempo familiar para o usuário e funcional para o circuito. Um teclado similar ao dos órgãos é uma boa escolha, já que o sinal de controle a ser gerado é uma tensão (V CTRL ) que pode ser conseguida a partir de um divisor resistivo alimentado por uma fonte de corrente, como na Figura 17. Assim, cada tecla do teclado determina uma tensão correspondente, que obedece ao padrão 1V/oitava. Se não há nenhuma tecla apertada, uma tensão de aproximadamente -0,5V surge no barramento devido ao resistor R1 conectado a -V cc e ao diodo D1 que limita esta tensão. É importante frisar que a precisão do oscilador depende deste circuito, portanto, o divisor resistivo deve ser formado por resistores de precisão (1%). Uma mudança na tensão de controle do teclado acarreta uma mudança da tensão na saída do buffer (AO1) que o precede. A saída do buffer é aplicada a um comparador (AO4) e é obtido o sinal gate (porta), um degrau de amplitude determinada que se mantém num valor de tensão positivo durante o tempo em que alguma tecla estiver acionada. 23

24 A mudança no nível de tensão de controle faz o diferenciador formado pelo capacitor C2 gerar um pulso que será invertido e amplificado pelo amplificador operacional AO2 com ganho de tensão igual a 10 V/V. Fig Circuito completo do teclado. Para que o monoastável (555) seja disparado, sua entrada (pino 2) deve estar em nível alto e receber um pulso de nível baixo (amplitude menor que 1/3 da tensão de alimentação). Sendo assim, o pulso da saída do diferenciador é somado à uma tensão contínua igual a V cc /2. Note que o amplificador somador tem ganho igual a 2 V/V. Dessa forma o monoastável é disparado somente quando alguma tecla é acionada, nunca quando solta, e gera na sua saída o sinal trigger, que é um pulso com largura determinada pela a equação 12 [8]: t = 1,1 R C, (12) onde t é a largura do pulso em segundos, R e C correspondem ao resistor R10 e ao capacitor C4, respectivamente. A largura do pulso do trigger é um parâmetro importante do circuito pois limita o tempo mínimo entre disparo consecutivos do gerador de envelope. Portanto, deve ser mais breve do que a nota mais rápida que um músico é capaz de executar. O valor escolhido é algo em torno de 1ms. Como será visto no módulo gerador de envelope, a tensão de controle V CTRL deve permanecer no valor da última tecla acionada. Para isso, é necessário um circuito sample and hold, implementado com um transistor FET (Q1), um capacitor (C5) e um buffer (AO5). O FET age como chave estática, sendo disparado pelo sinal trigger. No momento do disparo, o capacitor C5 é carregado com a tensão de controle V CTRL. Após isso, o FET passa a apresentar uma resistência de algumas centenas de megaohms, que junto com o buffer AO5 não permite que o capacitor C5 se descarregue. 24