Suurepärane analoogsüntesaator/orel, mis kasutab ainult diskreetseid komponente: 10 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Analoogsüntesaatorid on väga lahedad, kuid ka üsna keerulised valmistada.

Nii et ma tahtsin teha ühe nii lihtsaks kui võimalik, nii et selle toimimine on kergesti arusaadav.

Selle toimimiseks on vaja mõningaid põhiahelaid: lihtne takisti valitava võnkesagedusega ostsillaator, mõned võtmed ja põhivõimendusahel.

Kui kasutate klahvide nuppude asemel mõnda juhtivat padja, saate oma versiooni väga lahedaks muuta

Stylophone!

Selles juhendis õpime, kuidas seda valmistada ja kuidas see toimib.

Juhend on mõeldud algajatele ja keskastme elektroonikahuvilistele.

Samm: vajalikud tööriistad

Teil on vaja jootekolvi ja mõnda prototüüpimisplaati või saate selle leivaplaadile kokku panna.

Kui olete natuke arenenum, pakun teile faile oma PCB söövitamiseks.

Samm: alustamine ostsillaatoriga

Süntesaatori süda on Astable Multivibrator ahel, mis on valmistatud operatsioonivõimendiga. Internetist leiate väga pikki ja üksikasjalikke tuletisi selle toimimisest, kuid ma püüan selle toimimist lihtsamini selgitada.

Ostsillaator koosneb mõnest takistist ja ühest kondensaatorist.

Op-amp võrdlusahel on konfigureeritud Schmitti päästikuks, mis kasutab takistite R1 ja R2 positiivset tagasisidet hüstereesi genereerimiseks. See takistusvõrk on ühendatud võimendi väljundi ja mitteinverteeriva (+) sisendi vahel. Kui Vo (väljundpinge) on positiivse toitepiirkonna küllastunud, rakendatakse op-ampri mitteinverteerivale sisendile positiivne pinge. Samamoodi, kui Vo on negatiivse toitepiirkonnaga küllastunud, rakendatakse op-ampri mitteinverteerivale sisendile negatiivne pinge.

See pinge aeglaselt laeb ja tühjendab kondensaatori (-) sisendis Rf takisti kaudu. Oletame, et alustame op-ampri väljundiga positiivse küllastuspinge korral (+Vsat). Kondensaatorit laetakse ja selle pinge (Vc) tõuseb aeglaselt. Vahepeal moodustavad R1 ja R2 pingejaguri, mille pingeväljund (Vdiv) on stabiilse väärtusega kuskil väljundi küllastuspinge (+Vsat) ja 0 V vahel. Kui kondensaatori pinge ületab pingejaguri R1 ja R2 pinge, muudab op-amp oma oleku negatiivseks küllastuspingeks (-Vsat). Seejärel tühjendatakse kondensaator läbi Rf takisti, kuni selle pinge (Vc) on madalam kui R1 ja R2 jagajate pinge (Vdiv). Seejärel pöörab see oma oleku uuesti algolekusse (+Vsat). Ja nii edasi ja edasi.

See tekitab tegelikult ostsillaatori ruutlainepinge väljundpinge ja kui see on õige sagedusega, tekitab see helisignaali.

3. samm: sageduste arvutamine

Ostsillaatori sagedust saab arvutada ülaltoodud pildil oleva võrrandi abil.

Saate seda sünteesi häälestada mis iganes teile meeldib.

Tahtsin seda C -duuri skaalal häälestada - kõik klaveri valged klahvid. Sel moel pole "valesid" toone ja seda on lastele lihtne mängida.

Nii otsisin internetist konkreetsete toonide sageduste loendit ja otsustasin asja C4 -lt C5 -le häälestada.

Tegin vajaliku takisti arvutused. Tegin selle väljamõeldud ja arvutasin selle Matlabi (Octave) abil.

R1 ja R2 takisti jagaja jaoks valisin 22 k oomi takistid, kondensaatori jaoks 100 nF korgi.

Siin on kood, kui olete liiga laisk, et seda kalkulaatoriga käsitsi teha. Või võite lihtsalt kasutada pööratud võrrandit takisti käsitsi arvutamiseks.

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]; %sageduste loend

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

Siin on tulemused:

C4 = 17395 oomi

D4 = 15498 oomi

E4 = 13806 oomi

F4 = 13032 oomi

G4 = 11610 oomi

A4 = 10343 oomi

B4 = 9215 oomi

C5 = 8697 oomi

Muidugi oli mul vaja väärtused ümardada lähimate takisti väärtusteni. Kasutasin tavalist E12 takisti seeriat, mida harrastusosade kastis kõige sagedamini leidub. Kuna E12 takisti seeria on üsna jäme, kasutasin iga väärtuse jaoks 2 takistit järjestikku, et soovitud takistusele lähemale jõuda ja süntesaator on sel viisil paremini häälestatud.

