Mahtava analoginen syntetisaattori/urut, jotka käyttävät vain erillisiä komponentteja: 10 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Analogiset syntetisaattorit ovat erittäin siistejä, mutta myös melko vaikeita valmistaa.

Joten halusin tehdä sellaisen mahdollisimman yksinkertaiseksi, jotta sen toiminta voi olla helposti ymmärrettävää.

Jotta se toimisi, tarvitset muutamia perusalipiirejä: Yksinkertainen oskillaattori, jossa on vastuksella valittava värähtelytaajuus, joitain näppäimiä ja perusvahvistinpiiri.

Jos käytät joitakin johtavia tyynyjä painikkeiden sijasta näppäimille, voit tehdä versiosi erittäin viileäksi

Stylophone!

Tässä ohjeessa opimme tekemään sen ja opimme, miten se toimii.

Ohje on tarkoitettu aloittelijoille ja keskitason elektroniikan harrastajille.

Vaihe 1: Tarvittavat työkalut

Tarvitset juotosraudan ja joitain prototyyppilautoja, tai voit koota sen leipälevylle.

Jos olet hieman kehittyneempi, annan tiedostoja oman piirilevyn syövyttämiseksi.

Vaihe 2: Aloita oskillaattorilla

Syntetisaattorin sydän on Astable Multivibrator -piiri, joka on valmistettu operaatiovahvistimella. Internetistä löydät erittäin pitkiä ja yksityiskohtaisia johdannaisia sen toiminnasta, mutta yritän selittää sen toiminnan yksinkertaisemmalla tavalla.

Oskillaattori koostuu muutamasta vastuksesta ja yhdestä kondensaattorista.

Op-amp-vertailupiiri on konfiguroitu Schmitt-liipaisimeksi, joka käyttää vastuksen R1 ja R2 positiivista palautetta hystereesin luomiseksi. Tämä resistiivinen verkko on kytketty vahvistimien lähdön ja ei-invertoivan (+) tulon väliin. Kun Vo (lähtöjännite) on kyllästetty positiivisessa syöttökiskossa, positiivinen jännite syötetään op-vahvistimien ei-invertoivaan tuloon. Samoin, kun Vo on kyllästetty negatiiviseen syöttökiskoon, negatiivinen jännite kohdistetaan op-vahvistimien ei-invertoivaan tuloon.

Tämä jännite lataa ja purkaa hitaasti kondensaattorin (-) tulossa Rf-vastuksen kautta. Oletetaan, että aloitamme op-vahvistimien lähdöllä positiivisella kyllästysjännitteellä (+Vsat). Kondensaattoria ladataan ja sen jännite (Vc) nousee hitaasti. Samaan aikaan R1 ja R2 muodostavat jännitteenjakajan, jonka jännitelähtö (Vdiv) on vakaalla arvolla jonnekin lähtö kyllästysjännitteen (+Vsat) ja 0V välillä. Kun kondensaattorin jännite ylittää jännitteenjakajan R1 ja R2 jännitteen, op-amp muuttaa tilansa negatiiviseksi kyllästysjännitteeksi (-Vsat). Sitten kondensaattoria puretaan Rf -vastuksen kautta, kunnes sen jännite (Vc) on pienempi kuin jakajien R1 ja R2 jännite (Vdiv). Sitten se kääntää tilansa uudelleen alkutilaan (+Vsat). Ja niin edelleen ja edelleen.

Tämä itse asiassa tuottaa oskillaattorin neliöaaltojännitteen lähtöjännitteen ja jos se on oikealla taajuudella, se tuottaa äänimerkin.

Vaihe 3: Taajuuksien laskeminen

Oskillaattorin taajuus voidaan laskea yllä olevan kuvan yhtälön avulla.

Voit virittää tämän syntetisaattorin haluamallasi tavalla.

Halusin virittää sen C -duurossa - kaikki pianon valkoiset näppäimet. Tällä tavalla ei ole "vääriä" ääniä ja sitä on helppo soittaa lapsille.

Joten etsin verkosta taajuuksien luetteloa tietyille äänille ja päätin virittää asian C4: stä C5 -muistiinpanoon.

Tein tarvittavan vastuksen laskelmat. Tein sen hienosti ja laskin sen Matlabin (Octave) kanssa.

R1- ja R2 -vastuksenjakajaksi valitsin 22 k ohmin vastukset, kondensaattorille 100 nF: n korkin.

Tässä on koodi, jos olet liian laiska tekemään sen käsin laskimella. Tai voit käyttää vain käännettävää yhtälöä manuaaliseen vastuksen laskemiseen.

R1 = 220e3; R2 = 220e3;

lambda = R1/(R1+R2);

C = 100e-9;

f = [261,63 293,66 329,63 349,23 392440 493,88 523,25]; %luettelo taajuuksista

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

Tässä tulokset:

C4 = 17395 ohmia

D4 = 15498 ohmia

E4 = 13806 ohmia

F4 = 13032 ohmia

G4 = 11610 ohmia

A4 = 10343 ohmia

B4 = 9215 ohmia

C5 = 8697 ohmia

Tietenkin minun piti pyöristää arvot lähimpiin vastusarvoihin. Käytin tavallista E12 -vastussarjaa, joka on useimmiten harrastusosien laatikossa. Koska E12 -vastussarja on melko karkea, käytin 2 vastusta sarjassa kullekin arvolle päästäkseni lähemmäksi haluttua vastusta ja syntetisaattori on paremmin viritetty tällä tavalla.

