Fantastisk analog syntese/organ som bare bruker diskrete komponenter: 10 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Analoge synthesizere er veldig kule, men også ganske vanskelige å lage.

Så jeg ønsket å gjøre en så enkel som den kan bli, så funksjonen kan være lett å forstå.

For at det skal fungere, trenger du noen få grunnleggende sub-kretser: En enkel oscillator med motstand som kan velges oscillerende frekvens, noen taster og en grunnleggende forsterkerkrets.

Hvis du bruker noen ledende pads i stedet for trykknapper for tastene, kan du gjøre din versjon av den veldig kule

Stylofon!

I denne instruksen vil vi lære å lage det, og vi vil lære hvordan det fungerer.

Den instruerbare er ment for nybegynnere til mellomliggende elektronikkentusiaster.

Trinn 1: Nødvendige verktøy

Du trenger et loddejern og noen prototypebrett, eller du kan montere det på brødbrettet.

Hvis du er litt mer avansert, vil jeg levere filer for etsing av din egen PCB.

Trinn 2: Start med en oscillator

Hjertet i synthesizeren er en Astable Multivibrator -krets laget med en operasjonsforsterker. På internett finner du veldig lange og detaljerte avledninger av driften, men jeg skal prøve å forklare hvordan den fungerer på en mer enkel måte.

Oscillatoren består av noen få motstander og en kondensator.

Op-amp-sammenligningskretsen er konfigurert som en Schmitt-trigger som bruker positiv tilbakemelding fra motstandene R1 og R2 for å generere hysterese. Dette resistive nettverket er koblet mellom forsterkerens utgang og ikke-inverterende (+) inngang. Når Vo (utgangsspenning) er mettet på den positive forsyningsskinnen, tilføres en positiv spenning til op-ampere ikke-inverterende inngang. På samme måte, når Vo er mettet til den negative forsyningsskinnen, tilføres en negativ spenning til op-ampere ikke-inverterende inngang.

Denne spenningen lader og tømmer sakte kondensatoren ved (-) inngangen gjennom Rf-motstanden. La oss si at vi starter med op-ampere-utgang ved positiv metningsspenning (+Vsat). Kondensatoren lades og spenningen (Vc) stiger sakte. I mellomtiden danner R1 og R2 en spenningsdeler med spenningsutgang (Vdiv) til en stabil verdi et sted mellom utmettingsspenning (+Vsat) og 0V. Når kondensatorspenningen overskrider spenningen til spenningsdeleren R1 og R2, inverterer op-amperen tilstanden til negativ metningsspenning (-Vsat). Deretter tømmes kondensatoren gjennom Rf -motstanden til spenningen (Vc) er lavere enn R1- og R2 -delerspenningen (Vdiv). Deretter vender den igjen tilstanden til utgangstilstanden (+Vsat). Og så videre.

Dette produserer faktisk oscillatorens utgangsspenning i firkantbølge, og hvis den har riktig frekvens, gir den en hørbar tone.

Trinn 3: Beregning av frekvensene

Oscillatorfrekvensen kan beregnes via ligningen på bildet ovenfor.

Du kan stille denne synthen hva du vil.

Jeg ønsket å stille den i C -dur skala - alle de hvite tastene på pianoet. På denne måten er det ingen "feil" toner, og det er lett å spille for barn.

Så jeg søkte på nettet etter listen over frekvenser for de spesifikke tonene, og jeg bestemte meg for å stille tingen fra C4 til C5 notat.

Jeg gjorde beregningene for den nødvendige motstanden. Jeg gjorde det fancy og beregnet det med Matlab (Octave).

For R1 og R2 motstandsdeleren valgte jeg 22k ohm motstander, for kondensatoren valgte jeg 100nF cap.

Her er koden hvis du er for lat til å gjøre det for hånd med en kalkulator. Eller du kan bare bruke den vendte ligningen for den manuelle motstandsberegningen.