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

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

F4 = 12k + 1k oomi

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

A4 = 10k + 330 oomi

B4 = 8,2k + 1k oomi

C5 = 8,2k + 470 oomi

4. samm: valmis ostsillaatori skeem

Siin on ostsillaatori osa skeem.

Üksikute klahvidega valite soovitud takistuse ja saate soovitud tooni.

See skeem selgitab, miks kuulete mitme klahvi korraga vajutamisel kõrgeid helisid. Mitut klahvi korraga vajutades ühendate paralleelselt rohkem takistite harusid ja ühendate need tõhusalt paralleelselt, vähendades kogutakistust. Väiksem takistus tekitab kõrgema tooni.

Samm: kõlarite võimendi

Kõlarivõimendit võiks teha veelgi lihtsamalt, kuid otsustasin teha tõelise AB klassi võimendilava.

Etapp koosneb PNP- ja NPN -transistoridest, haakekondensaatoritest ning kahest eelpingestustakist ja dioodist.

Väga elementaarne, kuid töötab hästi.

Võimendusastme ette panin helitugevuse reguleerimiseks 100k logaritmilise (audio) potentsiomeetri.

Kuna vooluahelas olev potentsiomeeter iseenesest lülitaks ostsillaatori tuuni välja (lisatud takistus), lõin selle ette op-amp puhvri, mis tekitab selle ees oleva vooluahela suure sisendtakistuse ja ahelate madala impedantsi seda.

Põhimõtteliselt on puhver võimendi, mille võimendus on 1.

Minu kasutatav opamp on TL072, millel on kaks võimendusahelat, nii et see on kõik, mida vajame.

6. samm: abiseadmed

Pildi vasakul küljel on sisendpistiku päised, kuhu ühendate toiteallika.

Neile järgnevad kaks dioodi, mis kaitsevad vooluahelat vale polaarsusega toiteallika juhusliku ühendamise eest.

Lisasin ka kaks valgusdioodi, mis näitavad iga elektriliini olemasolu.

Samm: täielik skeem

Siin on valmis skeem.

8. samm: toiteallikas

Vooluahel vajab sümmeetrilist toiteallikat.

Vaja on +12V ja -12V (ka 9V töötaks).

Kasutasin vana katkise tindiprinteri toiteallikat, kuna sellel olid +12V ja -12V rööpad (vt fotosid)

Kuid ülaltoodud skeemi abil saate teha ka sümmeetrilise +-12 V toiteallika ühest 24 V toiteallikast.

Kuid ärge unustage regulaatori 7812 külge paigaldada radiaatorit.

Või võite ühendada järjestikku kaks isoleeritud 12V toiteallikat.

9. samm: trükkplaat

Kui soovite oma PCB -sid söövitada, leiate faili printimiseks siit. Võtmete jaoks kasutasin 10x10mm nuppe.

Paljud inimesed tahtsid teada, kust leida kena suure korgiga nuppe. Siin õnnestus mul leida sarnaseid nuppe, mida saate klaviatuuri jaoks kasutada:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Need peaksid sobima ka leivalauale!

See on sidusettevõtte link - maksate sama hinda kui ilma lingita, kuid saan väikese vahendustasu, et saaksin tulevaste projektide jaoks rohkem komponente osta:)

Kondensaatori valija jaoks jootsin päise, et saaksin kiiresti kondensaatoreid vahetada.

Teisest küljest on vooluahel piisavalt lihtne, nii et saate selle leivalauale või jooteplaadi prototüüpimiseks kokku panna. Veelgi lihtsam oleks komponentide kallal nokitseda ja erinevaid efekte vahetada.

Kõlari jaoks taaskasutasin vana sisemise arvuti kõlari, tegin selle jaoks lihtsa 3D -trükitud korpuse.

10. samm: valmis

Nüüd on teie süntesaator tehtud ja peaksite sellega mängima mõningaid vingeid lugusid!

Loodetavasti teile õpetatav meeldis. Vaadake julgelt ka minu teisi juhendeid ja youtube videoid!

Mind saate jälgida Facebookis ja Instagramis

www.instagram.com/jt_makes_it

spoilerite jaoks, millega ma praegu tegelen, kulisside taga ja muud lisad!