Φοβερό αναλογικό συνθεσάιζερ/όργανο που χρησιμοποιεί μόνο διακριτά εξαρτήματα: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Τα αναλογικά συνθεσάιζερ είναι πολύ δροσερά, αλλά και αρκετά δύσκολο να γίνουν.

Iθελα λοιπόν να κάνω ένα όσο το δυνατόν πιο απλό, έτσι ώστε η λειτουργία του να είναι εύκολα κατανοητή.

Για να λειτουργήσει, χρειάζεστε μερικά βασικά υπο-κυκλώματα: Ένας απλός ταλαντωτής με επιλέξιμη αντίσταση συχνότητα ταλάντωσης, μερικά πλήκτρα και ένα βασικό κύκλωμα ενισχυτή.

Εάν χρησιμοποιείτε μερικά αγώγιμα μαξιλάρια αντί για κουμπιά για τα πλήκτρα, θα μπορούσατε να κάνετε την έκδοση του πολύ δροσερού

Στυλόφωνο!

Σε αυτό το διδακτικό θα μάθουμε πώς να το φτιάχνουμε και θα μάθουμε πώς λειτουργεί.

Το εκπαιδευτικό προορίζεται για αρχάριους έως ενδιάμεσους λάτρεις της ηλεκτρονικής.

Βήμα 1: Απαιτούνται εργαλεία

Θα χρειαστείτε ένα συγκολλητικό σίδερο και μερικές σανίδες πρωτοτύπων, ή μπορείτε να το συναρμολογήσετε στο breadboard.

Εάν είστε λίγο πιο προχωρημένοι, θα παράσχω αρχεία για χάραξη του δικού σας PCB.

Βήμα 2: Ξεκινώντας με έναν ταλαντωτή

Η καρδιά του συνθέτη είναι ένα κύκλωμα Astable Multivibrator κατασκευασμένο με λειτουργικό ενισχυτή. Στο διαδίκτυο θα βρείτε πολύ μακρές και λεπτομερείς προελεύσεις της λειτουργίας του, αλλά θα προσπαθήσω να εξηγήσω τη λειτουργία του με έναν πιο απλό τρόπο.

Ο ταλαντωτής αποτελείται από μερικές αντιστάσεις και έναν πυκνωτή.

Το κύκλωμα σύγκρισης op-amp έχει διαμορφωθεί ως σκανδάλη Schmitt που χρησιμοποιεί θετική ανάδραση που παρέχεται από αντιστάσεις R1 και R2 για να δημιουργήσει υστέρηση. Αυτό το δίκτυο αντίστασης συνδέεται μεταξύ της εξόδου των ενισχυτών και της μη αναστρέψιμης εισόδου (+). Όταν το Vo (τάση εξόδου) είναι κορεσμένο στη θετική ράγα τροφοδοσίας, εφαρμόζεται θετική τάση στη μη αναστρέψιμη είσοδο των op-amp. Ομοίως, όταν το Vo είναι κορεσμένο στην αρνητική ράγα τροφοδοσίας, εφαρμόζεται αρνητική τάση στην μη αναστρέψιμη είσοδο των op-amp.

Αυτή η τάση φορτίζει και εκφορτίζει αργά τον πυκνωτή στην είσοδο (-) μέσω της αντίστασης Rf. Ας πούμε ότι ξεκινάμε με έξοδο op-amp σε θετική τάση κορεσμού (+Vsat). Ο πυκνωτής φορτίζεται και η τάση του (Vc) αυξάνεται αργά. Εν τω μεταξύ, τα R1 και R2 σχηματίζουν ένα διαχωριστή τάσης με την έξοδο τάσης (Vdiv) σε σταθερή τιμή κάπου μεταξύ της τάσης κορεσμού εξόδου (+Vsat) και 0V. Όταν η τάση του πυκνωτή υπερβαίνει την τάση του διαχωριστή τάσης R1 και R2, ο ενισχυτής αναστρέφει την κατάστασή του σε αρνητική τάση κορεσμού (-Vsat). Στη συνέχεια, ο πυκνωτής εκφορτίζεται μέσω της αντίστασης Rf έως ότου η τάση του (Vc) είναι χαμηλότερη από την τάση διαχωριστικών R1 και R2 (Vdiv). Στη συνέχεια, αναστρέφει ξανά την κατάσταση στην αρχική κατάσταση (+Vsat). Και ούτω καθεξής.

Αυτό στην πραγματικότητα παράγει τάση εξόδου τάσης τετραγωνικού κύματος του ταλαντωτή και εάν είναι της σωστής συχνότητας, παράγει έναν ηχητικό τόνο.

