Lielisks analogs sintezators/ērģeles, izmantojot tikai atsevišķus komponentus: 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Analogie sintezatori ir ļoti forši, bet arī diezgan grūti izgatavojami.

Tāpēc es gribēju to padarīt tik vienkāršu, cik vien iespējams, tāpēc tā darbība var būt viegli saprotama.

Lai tas darbotos, jums ir nepieciešamas dažas pamata apakšshēmas: vienkāršs oscilators ar rezistora svārstību frekvenci, daži taustiņi un pamata pastiprinātāja ķēde.

Ja taustiņiem spiedpogu vietā izmantojat dažus vadošus spilventiņus, jūs varētu padarīt savu versiju par ļoti foršu

Stilofons!

Šajā pamācībā mēs iemācīsimies to pagatavot un uzzināsim, kā tas darbojas.

Instrukcija ir paredzēta iesācējiem un vidējiem elektronikas entuziastiem.

1. darbība. Nepieciešamie rīki

Jums būs nepieciešams lodāmurs un daži prototipēšanas dēļi, vai arī varat to salikt uz maizes dēļa.

Ja esat nedaudz progresīvāks, es nodrošināšu failus jūsu PCB kodināšanai.

2. darbība. Sākt ar oscilatoru

Sintezatora sirds ir Astable Multivibrator ķēde, kas izgatavota ar darbības pastiprinātāju. Internetā jūs atradīsit ļoti garus un detalizētus tā darbības atvasinājumus, bet es centīšos vienkāršāk izskaidrot tā darbību.

Oscilators sastāv no dažiem rezistoriem un viena kondensatora.

Op-amp salīdzināšanas ķēde ir konfigurēta kā Schmitt sprūda, kas izmanto pozitīvas atsauksmes, ko nodrošina rezistori R1 un R2, lai radītu histerēzi. Šis pretestības tīkls ir savienots starp pastiprinātāju izeju un neinvertējošo (+) ieeju. Kad Vo (izejas spriegums) ir piesātināts pie pozitīvās barošanas sliedes, op-amps neinvertējošai ieejai tiek pievienots pozitīvs spriegums. Tāpat, ja Vo ir piesātināts pie negatīvās barošanas sliedes, op-amps neinvertējošai ieejai tiek pielikts negatīvs spriegums.

Šis spriegums lēnām uzlādē un izlādē kondensatoru pie (-) ieejas caur Rf rezistoru. Pieņemsim, ka mēs sākam ar op-ampēru izeju pie pozitīva piesātinājuma sprieguma (+Vsat). Kondensators tiek uzlādēts, un tā spriegums (Vc) lēnām palielinās. Vidējā laikā R1 un R2 veido sprieguma dalītāju ar sprieguma izeju (Vdiv) pie stabilas vērtības kaut kur starp izejas piesātinājuma spriegumu (+Vsat) un 0V. Kad kondensatora spriegums pārsniedz sprieguma dalītāja R1 un R2 spriegumu, op-amp apvērš savu stāvokli līdz negatīvam piesātinājuma spriegumam (-Vsat). Tad kondensators tiek izlādēts caur Rf rezistoru, līdz tā spriegums (Vc) ir zemāks par R1 un R2 dalītāju spriegumu (Vdiv). Tad tas atkal pagriež savu stāvokli sākotnējā stāvoklī (+Vsat). Un tā tālāk un tālāk.

Tas faktiski rada oscilatora kvadrātviļņu sprieguma izejas spriegumu, un, ja tam ir pareiza frekvence, tas rada skaņas signālu.

3. darbība: frekvenču aprēķināšana

Oscilatora frekvenci var aprēķināt, izmantojot iepriekš attēlā redzamo vienādojumu.

Jūs varat noregulēt šo sintezatoru, kas jums patīk.

Es gribēju to noregulēt C -dur - visu balto klavieru taustiņu. Tādā veidā nav "nepareizu" toņu, un to ir viegli spēlēt bērniem.

Tāpēc es tiešsaistē meklēju konkrēto toņu frekvenču sarakstu un nolēmu noregulēt lietu no C4 uz C5 piezīmi.

Es veicu nepieciešamā rezistora aprēķinus. Es to izdarīju iedomātā un aprēķināju ar Matlab (Octave).

R1 un R2 rezistoru dalītājam es izvēlējos 22k omu rezistorus, kondensatoram - 100nF vāciņu.

Šeit ir kods, ja esat slinks, lai to izdarītu ar rokām, izmantojot kalkulatoru. Vai arī jūs varat vienkārši izmantot apgriezto vienādojumu manuālai rezistora aprēķināšanai.

