Texas Instruments SN76477

El SN76477 , un generador de sonido complejo , es un chip de sonido fabricado por Texas Instruments (TI). El chip salió al mercado en 1978. ^{[ 1 ]} Una versión compatible se identifica como ICS76477. ^{[ 2 ]}

El SN76477 era esencialmente un sintetizador en un chip, diseñado para usarse con controles externos como potenciómetros y teclados que controlaban la salida. Muchas de sus funciones avanzadas, como el control de envolvente, requerían circuitos externos para su implementación. Además, el modelo interno se basaba en el concepto de sonidos de un solo disparo, en el que un tono específico se generaba una sola vez durante un tiempo determinado al activarse mediante una señal externa, como la pulsación de una tecla.

El chip se utilizó como generador de efectos de sonido en juegos arcade y juguetes, así como en proyectos de aficionados. Entre sus usos más conocidos se encuentra el juego arcade Space Invaders . Más recientemente, se ha utilizado como sistema para aficionados en la construcción de sintetizadores analógicos sencillos, empleándolo con diversos controladores externos. ^{[ 3 ]}

En 1979, TI lanzó el Texas Instruments SN76489 , que tenía menos funciones pero era mucho más fácil de integrar en los sistemas, y tuvo una acogida considerablemente mayor en el mercado.

El SN76477 fue un diseño avanzado para su época, que incluía tres generadores de tono (o "voces") de oscilador controlado por voltaje (VCO) que podían reproducirse simultáneamente para producir polifonía de tres notas. También contaba con un oscilador de " frecuencia súper baja " (SLF) diseñado como fuente de control para regular la salida de las tres voces principales, por ejemplo, activando y desactivando una salida VCO seleccionada a una velocidad determinada. Un circuito similar añadía ruido que podía mezclarse con las otras voces o ser controlado por el SLF para producir sus propios sonidos de percusión. Además, el sistema incluía un generador de envolvente con controles para los tiempos de ataque y decaimiento, así como para el nivel de sustain. La salida de cualquiera de los canales se controlaba mediante un interruptor de encendido/apagado o un interruptor independiente de "un solo disparo" que reproducía un canal determinado durante un tiempo preestablecido y luego se detenía. ^{[ 4 ]}

La combinación de estas características lo convirtió en uno de los chips de sonido más avanzados de su época, con solo el General Instrument AY-3-8910 ofreciendo cierto nivel de paridad, aunque carecía del SLF y los efectos que este podía crear. Sin embargo, el SN76477 carecía de estado interno, y todas las entradas de control debían proporcionarse a través de circuitos externos conectados a varios pines, mientras que la mayoría de los chips de sonido incluían registros de procesador internos que controlaban los circuitos internos para proporcionar estos controles. Esto hizo que el SN76477 fuera significativamente más difícil de implementar; por ejemplo, el uso del generador de envolvente requería conectar tres pines a resistencias para proporcionar niveles de referencia para los niveles de ataque, decaimiento y sostenimiento, y un condensador para controlar la temporización del ataque y el decaimiento. Incluso seleccionar el tono para uno de los VCO requería circuitos externos. ^{[ 5 ]}

Existían dos tamaños diferentes del SN76477. El SN76477N venía en un encapsulado DIP ( Dual In-line Package ) estándar de 15,24  mm (0,6 pulgadas) de ancho . El SN76477NF venía en un encapsulado DIP menos común de 10,16 mm (0,4 pulgadas) de ancho. El SN76488 es similar al SN76477, pero con un amplificador de audio interno . 

La siguiente cita resume sus instalaciones:

El SN76477 genera formas de onda de audio complejas combinando las salidas de un oscilador de baja frecuencia, un oscilador de frecuencia variable (controlado por voltaje, VCO) y una fuente de ruido. La señal compuesta resultante se modula con una envolvente seleccionada y, finalmente, se ajustan los periodos de ataque y decaimiento. En cada etapa, el proceso se puede controlar mediante las entradas de programación de los circuitos de modificación y generación de la señal, utilizando voltajes de control, niveles lógicos o diferentes valores de resistencias y condensadores.

El texto que aparece a continuación tiene como objetivo explicar el uso del 76477 en el circuito de demostración que se muestra a la derecha.