Βήμα 3: Υπολογισμός των συχνοτήτων

Η συχνότητα ταλαντωτή μπορεί να υπολογιστεί μέσω της εξίσωσης στην παραπάνω εικόνα.

Μπορείτε να συντονίσετε αυτό το synth ό, τι σας αρέσει.

Wantedθελα να το συντονίσω σε κλίμακα C - όλα τα λευκά πλήκτρα στο πιάνο. Με αυτόν τον τρόπο, δεν υπάρχουν "λάθος" ήχοι και είναι εύκολο να παίξετε για παιδιά.

Έτσι έψαξα στο διαδίκτυο για τη λίστα των συχνοτήτων για τους συγκεκριμένους τόνους και αποφάσισα να συντονίσω το πράγμα από το C4 στη σημείωση C5.

Έκανα τους υπολογισμούς για την απαιτούμενη αντίσταση. Το έκανα φανταχτερά και το υπολόγισα με το Matlab (Octave).

Για το διαχωριστικό αντίστασης R1 και R2 επέλεξα αντιστάσεις 22k ohm, για τον πυκνωτή επέλεξα καπάκι 100nF.

Εδώ είναι ο κώδικας εάν είστε πολύ τεμπέλης για να το κάνετε με το χέρι με μια αριθμομηχανή. Or μπορείτε απλά να χρησιμοποιήσετε την ανατρεπόμενη εξίσωση για τον υπολογισμό της χειροκίνητης αντίστασης.

R1 = 220e3, R2 = 220e3;

λάμδα = R1/(R1+R2);

C = 100e-9;

f = [261,63 293,66 329,63 349,23 392 440 493,88 523,25]; %λίστα συχνοτήτων

R = 1./ (f.*2.*C.*log ((1+λάμδα)/(1-λάμδα)))

Ακολουθούν τα αποτελέσματα:

C4 = 17395 ωμ

D4 = 15498 ωμ

Ε4 = 13806 ωμ

F4 = 13032 ωμ

G4 = 11610 ωμ

A4 = 10343 ωμ

B4 = 9215 ωμ

C5 = 8697 ωμ

Φυσικά έπρεπε να στρογγυλοποιήσω τις τιμές στις πλησιέστερες τιμές αντίστασης. Χρησιμοποίησα την τυπική σειρά αντιστάσεων E12, η οποία είναι η πιο συχνά που βρίσκεται στο κουτί ανταλλακτικών χόμπι. Επειδή η σειρά αντιστάσεων E12 είναι αρκετά χονδροειδής, χρησιμοποίησα 2 αντιστάσεις σε σειρά για κάθε τιμή, προκειμένου να πλησιάσω την επιθυμητή αντίσταση και η σύνθεση θα είναι πιο συντονισμένη με αυτόν τον τρόπο.

C4 = 2,2k + 15k ohm D4 = 15k + 470 ohm

E4 = 8,2k + 5,6k ωμ

F4 = 12k + 1k ohm

G4 = 4,7k + 6,8k ωμ

A4 = 10k + 330 ωμ

B4 = 8,2k + 1k ohm

C5 = 8,2k + 470 ωμ

Βήμα 4: Το Σχηματικό τελικό ταλαντωτή

Εδώ είναι το σχηματικό μέρος του ταλαντωτή.

Με τα μεμονωμένα πλήκτρα, επιλέγετε την επιθυμητή αντίσταση και παράγεται ο επιθυμητός τόνος.

Αυτό το σχηματικό εξηγεί γιατί λαμβάνετε ήχους υψηλής έντασης όταν πατάτε ταυτόχρονα πολλά πλήκτρα. Πιέζοντας ταυτόχρονα πολλά πλήκτρα, συνδέετε παράλληλα περισσότερους κλάδους των αντιστάσεων και τους συνδέετε αποτελεσματικά παράλληλα, μειώνοντας τη συνολική αντίσταση. Η χαμηλότερη αντίσταση παράγει υψηλότερο τόνο.

Βήμα 5: Ο ενισχυτής ηχείων

Ο ενισχυτής ηχείων θα μπορούσε να γίνει ακόμα πιο απλός, αλλά αποφάσισα να κάνω ένα πραγματικό στάδιο ενισχυτή κλάσης AB.

Το στάδιο αποτελείται από τρανζίστορ PNP και NPN, πυκνωτές σύζευξης και δύο αντιστάσεις και διόδους πόλωσης.

Πολύ βασικό αλλά λειτουργεί καλά.