R1 = 220e3; R2 = 220e3;

lambda = R1/(R1+R2);

C = 100e-9;

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

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

Šeit ir rezultāti:

C4 = 17395 omi

D4 = 15498 omi

E4 = 13806 omi

F4 = 13032 omi

G4 = 11610 omi

A4 = 10343 omi

B4 = 9215 omi

C5 = 8697 omi

Protams, man vajadzēja noapaļot vērtības līdz tuvākajām rezistora vērtībām. Es izmantoju standarta E12 rezistoru sēriju, kas visbiežāk atrodama hobiju detaļu kastē. Tā kā E12 rezistoru sērija ir diezgan rupja, es izmantoju 2 rezistorus sērijveidā katrai vērtībai, lai tuvotos vēlamajai pretestībai, un šādā veidā sintezētājs būs vairāk saskaņots.

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

E4 = 8,2k + 5,6k omi

F4 = 12k + 1k omi

G4 = 4,7k + 6,8k omi

A4 = 10k + 330 omi

B4 = 8,2k + 1k omi

C5 = 8,2k + 470 omi

4. darbība. Pabeigtā oscilatora shēma

Šeit ir oscilatora daļas shēma.

Ar atsevišķiem taustiņiem jūs izvēlaties vēlamo pretestību un tiek radīts vēlamais tonis.

Šī shēma izskaidro, kāpēc, nospiežot vairākus taustiņus vienlaikus, rodas augstas skaņas. Nospiežot vairākus taustiņus vienlaikus, jūs paralēli pievienojat vairāk rezistoru zaru un efektīvi savienojat tos paralēli, samazinot kopējo pretestību. Zemāka pretestība rada augstāku toni.

5. darbība: skaļruņu pastiprinātājs

Skaļruņu pastiprinātāju varēja izdarīt vēl vienkāršāk, bet es nolēmu izveidot īstu AB klases pastiprinātāja posmu.

Posmu veido PNP un NPN tranzistori, sakabes kondensatori un divi slīpuma rezistori un diodes.

Ļoti elementāri, bet darbojas labi.

Pastiprinātāja stadijas priekšā es ievietoju 100k logaritmisko (audio) potenciometru skaļuma regulēšanai.

Tā kā potenciometrs ķēdē pats par sevi nojauktu oscilatoru (pievienota pretestība), es iepļaukāju op-amp buferi tā priekšā, kas rada lielu ieejas pretestību ķēdei priekšā un zemu pretestību ķēdēm pēc to.

Būtībā buferis ir pastiprinātājs ar pastiprinājumu 1.

Opamp, kuru es izmantoju, ir TL072, kurā ir divas pastiprinātāja shēmas, tāpēc tas ir viss, kas mums nepieciešams.

6. darbība: palīgdarbības

Attēla kreisajā pusē ir ieejas savienotāja galvenes, kurās pievienojat barošanas avotu.

Tiem seko divas diodes, kas aizsargā ķēdi nejaušas nepareizas polaritātes barošanas avota pieslēgšanas gadījumā.

Es pievienoju arī divas gaismas diodes, lai norādītu katras elektrolīnijas klātbūtni.

7. solis: pilna shēma

Šeit ir pabeigta shēma.

8. solis: barošanas avots

Ķēdei nepieciešama simetriska barošana.

Nepieciešams +12V un -12V (derētu arī 9V).

Es izmantoju veco strāvas padevi no salauzta tintes printera, jo tam bija +12V un -12V sliedes (skatiet fotoattēlus)

Bet jūs varat arī izgatavot simetrisku +-12 V barošanas avotu no viena 24 V barošanas avota, izmantojot iepriekš minēto shēmu.

Bet tikai neaizmirstiet uzstādīt radiatoru pie regulatora 7812.

Vai arī varat sērijveidā savienot divus izolētus 12 V barošanas avotus.

9. solis: PCB

Ja vēlaties kodināt savas PCB, failu drukāšanai varat atrast šeit. Taustiņiem es izmantoju 10x10 mm spiedpogas.

Daudzi cilvēki vēlējās uzzināt, kur atrast pogas ar jauku lielu vāciņu. Šeit man izdevās atrast līdzīgas pogas, kuras varat izmantot tastatūrai:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Tām vajadzētu ietilpt arī uz maizes dēļa!

Šī ir filiāles saite - jūs maksājat tādu pašu cenu kā bez saites, bet es saņemu nelielu komisiju, lai es varētu iegādāties vairāk sastāvdaļu nākamajiem projektiem:)

Kondensatora atlasītājam es lodēju galveni, lai es varētu ātri nomainīt kondensatorus.

No otras puses, ķēde ir pietiekami vienkārša, lai to varētu salikt uz maizes dēļa vai lodēšanas dēļa prototipa. Būtu vēl vieglāk komponēt un mainīt komponentus dažādiem efektiem.

Skaļrunim es pārstrādāju veco iekšējo datora skaļruni, es tam izveidoju vienkāršu 3D drukātu korpusu.

10. solis: Gatavs

Tagad jūsu sintezators ir pabeigts, un jums ar to vajadzētu atskaņot dažas satriecošas melodijas!

Ceru, ka jums patika pamācība. Jūtieties brīvi apskatīt manus citus pamācības un youtube videoklipus!

Jūs varat sekot man Facebook un Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

spoileriem par to, pie kā es šobrīd strādāju, aizkulisēs un citas ekstras!