Страхотен аналогов синтезатор/орган, използващ само дискретни компоненти: 10 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Аналоговите синтезатори са много готини, но и доста трудни за правене.

Затова исках да направя един възможно най -прост, така че функционирането му да бъде лесно разбираемо.

За да работи, имате нужда от няколко основни подсхеми: Прост осцилатор с резистор, избираема осцилираща честота, няколко клавиша и основна схема на усилвателя.

Ако използвате някои проводими подложки вместо бутони за клавишите, можете да направите вашата версия на много готина

Стилофон!

В тази инструкция ще научим как да го направим и ще научим как работи.

Инструктажът е предназначен за начинаещи и средни ентусиасти по електроника.

Стъпка 1: Необходими инструменти

Ще ви е необходим поялник и няколко прототипни дъски или можете да го сглобите на дъската.

Ако сте малко по -напреднали, ще ви предоставя файлове за ецване на вашата собствена печатна платка.

Стъпка 2: Започнете с осцилатор

Сърцето на синтезатора е схема на стабилен мултивибратор, направена с операционен усилвател. В интернет ще намерите много дълги и подробни изводи за нейната работа, но ще се опитам да обясня работата й по по -прост начин.

Осцилаторът се състои от няколко резистора и един кондензатор.

Сравнителната схема на оп-усилвателя е конфигурирана като тригер на Шмит, който използва положителна обратна връзка, осигурена от резистори R1 и R2, за генериране на хистерезис. Тази резистивна мрежа е свързана между изхода на усилвателя и неинвертиращия (+) вход. Когато Vo (изходното напрежение) е наситено на положителната захранваща шина, положително напрежение се прилага към неинвертиращия вход на операционните усилватели. По същия начин, когато Vo е наситен към отрицателната захранваща шина, отрицателно напрежение се прилага към неинвертиращия вход на операционните усилватели.

Това напрежение бавно зарежда и разрежда кондензатора на входа (-) през Rf резистора. Да кажем, че започваме с изход на оп-усилватели при положително напрежение на насищане (+Vsat). Кондензаторът се зарежда и напрежението му (Vc) бавно нараства. Междувременно R1 и R2 образуват делител на напрежение с неговото изходно напрежение (Vdiv) при стабилна стойност някъде между изходното напрежение на насищане (+Vsat) и 0V. Когато напрежението на кондензатора надвишава напрежението на делителя на напрежение R1 и R2, оп-усилвателят инвертира състоянието си към отрицателно напрежение на насищане (-Vsat). След това кондензаторът се разрежда през Rf резистора, докато напрежението му (Vc) е по -ниско от напрежението на разделителите R1 и R2 (Vdiv). След това отново обръща състоянието си до първоначалното състояние (+Vsat). И така нататък и така нататък.

Това всъщност произвежда изходно напрежение на квадратно вълново напрежение на осцилатора и ако е с правилната честота, то произвежда звуков тон.

Стъпка 3: Изчисляване на честотите

Честотата на осцилатора може да бъде изчислена чрез уравнението на снимката по -горе.

Можете да настроите този синтезатор каквото искате.

Исках да го настроя в мажорна гама - всички бели клавиши на пианото. По този начин няма "грешни" тонове и е лесно да се играе за деца.

Затова потърсих онлайн списъка с честоти за конкретните тонове и реших да настроя нещо от C4 на C5 бележка.

Направих изчисленията за необходимия резистор. Направих го фантастично и го изчислих с Matlab (октава).

За резисторния делител R1 и R2 избрах 22k ома резистори, за кондензатора избрах 100nF капачка.

Ето кода, ако сте твърде мързеливи, за да го направите на ръка с калкулатор. Или можете просто да използвате обърнатото уравнение за ръчно изчисляване на резистора.