Μπροστά στο στάδιο του ενισχυτή έβαλα ένα λογαριθμικό (ακουστικό) ποτενσιόμετρο 100k για τη ρύθμιση της έντασης.

Επειδή το ποτενσιόμετρο από μόνο του στο κύκλωμα θα αποσυντονίσει τον ταλαντωτή (πρόσθετη αντίσταση), χτύπησα ένα buffer op-amp μπροστά του που εισάγει υψηλή αντίσταση εισόδου για το κύκλωμα μπροστά του και χαμηλή σύνθετη αντίσταση για τα κυκλώματα μετά το.

Βασικά ένα buffer είναι ένας ενισχυτής με κέρδος 1.

Το opamp που χρησιμοποιώ είναι το TL072 το οποίο έχει δύο κυκλώματα ενισχυτή, οπότε αυτό είναι το μόνο που χρειαζόμαστε.

Βήμα 6: Βοηθητικό υλικό

Στην αριστερή πλευρά της εικόνας υπάρχουν οι κεφαλίδες του συνδέσμου εισόδου, όπου συνδέετε το τροφοδοτικό.

Ακολουθούν δύο δίοδοι που προστατεύουν το κύκλωμα για τυχαία σύνδεση λανθασμένης τροφοδοσίας πολικότητας.

Πρόσθεσα επίσης δύο LED για την ένδειξη της παρουσίας κάθε γραμμής τροφοδοσίας.

Βήμα 7: Πλήρες σχηματικό

Εδώ είναι το τελικό σχήμα.

Βήμα 8: Το τροφοδοτικό

Το κύκλωμα απαιτεί συμμετρική τροφοδοσία.

Χρειάζεστε +12V και -12V (9V θα λειτουργούσε επίσης).

Χρησιμοποίησα κάποιο παλιό τροφοδοτικό από έναν σπασμένο εκτυπωτή inkjet, αφού είχε ράγες +12V και -12V (δείτε τις φωτογραφίες)

Αλλά μπορείτε επίσης να κάνετε ένα συμμετρικό τροφοδοτικό +-12V από ένα μόνο 24V χρησιμοποιώντας το παραπάνω σχηματικό σχήμα.

Αλλά απλά μην ξεχάσετε να τοποθετήσετε μια ψύκτρα στο ρυθμιστή 7812.

Or μπορείτε να συνδέσετε σε σειρά δύο απομονωμένα τροφοδοτικά 12V.

Βήμα 9: Το PCB

Εάν θέλετε να χαράξετε τα δικά σας PCB, μπορείτε να βρείτε το αρχείο για εκτύπωση εδώ. Χρησιμοποίησα κουμπιά 10x10mm για τα κλειδιά.

Πολλοί άνθρωποι ήθελαν να ξέρουν πού να βρουν κουμπιά με ωραίο μεγάλο καπάκι. Εδώ κατάφερα να βρω παρόμοια κουμπιά που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε για το πληκτρολόγιο:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Θα πρέπει επίσης να ταιριάζουν σε ένα breadboard!

Αυτός είναι σύνδεσμος συνεργατών - πληρώνετε την ίδια τιμή όπως και χωρίς τον σύνδεσμο, αλλά παίρνω μια μικρή προμήθεια για να μπορώ να αγοράσω περισσότερα εξαρτήματα για τα επόμενα έργα:)

Για τον επιλογέα πυκνωτή, κόλλησα την κεφαλίδα για να αλλάξω γρήγορα τους πυκνωτές.

Από την άλλη πλευρά, το κύκλωμα είναι αρκετά απλό ώστε να μπορείτε να το συναρμολογήσετε στο ψωμί ή σε ένα πρωτότυπο συγκολλητικό χαρτόνι. Θα ήταν ακόμη πιο εύκολο να ασχοληθείτε και να αλλάξετε τα εξαρτήματα για διαφορετικά εφέ.

Για το ηχείο ανακύκλωσα ένα παλιό εσωτερικό ηχείο υπολογιστή, έφτιαξα ένα απλό τρισδιάστατο περίβλημα για αυτό.

Βήμα 10: Τέλος

Τώρα η σύνθεσή σας έχει τελειώσει και θα πρέπει να παίξετε μερικές υπέροχες μελωδίες μαζί της!

Ελπίζω να σας άρεσε το διδακτικό. Μη διστάσετε να ελέγξετε τις άλλες οδηγίες μου και τα βίντεο στο youtube!

Μπορείτε να με ακολουθήσετε στο Facebook και το Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

για σπόιλερ σε αυτό που δουλεύω αυτήν τη στιγμή, στα παρασκήνια και άλλα πρόσθετα!