Fantastiese analoog sintetiseerder/orrel wat slegs diskrete komponente gebruik: 10 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Analoog sintetiseerders is baie cool, maar ook redelik moeilik om te maak.

Ek wou dus een so eenvoudig as moontlik maak, sodat die werking daarvan maklik verstaanbaar is.

Om dit te laat werk, benodig u 'n paar basiese sub-stroombane: 'n Eenvoudige ossillator met 'n weerstand-kiesbare ossillerende frekwensie, 'n paar sleutels en 'n basiese versterkerkring.

As u 'n paar geleidende pads gebruik in plaas van die knoppies vir die sleutels, kan u u weergawe van die baie cool maak

Stylofoon!

In hierdie instruksies sal ons leer hoe om dit te maak en hoe dit werk.

Die instruksies is bedoel vir beginners tot intermediêre elektronika -entoesiaste.

Stap 1: Gereedskap benodig

U benodig 'n soldeerbout en 'n paar prototipe borde, of u kan dit op die broodbord monteer.

As u 'n bietjie meer gevorderd is, verskaf ek lêers om u eie PCB te ets.

Stap 2: Begin met 'n ossillator

Die hart van die sintetiseerder is 'n Astable Multivibrator -kring met 'n operasionele versterker. Op die internet vind u baie lang en gedetailleerde afleidings van die werking daarvan, maar ek sal probeer om die werking daarvan op 'n eenvoudiger manier te verduidelik.

Die ossillator bestaan uit 'n paar weerstande en een kapasitor.

Die op-amp-vergelykingskring is opgestel as 'n Schmitt-sneller wat positiewe terugvoer gebruik deur weerstande R1 en R2 om histerese te genereer. Hierdie weerstandbiedende netwerk is verbind tussen die versterkers se uitset en die nie-omkerende (+) invoer. As Vo (uitgangsspanning) versadig is by die positiewe toevoerrail, word 'n positiewe spanning toegepas op die op-amp-nie-omkeer-ingang. Op dieselfde manier, wanneer Vo versadig is met die negatiewe toevoerrail, word 'n negatiewe spanning toegepas op die op-amp se nie-omkerende ingang.

Hierdie spanning laai en ontlaai die kapasitor stadig by die (-) ingang deur die Rf-weerstand. Kom ons sê dat ons begin met op-amp-uitset by positiewe versadigingsspanning (+Vsat). Die kondensator word gelaai en sy spanning (Vc) styg stadig. In die tussentyd vorm R1 en R2 'n spanningsverdeler met sy spanningsuitset (Vdiv) teen 'n stabiele waarde tussen die versadigingsspanning (+Vsat) en 0V. As die kondensatorspanning die spanning van die R1 en R2 spanningsverdeler oorskry, verander die op-amp sy toestand na negatiewe versadigingsspanning (-Vsat). Dan word die kapasitor deur die Rf -weerstand ontlaai totdat sy spanning (Vc) laer is as die R1- en R2 -verdelerspanning (Vdiv). Dan draai dit weer sy toestand na die aanvanklike toestand (+Vsat). En so aan en aan.

Dit produseer eintlik die uitsetspanning van die ossillator in die vierkantsgolf, en as dit op die regte frekwensie is, lewer dit 'n hoorbare toon.

Stap 3: Berekening van die frekwensies

Die ossillatorfrekwensie kan bereken word deur die vergelyking op die foto hierbo.

U kan hierdie synth instel wat u wil.

Ek wou dit in C majeur toon - al die wit sleutels op die klavier. Op hierdie manier is daar geen 'verkeerde' toon nie, en dit is maklik om vir kinders te speel.

Dus het ek aanlyn gesoek na die lys met frekwensies vir die spesifieke toon en ek het besluit om die ding van C4 na C5 noot af te stem.

Ek het die berekeninge gemaak vir die benodigde weerstand. Ek het dit fyn gedoen en dit bereken met Matlab (Octave).

Vir die R1 en R2 weerstandsverdeler het ek 22k ohm weerstande gekies, vir die kapasitor het ek 'n 100nF -kap gekies.

Hier is die kode as u te lui is om dit met die hand met 'n sakrekenaar te doen. Of u kan net die omgekeerde vergelyking gebruik vir die handmatige weerstandberekening.