R1 = 220e3; R2 = 220e3;

ламбда = R1/(R1+R2);

С = 100е-9;

f = [261,63 293,66 329,63 349,23 392 440 493,88 523,25]; %списък на честотите

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

Ето резултатите:

C4 = 17395 ома

D4 = 15498 ома

E4 = 13806 ома

F4 = 13032 ома

G4 = 11610 ома

A4 = 10343 ома

B4 = 9215 ома

C5 = 8697 ома

Разбира се, трябваше да закръгля стойностите до най -близките стойности на резистора. Използвах стандартна серия резистори E12, която най -често се намира в кутията за части за хоби. Тъй като серията резистори E12 е доста груба, използвах 2 резистора последователно за всяка стойност, за да се доближа до желаното съпротивление и по този начин синтезаторът ще бъде по -добре настроен.

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

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

F4 = 12k + 1k ohm

G4 = 4,7 k + 6,8 k ома

A4 = 10k + 330 ома

B4 = 8.2k + 1k ohm

C5 = 8.2k + 470 ома

Стъпка 4: Готовата схема на осцилатора

Ето схемата за осцилаторна част.

С отделните бутони избирате желаната съпротива и се получава желаният тон.

Тази схема обяснява защо получавате високи звуци при натискане на няколко клавиша едновременно. Чрез натискане на няколко клавиша едновременно, вие свързвате повече клонове на резисторите паралелно и ефективно ги свързвате паралелно, намалявайки общото съпротивление. По -ниското съпротивление произвежда по -висок тон.

Стъпка 5: Усилвател на високоговорителите

Усилвателят на високоговорителите може да бъде направен още по -опростен, но реших да направя истински усилвател от клас AB.

Етапът се състои от PNP и NPN транзистори, свързващи кондензатори и два отклоняващи резистора и диоди.

Много елементарно, но работи добре.

Пред степента на усилвателя поставих 100k логаритмичен (аудио) потенциометър за регулиране на силата на звука.

Тъй като самият потенциометър във веригата ще детунира осцилатора (допълнително съпротивление), аз ударих буфер за оп-усилвател пред него, който въвежда високо входно съпротивление за веригата пред него и нисък импеданс за веригите след то.

По принцип буферът е усилвател с усилване 1.

Опампата, която използвам, е TL072, която има две усилвателни вериги, така че това е всичко, от което се нуждаем.

Стъпка 6: Спомагателни неща

От лявата страна на изображението има заглавки на входния конектор, където свързвате захранването.

Те са последвани от два диода, които защитават веригата за случайно свързване на захранването с неправилна полярност.

Добавих и два светодиода за индикация за наличието на всеки електропровод.

Стъпка 7: Пълна схема

Ето завършената схема.

Стъпка 8: Захранването

Веригата изисква симетрично захранване.

Имате нужда от +12V и -12V (9V също ще работи).

Използвах старо захранване от счупен мастилено -струен принтер, тъй като имаше релси +12V и -12V (вижте снимките)

Но можете също да направите симетрично захранване +-12V от едно 24V, като използвате схемата по-горе.

Но просто не забравяйте да монтирате радиатор към регулатора 7812.

Или можете да свържете последователно два изолирани 12V захранвания.

Стъпка 9: ПХБ

Ако искате да гравирате собствените си печатни платки, можете да намерите файла за печат тук. Използвах бутони 10x10 мм за ключовете.

Много хора искаха да знаят къде да намерят копчета с хубава голяма капачка. Тук успях да намеря подобни бутони, които можете да използвате за клавиатурата:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Те също трябва да се поберат на макет!

Това е партньорска връзка - плащате същата цена като без връзката, но получавам малка комисионна, за да мога да купя още компоненти за предстоящите проекти:)

За селектора на кондензатора запоявах заглавката, за да мога бързо да сменя кондензаторите.

От другата страна, схемата е достатъчно проста, така че можете да я сглобите върху макетната платка или прототипиращата дъска за спойка. Би било още по -лесно да се занимавате и да разменяте компонентите за различни ефекти.

За високоговорителя, който рециклирах стар вътрешен високоговорител за компютър, направих обикновен 3D принтиран корпус за него.

Стъпка 10: Готово

Сега вашият синтезатор е свършен и трябва да пуснете няколко страхотни мелодии с него!

Надявам се инструкцията да ви е харесала. Чувствайте се свободни да проверите другите ми инструкции и видеоклипове в YouTube!

Можете да ме следвате във Facebook и Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

за спойлери върху това, върху което работя в момента, зад кулисите и други екстри!