Félelmetes analóg szintetizátor/orgona csak diszkrét összetevők használatával: 10 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Az analóg szintetizátorok nagyon menők, de meglehetősen nehéz elkészíteni.

Ezért szerettem volna olyat készíteni, amilyen egyszerűen csak lehet, így működése könnyen érthető.

Ahhoz, hogy működjön, szüksége van néhány alapvető aláramkörre: Egy egyszerű oszcillátor, ellenállással választható rezgőfrekvenciával, néhány billentyűvel és egy alapvető erősítő áramkörrel.

Ha nyomógombok helyett néhány vezetőképes párnát használ a billentyűkhöz, akkor nagyon klassz lehet a verziója

Stylophone!

Ebben az utasításban megtanuljuk, hogyan kell elkészíteni, és megtanuljuk, hogyan működik.

Az oktatható kezdők és középhaladó elektronikai rajongók számára készült.

1. lépés: Szükséges eszközök

Szüksége lesz egy forrasztópákara és néhány prototípus -táblára, vagy összeszerelheti a kenyértáblára.

Ha egy kicsit fejlettebb vagy, akkor biztosítom a fájlokat a saját PCB -jük maratásához.

2. lépés: Kezdés oszcillátorral

A szintetizátor szíve egy Astable Multivibrator áramkör, amely műveleti erősítővel készült. Az interneten nagyon hosszú és részletes levezetéseket talál a működéséről, de megpróbálom egyszerűbben elmagyarázni a működését.

Az oszcillátor néhány ellenállásból és egy kondenzátorból áll.

Az op-amp komparátor áramkör Schmitt triggerként van konfigurálva, amely az R1 és R2 ellenállások pozitív visszacsatolását használja fel a hiszterézis létrehozásához. Ez az ellenállásos hálózat az erősítő kimenete és a nem invertáló (+) bemenet között van összekötve. Ha Vo (kimeneti feszültség) telített a pozitív tápvezetéken, akkor pozitív feszültséget kell alkalmazni az op-amper nem invertáló bemenetére. Hasonlóképpen, amikor a Vo telítődik a negatív tápvezetékkel, negatív feszültséget kell alkalmazni az op-amper nem invertáló bemenetére.

Ez a feszültség lassan tölti fel és üríti ki a kondenzátort a (-) bemeneten az Rf ellenálláson keresztül. Tegyük fel, hogy pozitív telítési feszültséggel (+Vsat) op-amper kimenettel kezdjük. A kondenzátor töltődik, és feszültsége (Vc) lassan emelkedik. Eközben R1 és R2 feszültségosztót képez, amelynek feszültségkimenete (Vdiv) stabil értéken van valahol a kimeneti telítési feszültség (+Vsat) és a 0V között. Amikor a kondenzátor feszültsége meghaladja az R1 és R2 feszültségosztó feszültségét, az op-amp negatív telítési feszültségre (-Vsat) fordítja az állapotát. Ezután a kondenzátort az Rf ellenálláson keresztül kisütik, amíg feszültsége (Vc) alacsonyabb, mint az R1 és R2 osztófeszültség (Vdiv). Ezután ismét a kezdeti állapotba fordítja állapotát (+Vsat). És így tovább és így tovább.

Ez valójában négyszöghullámú feszültséget generál az oszcillátorban, és ha megfelelő frekvenciájú, akkor hallható hangot ad ki.

3. lépés: A gyakoriság kiszámítása

Az oszcillátor frekvenciáját a fenti képen látható egyenlettel lehet kiszámítani.

Ezt a szintetizátort tetszés szerint hangolhatja.

C -dúr skálára akartam hangolni - a zongora összes fehér billentyűjét. Így nincsenek "rossz" hangok, és könnyű játszani a gyerekeknek.

Így hát rákerestem az interneten az egyes hangok frekvencialistájára, és úgy döntöttem, hogy a C4 -ről a C5 -re hangolom a dolgot.

Elvégeztem a szükséges ellenállás számításait. Fantasztikusan csináltam, és kiszámítottam a Matlab (Octave) programmal.

Az R1 és R2 ellenállásosztóhoz 22 k ohmos ellenállást, a kondenzátorhoz 100 nF sapkát választottam.

Itt a kód, ha lusta vagy kézzel számológéppel csinálni. Vagy használhatja az elfordított egyenletet a kézi ellenállás számításához.

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]; %frekvencia lista

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

Íme az eredmények:

C4 = 17395 ohm

D4 = 15498 ohm

E4 = 13806 ohm

F4 = 13032 ohm

G4 = 11610 ohm

A4 = 10343 ohm

B4 = 9215 ohm

C5 = 8697 ohm

Természetesen az értékeket a legközelebbi ellenállásértékekre kellett kerekítenem. A szabványos E12 ellenállás sorozatot használtam, amely a hobbi alkatrészek dobozában leggyakrabban található. Mivel az E12 ellenállássorozat elég durva, 2 ellenállást használtam sorban minden értékhez, hogy közelebb kerüljek a kívánt ellenálláshoz, és a szintetizátor jobban hangol.