• SW1 es un interruptor giratorio de cinco posiciones que selecciona qué condensador controla el circuito monoestable que ajusta la temporización de la envolvente.
• SW24 (de palanca o momentáneo) es el interruptor de disparo único ; la posición cerrada es la activa.
• El potenciómetro lineal R1 de un megaohmio ajusta la temporización real de un solo disparo (en serie con la resistencia fija R2 de 27k) dentro del rango seleccionado por SW1.
• SW2 es un interruptor giratorio de cinco posiciones que selecciona qué condensador establece el rango para el oscilador de baja frecuencia (oscilador SLF en referencias futuras).
• El interruptor SW3 (de palanca o momentáneo) se utiliza para encender o apagar el oscilador de baja frecuencia.
• El potenciómetro lineal R3 de un megaohmio (en serie con la resistencia fija R4 de 27 kΩ) ajusta la frecuencia real del oscilador SLF.
• El interruptor SW4 (de conmutación o momentáneo) controla el ciclo de trabajo del oscilador controlado por voltaje (VCO) , también conocido como control de tono. Si el interruptor está apagado, el VCO funciona por defecto con un ciclo de trabajo del 50 %.
• Se utiliza un potenciómetro lineal de 50 kΩ (R6, en serie con una resistencia fija de 50 kΩ, R5) para formar un divisor de voltaje que ajusta el ciclo de trabajo del VCO, es decir, el tiempo de encendido y apagado de la forma de onda (la mayoría de las entradas variables de este chip buscan una resistencia; esta entrada busca un voltaje). La fuente de voltaje para este divisor de voltaje (R5 y R6) es la barra colectora de cinco voltios .
• SW6 es un interruptor giratorio de cuatro posiciones que selecciona cuál de las tres resistencias (o ninguna) establece el rango de frecuencia para el VCO.
• SW5 (de palanca o momentáneo) es el interruptor que enciende o apaga el VCO.
• R8 es un potenciómetro lineal de un megaohmio (en serie con la resistencia fija R7 de 27k) que ajusta la frecuencia real del VCO (dentro del rango seleccionado por SW6).
• SW7 es un interruptor giratorio de seis posiciones que selecciona cuál de los seis condensadores también ajusta el rango de frecuencia del VCO.
• SW8 (de palanca o momentáneo) es el interruptor que selecciona un control de voltaje interno o un control de voltaje externo para el VCO (si está configurado en la entrada externa sin ninguna entrada conectada, entonces no hay control adicional del VCO).
• El potenciómetro lineal R12 de 50 kΩ se utiliza (en serie con la resistencia fija R13 de 50 kΩ) para formar un divisor de voltaje que ajusta un voltaje interno para simular la acción de una entrada VCO externa. La fuente de alimentación de este divisor de voltaje es la barra colectora de cinco voltios.
• SW9 es un interruptor giratorio de cinco posiciones que selecciona qué resistencia ajustar para el nivel de salida de audio (denominada resistencia de control de amplitud en el diagrama de pines del chip ).
• El interruptor SW10 (de palanca o momentáneo) habilita la sincronización del ataque. Si este interruptor está abierto, no hay pendiente de ataque (el tono se activa instantáneamente). Si este interruptor está cerrado, la pendiente de ataque se ajusta mediante R24 (dentro del rango seleccionado por SW11).
• R24 es un potenciómetro lineal de un megaohmio (en serie con una resistencia fija de 27k, R23) que ajusta la sincronización del ataque (dentro del rango seleccionado por SW11).
• SW11 es un interruptor giratorio de seis posiciones que selecciona cuál de los seis condensadores también establece los límites de la temporización del generador de envolvente de ataque y decaimiento .
• El interruptor SW12 (de palanca o momentáneo) habilita la temporización del retardo. Si este interruptor está abierto, no hay pendiente de retardo de decaimiento (el tono se apaga instantáneamente). Si este interruptor está cerrado, la pendiente de decaimiento se ajusta mediante R24 (dentro del rango seleccionado por SW11).
• SW13 es un interruptor giratorio de cuatro posiciones que permite seleccionar cuál de los cuatro condensadores afecta al filtro de ruido.
• El interruptor SW14 (de palanca o momentáneo) es el que activa el filtro de ruido.
• R26 es un potenciómetro lineal de un megaohmio (en serie con la resistencia fija de 27k R25) que establece la respuesta real de la temporización del filtro de ruido (dentro del rango seleccionado por SW13.