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

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

F4 = 12 k + 1 k ohmia

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

A4 = 10k + 330 ohmia

B4 = 8,2 k + 1 k ohmia

C5 = 8,2 k + 470 ohmia

Vaihe 4: Valmiiden oskillaattorikaavio

Tässä on kaavio oskillaattorin osasta.

Yksittäisillä näppäimillä valitset halutun vastuksen ja saat halutun äänen.

Tämä kaavio selittää, miksi saat korkeita ääniä, kun painat useita näppäimiä kerralla. Painamalla useita näppäimiä kerralla kytket enemmän vastuksen haaroja rinnakkain ja yhdistävät ne tehokkaasti rinnakkain, mikä vähentää kokonaisvastusta. Pienempi vastus tuottaa korkeamman sävyn.

Vaihe 5: Kaiuttimen vahvistin

Kaiutinvahvistimen voisi tehdä vieläkin yksinkertaisemmaksi, mutta päätin tehdä todellisen AB -luokan vahvistinvaiheen.

Vaihe koostuu PNP- ja NPN -transistoreista, kytkentäkondensaattoreista ja kahdesta esijännitevastuksesta ja diodista.

Hyvin perus, mutta se toimii hyvin.

Vahvistinvaiheen eteen laitoin 100k logaritminen (audio) potentiometri äänenvoimakkuuden säätämiseksi.

Koska potentiometri yksinään piirissä purkaisi oskillaattorin virityksen (lisätty vastus), löin sen eteen op-amp-puskurin, joka tuo suuren tulovastuksen sen edessä olevalle piirille ja pienen impedanssin piireille sen jälkeen se.

Pohjimmiltaan puskuri on vahvistin, jonka vahvistus on 1.

Käyttämäni opamp on TL072, jossa on kaksi vahvistinpiiriä, joten tämä on kaikki mitä tarvitsemme.

Vaihe 6: Aputavarat

Kuvan vasemmalla puolella on tuloliitännän otsikot, joihin kytket virtalähteen.

Niiden perässä on kaksi diodia, jotka suojaavat piiriä väärän napaisuuden virtalähteen vahingossa tapahtuvalle kytkemiselle.

Lisäsin myös kaksi merkkivaloa kunkin sähkölinjan läsnäolon osoittamiseksi.

Vaihe 7: Täysi kaavio

Tässä on valmis kaavio.

Vaihe 8: Virtalähde

Piiri vaatii symmetrisen virtalähteen.

Tarvitset +12V ja -12V (9V toimisi myös).

Käytin rikkinäisen mustesuihkutulostimen vanhaa virtalähdettä, koska siinä oli +12V ja -12V kiskot (katso kuvat)

Mutta voit myös tehdä symmetrisen +-12 V virtalähteen yhdestä 24 V: n virtalähteestä yllä olevan kaavion avulla.

Mutta älä unohda asentaa jäähdytyselementtiä 7812 -säätimeen.

Tai voit kytkeä sarjaan kaksi eristettyä 12 V: n virtalähdettä.

Vaihe 9: Piirilevy

Jos haluat syövyttää omia piirilevyjäsi, löydät tiedoston tulostettavaksi täältä. Käytin avaimissa 10x10mm painikkeita.

Monet ihmiset halusivat tietää, mistä löytää napit, joissa on mukava iso korkki. Täältä onnistuin löytämään samanlaisia painikkeita, joita voit käyttää näppäimistöön:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Niiden pitäisi mahtua myös leipälautaan!

Tämä on kumppanilinkki - maksat saman hinnan kuin ilman linkkiä, mutta saan pienen palkkion, jotta voin ostaa lisää komponentteja tuleviin projekteihin:)

Kondensaattorin valitsimelle juotin otsikon, jotta voin vaihtaa kondensaattorit nopeasti.

Toisaalta piiri on riittävän yksinkertainen, joten voit koota sen leipälevylle tai juotoslevyn prototyypille. Olisi vieläkin helpompaa käsitellä ja vaihtaa komponentteja eri tehosteisiin.

Kaiuttimelle kierrätin vanhan sisäisen PC -kaiuttimen, tein sille yksinkertaisen 3D -painetun kotelon.

Vaihe 10: Valmis

Nyt syntetisaattori on valmis ja sinun pitäisi soittaa mahtavia kappaleita sen kanssa!

Toivottavasti pidit ohjeesta. Katso rohkeasti muut ohjeeni ja youtube -videoni!

Voit seurata minua Facebookissa ja Instagramissa

www.instagram.com/jt_makes_it

spoilereille siitä, mitä parhaillaan työskentelen, kulissien takana ja muita lisäosia!