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]; %lys van frekwensies

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

Hier is die uitslae:

C4 = 17395 ohm

D4 = 15498 ohm

E4 = 13806 ohm

F4 = 13032 ohm

G4 = 11610 ohm

A4 = 10343 ohm

B4 = 9215 ohm

C5 = 8697 ohm

Natuurlik moes ek die waardes afrond tot die naaste weerstandswaardes. Ek het 'n standaard E12 -weerstandsreeks gebruik, wat die meeste voorkom in die vakjiedoos. Omdat die E12 -weerstandsreeks redelik grof is, het ek vir elke waarde 2 weerstande in serie gebruik om nader aan die gewenste weerstand te kom, en die sint sal meer op hierdie manier pas.

C4 = 2.2k + 15k ohm D4 = 15k + 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

Stap 4: Die voltooide ossillatorskema

Hier is die skema vir die ossillatordeel.

Met die individuele sleutels kies u die gewenste weerstand en word die gewenste toon geproduseer.

Hierdie skematiese uiteensetting verduidelik waarom u hoë klanke kry as u verskeie sleutels tegelyk druk. Deur op verskeie sleutels tegelyk te druk, verbind u meer takke van die weerstande parallel en verbind dit effektief parallel, wat die totale weerstand verminder. Laer weerstand lewer 'n hoër toon.

Stap 5: Die luidsprekerversterker

Die luidsprekerversterker kan nog eenvoudiger gedoen word, maar ek het besluit om 'n ware versterker van die AB -klas te maak.

Die fase bestaan uit PNP- en NPN -transistors, koppelingskondensators en twee voorspanningsweerstanden en diodes.

Baie basies, maar dit werk goed.

Voor die versterkerstadium sit ek 'n 100k logaritmiese (klank) potensiometer om die volume aan te pas.

Omdat die potensiometer op sy eie in die stroombaan die ossillator sou verstel (ekstra weerstand), het ek 'n op-amp buffer voor dit geslaan wat 'n hoë insetweerstand vir die stroombaan voor dit inbring en 'n lae impedansie vir die stroombane na Dit.

Eintlik is 'n buffer 'n versterker met 'n versterking van 1.

Die opamp wat ek gebruik, is TL072 wat twee versterkerbane bevat, so dit is al wat ons nodig het.

Stap 6: Hulpmiddels

Aan die linkerkant van die prent is daar die ingangskoppe, waar u die kragtoevoer aansluit.

Hulle word gevolg deur twee diodes wat die kring beskerm teen toevallige aansluiting van die verkeerde polariteitstoevoer.

Ek het ook twee LED's bygevoeg om die teenwoordigheid van elke kraglyn aan te dui.

Stap 7: Volledige skema

Hier is die voltooide skema.

Stap 8: Die kragtoevoer

Die kring benodig simmetriese kragtoevoer.

U benodig +12V en -12V (9V sal ook werk).

Ek het 'n ou kragtoevoer van 'n stukkende inkjetprinter gebruik, aangesien dit +12V en -12V relings gehad het (sien die foto's)

Maar u kan ook 'n simmetriese +-12V kragtoevoer maak uit 'n enkele 24V met behulp van die skema hierbo.

Maar moenie vergeet om 'n heatsink aan die 7812 -reguleerder te monteer nie.

Of u kan twee geïsoleerde 12V -kragtoevoer in reeks twee aansluit.

Stap 9: Die PCB

As u daarvan hou om u eie PCB's te ets, kan u die lêer hier vind om te druk. Ek het 10x10mm drukknoppies vir die sleutels gebruik.

Baie mense wou weet waar om knoppies met 'n mooi groot pet te kry. Hier kon ek soortgelyke drukknoppies vind wat u vir die sleutelbord kan gebruik:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Hulle moet ook op 'n broodbord pas!

Dit is 'n aangeslote skakel - u betaal dieselfde prys as sonder die skakel, maar ek kry 'n klein kommissie sodat ek meer komponente vir toekomstige projekte kan koop:)

Vir die kapasitorkeuse het ek die kop soldeer sodat ek die kapasitors vinnig kan verander.

Aan die ander kant is die stroombaan eenvoudig genoeg sodat u dit op die broodbord of 'n prototipe soldeerbord kan monteer. Dit sou nog makliker wees om aan die komponente te dink en dit vir verskillende effekte te verwissel.

Vir die luidspreker wat ek 'n ou interne rekenaarluidspreker herwin het, het ek 'n eenvoudige 3D -bedrukte omhulsel daarvoor gemaak.

Stap 10: Klaar

Nou is u synth klaar en u moet 'n paar wonderlike liedjies daarmee speel!

Hoop jy het van die instruksies gehou. Kyk gerus na my ander instruksies en YouTube -video's!

U kan my volg op Facebook en Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

vir spoilers oor waaraan ek tans besig is, agter die skerms en ander ekstras!