• Los interruptores SW15 y SW16 (de palanca y momentáneo en paralelo) están conectados al pin 9 del generador de sonido 76477. La mayoría de los circuitos de demostración muestran estos dos interruptores conectados en paralelo desde el pin 9 a tierra. El pin 9 es el pin de habilitación del sistema para el 76477; si está abierto, el generador de sonido está apagado. Si el pin 9 está conectado a tierra, el generador de sonido está en funcionamiento. Ambos interruptores se incluyen por este motivo.
• El interruptor SW17 (de palanca o momentáneo) activa el reloj interno del generador de ruido. Si este interruptor está cerrado, el generador de ruido funciona con su reloj interno.
• R29 es una resistencia fija de 47 kΩ. Esta resistencia está en serie con SW17 y sirve como referencia de corriente para el reloj del generador de ruido interno. En la hoja de especificaciones del 76477, su valor es de 47 kΩ. Este valor se puede ajustar, pero alejarse demasiado de 47 kΩ podría provocar inestabilidad en el reloj de ruido interno. Para controlar la frecuencia del reloj, el siguiente componente, J1, es una mejor opción.
• Entrada de reloj de ruido externo J1. Si se utiliza esta entrada, el interruptor SW17 debe estar abierto (o apagado). La forma de onda puede ser prácticamente cualquier forma de onda y casi cualquier frecuencia desde unos pocos Hz hasta aproximadamente 2 mHz , y puede variar desde medio voltio hasta un máximo de cinco voltios. Se pueden producir tonos muy extraños con una entrada de frecuencia bastante baja en este conector.
• Los interruptores SW18 y SW19 (de palanca o momentáneos) controlan la lógica del generador de envolvente. Si ambos interruptores están abiertos, solo se selecciona el VCO. Si SW18 está cerrado y SW19 está abierto, el generador de envolvente se controla mediante el generador monoestable . Si SW18 está abierto y SW19 está cerrado, solo se selecciona el mezclador. Si ambos interruptores, SW18 y SW19, están cerrados, se selecciona el VCO con polaridad alterna.
• SW20 – SW21 y SW22 (de palanca o momentáneo) son interruptores que controlan la lógica del mezclador; SW20, 21 y 22 abiertos seleccionan el VCO, SW20 encendido y SW21 y 22 abiertos seleccionan el oscilador de frecuencia súper baja, con filtro de ruido. SW21 encendido y SW20 y SW22 apagados seleccionan solo la salida del generador de ruido, SW20 y 21 encendido y SW22 apagado seleccionan el oscilador SLF y el VCO. SW20 y 21 apagados y SW22 encendido seleccionan solo el oscilador SLF. SW20 y 22 encendidos y SW21 apagado seleccionan el SLF, el VCO y el generador de ruido. SW20 apagado y SW21 y 22 encendidos seleccionan el VCO y el filtro de ruido. SW20, 21 y 22 encendidos inhiben el mezclador (audio apagado).
• El interruptor SW23 (de palanca o momentáneo) selecciona la tensión de entrada que seguirá el VCO. Si SW23 está abierto, el VCO será controlado por el oscilador SLF. Si SW23 está cerrado, el VCO será modulado por la tensión de entrada al pin 16 (que en este circuito se puede seleccionar mediante SW8, pudiendo ser el nivel establecido por R12 o una tensión de entrada externa a J2).
• Voltaje de entrada del VCO externo J2 (seleccionable o desactivado por SW8). Puede ser casi cualquier forma de onda y casi cualquier frecuencia desde unos pocos Hz hasta varios kHz y puede variar desde medio voltio hasta un máximo de cinco voltios.

Rediseños de 76477 circuitos de aplicación;

• 
  órgano musical
• 
  Sirena / fasor
• 
  Perro ladrando
• 
  Sonido de tren/avión de hélice
• 
  Tren de vapor con silbato
• 
  Cinco estructuras de salida para el chip 76477

Entre los usos del SN76477 se incluyen los siguientes dispositivos:

• Juegos arcade :
  • Invasores del espacio ^{[ 7 ]}
  • Stratovox
  • Vanguardia
  • Sheriff/Bandido
• Juguetes educativos :
  • Sintetizador Gakken EX-System
  • La máquina de efectos de sonido electrónicos Remco
• Instrumentos musicales electrónicos :
• Ordenadores domésticos :
  • ABC 80
  • Ordenador doméstico interactivo / Micronique Hector

• Texas Instruments SN76489 : chip de sonido simplificado con 3 generadores de onda cuadrada y 1 generador de ruido blanco.

• Artículo de www.popsci.com: El circuito integrado generador de sonido complejo está de vuelta (12/12/2008)
• Una colección de artículos sobre el chip
• 76477 chips disponibles en eBay en formato ancho y estrecho.
• Ingeniería inversa del chip de efectos de sonido 76477 "Space Invaders" a partir de fotos del chip