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

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

F4 = 12k + 1k ohm

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

A4 = 10k + 330 ohm

B4 = 8,2k + 1k ohm

C5 = 8,2k + 470 ohm

4. lépés: A kész oszcillátor vázlata

Itt található az oszcillátor részének vázlata.

Az egyes gombokkal válassza ki a kívánt ellenállást, és a kívánt hangot adja ki.

Ez a vázlat elmagyarázza, hogy miért kap magas hangokat, ha egyszerre több gombot nyom meg. Ha egyszerre több gombot nyom meg, akkor az ellenállások több ágát párhuzamosan csatlakoztatja és hatékonyan párhuzamosan kapcsolja össze, csökkentve a teljes ellenállást. Az alacsonyabb ellenállás magasabb hangszínt eredményez.

5. lépés: A hangszóró -erősítő

A hangszóróerősítőt még egyszerűbben is meg lehetne csinálni, de úgy döntöttem, hogy valódi AB osztályú erősítő fokozatot készítek.

A színpad PNP és NPN tranzisztorokból, csatoló kondenzátorokból és két előfeszítő ellenállásból és diódából áll.

Nagyon alapvető, de jól működik.

Az erősítő szakasz elé egy 100 k -es logaritmikus (audio) potenciométert tettem a hangerő beállításához.

Mivel a potenciométer önmagában az áramkörben lehangolja az oszcillátort (hozzáadott ellenállás), egy op-amp puffert csaptam elé, ami nagy bemeneti ellenállást biztosít az előtte lévő áramkörnek és alacsony impedanciát az áramköröknek azt.

A puffer alapvetően egy erősítő, 1 erősítéssel.

Az általam használt opamp a TL072, amelyben két erősítő áramkör van, tehát ez minden, amire szükségünk van.

6. lépés: Segédeszközök

A kép bal oldalán a bemeneti csatlakozó fejlécei találhatók, ahová a tápegységet csatlakoztatja.

Két dióda követi őket, amelyek megvédik az áramkört a rossz polaritású tápegység véletlen csatlakoztatása miatt.

Hozzáadtam két LED -et is, amelyek jelzik az egyes elektromos vezetékek jelenlétét.

7. lépés: Teljes vázlat

Itt a kész vázlat.

8. lépés: A tápegység

Az áramkör szimmetrikus tápegységet igényel.

+12V és -12V kell (9V is működne).

Régi tápegységet használtam egy törött tintasugaras nyomtatóból, mivel +12V és -12V sínek voltak (lásd a képeket)

De szimmetrikus +-12 V-os tápegységet is készíthet egyetlen 24 V-os tápegységből a fenti vázlat segítségével.

De ne felejtse el felszerelni a hűtőbordát a 7812 szabályozóhoz.

Vagy sorba köthet két elszigetelt 12 V -os tápegységet.

9. lépés: A NYÁK

Ha szeretné nyomtatni saját nyomtatott áramköri lapjait, a nyomtatáshoz szükséges fájlt itt találja. A kulcsokhoz 10x10 mm -es nyomógombokat használtam.

Sokan szerették volna megtudni, hol találhatunk gombokat szép nagy kupakkal. Itt sikerült találnom hasonló nyomógombokat, amelyeket a billentyűzethez használhat:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Kenyérsütőn is el kell férniük!

Ez affiliate link - ugyanazt az árat fizeted, mint a link nélkül, de kapok egy kis jutalékot, hogy több komponenst vásárolhassak az elkövetkező projektekhez:)

A kondenzátorválasztónál forrasztottam a fejlécet, hogy gyorsan cserélhessem a kondenzátorokat.

A másik oldalon az áramkör elég egyszerű ahhoz, hogy összeszerelhesse a kenyértáblára vagy a forrasztótábla prototípusára. Még egyszerűbb lenne a komponensek kezelése és cseréje különböző hatásokra.

A hangszóróhoz újrahasznosítottam egy régi belső PC hangszórót, készítettem hozzá egy egyszerű 3D nyomtatott házat.

10. lépés: Kész

Most elkészült a szintetizátorod, és félelmetes dallamokat kell játszanod vele!

Remélem tetszett az oktatható. Nyugodtan nézd meg a többi oktatható anyagomat és a youtube videóimat!

Kövess engem a Facebookon és az Instagramon

www.instagram.com/jt_makes_it

spoilerekért, amin éppen dolgozom, a színfalak mögött és egyéb extrákon!