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]; %frekvensliste

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

Her er resultatene:

C4 = 17395 ohm

D4 = 15498 ohm

E4 = 13806 ohm

F4 = 13032 ohm

G4 = 11610 ohm

A4 = 10343 ohm

B4 = 9215 ohm

C5 = 8697 ohm

Selvfølgelig måtte jeg runde verdiene til nærmeste motstandsverdier. Jeg brukte standard E12 motstandsserie som er den oftest funnet i boksen for hobbydeler. Fordi E12 -motstandsserien er ganske grov, brukte jeg 2 motstander i serie for hver verdi for å komme nærmere ønsket motstand, og synthen vil være mer i harmoni på denne måten.

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

Trinn 4: Den ferdige oscillatorskjemaet

Her er skjematisk for oscillatordel.

Med de enkelte tastene velger du ønsket motstand og ønsket tone blir produsert.

Denne skjematikken forklarer hvorfor du får høy lyd når du trykker på flere taster samtidig. Ved å trykke flere taster samtidig, kobler du flere grener av motstandene parallelt og effektivt kobler dem parallelt, noe som reduserer den totale motstanden. Lavere motstand gir høyere tonehøyde.

Trinn 5: Høyttalerforsterkeren

Høyttalerforsterkeren kan gjøres enda enklere, men jeg bestemte meg for å lage et ekte forsterkerstadium i AB -klassen.

Scenen består av PNP- og NPN -transistorer, koblingskondensatorer og to forspenningsmotstander og dioder.

Veldig grunnleggende, men det fungerer bra.

Foran forsterkerstadiet satte jeg et 100k logaritmisk (lyd) potensiometer for å justere volumet.

Fordi potensiometeret alene i kretsen ville avstille oscillatoren (ekstra motstand), slo jeg en op-amp-buffer foran den som introduserer høy inngangsmotstand for kretsen foran den og lav impedans for kretsene etter den.

I utgangspunktet er en buffer en forsterker med en forsterkning på 1.

Opampen jeg bruker er TL072 som har to forsterkerkretser i den, så dette er alt vi trenger.

Trinn 6: Hjelpestoffer

På venstre side av bildet er det inngangskontaktoverskrifter, der du kobler til strømforsyningen.

De blir fulgt av to dioder som beskytter kretsen for utilsiktet tilkobling av feil polaritet.

Jeg har også lagt til to lysdioder for å indikere tilstedeværelsen av hver kraftledning.

Trinn 7: Fullskjematisk

Her er den ferdige skjematikken.

Trinn 8: Strømforsyningen

Kretsen krever symmetrisk strømforsyning.

Du trenger +12V og -12V (9V vil også fungere).

Jeg brukte en gammel strømforsyning fra en ødelagt blekkskriver, siden den hadde +12V og -12V skinner (se bildene)

Men du kan også lage en symmetrisk +-12V strømforsyning fra en enkelt 24V ved hjelp av skjemaet ovenfor.

Men ikke glem å montere en kjøleribbe til regulatoren 7812.

Eller du kan koble i serie to isolerte 12V strømforsyninger.

Trinn 9: PCB

Hvis du liker å etse dine egne PCB -er, kan du finne filen for utskrift her. Jeg brukte 10x10mm trykknapper for tastene.

Mange ville vite hvor de kan finne knapper med en fin stor hette. Her klarte jeg å finne lignende trykknapper du kan bruke til tastaturet:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

De bør også passe på et brødbrett!

Dette er en tilknyttet lenke - du betaler samme pris som uten lenken, men jeg får en liten provisjon slik at jeg kan kjøpe flere komponenter for prosjekter som kommer:)

For kondensatorvelgeren loddet jeg overskriften slik at jeg raskt kan bytte kondensatorer.

På den andre siden er kretsen enkel nok til at du kan montere den på brødbrettet eller et prototypende loddebrett. Det ville være enda enklere å tinker med og bytte komponentene for forskjellige effekter.

For høyttaleren resirkulerte jeg en gammel intern PC -høyttaler, jeg laget et enkelt 3D -trykt kabinett for den.

Trinn 10: Ferdig

Nå er synthen din ferdig, og du bør spille noen fantastiske låter med den!

Håper du likte det instruerbare. Sjekk gjerne mine andre instrukser og youtube -videoer!

Du kan følge meg på Facebook og Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

for spoilere på det jeg jobber med, bak kulissene og andre statister!