Kahanga-hangang Analog Synthesizer / Organ na Gumagamit Lamang ng Mga Discrete Component: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Ang mga analog na synthesizer ay napaka-cool, ngunit medyo mahirap ring gawin.

Kaya't nais kong gawing simple ang isa, kaya't ang paggana nito ay madaling maunawaan.

Upang gumana ito, kailangan mo ng ilang pangunahing mga sub-circuit: Isang simpleng oscillator na may risistor na maaaring piliin ng oscillating frequency, ilang mga key, at isang pangunahing circuit ng amplifier.

Kung gumamit ka ng ilang mga conductive pad sa halip na mga pindutan ng itulak para sa mga key, maaari mong gawin ang iyong bersyon ng napaka-cool

Stylophone!

Sa itinuturo na ito matututunan natin kung paano ito gawin at malalaman natin kung paano ito gumagana.

Ang itinuturo ay inilaan para sa nagsisimula sa intermediate na mahilig sa electronics.

Hakbang 1: Kailangan ng Mga Tool

Kakailanganin mo ang isang soldering iron at ilang mga prototyping board, o maaari mo itong tipunin sa breadboard.

Kung ikaw ay medyo mas advanced, magbibigay ako ng mga file para sa pag-ukit ng iyong sariling PCB.

Hakbang 2: Simula Sa isang Oscillator

Ang puso ng synthesizer ay isang Astable Multivibrator circuit na ginawa gamit ang isang pagpapatakbo amplifier. Sa internet ay mahahanap mo ang napakahaba at detalyadong mga derivasyon ng operasyon nito, ngunit susubukan kong ipaliwanag ang pagtatrabaho nito sa isang mas simpleng paraan.

Ang oscillator ay binubuo ng ilang mga resistors at isang kapasitor.

Ang circuit ng op-amp na kumpara ay naka-configure bilang isang Schmitt gatilyo na gumagamit ng positibong feedback na ibinigay ng resistors R1 at R2 upang makabuo ng hysteresis. Ang resistive network na ito ay konektado sa pagitan ng output ng mga amplifier at hindi pag-invert (+) na input. Kapag ang Vo (output boltahe) ay puspos sa positibong supply rail, isang positibong boltahe ang inilalapat sa op-amp na non-inverting input. Gayundin, kapag ang Vo ay puspos sa negatibong supply rail, isang negatibong boltahe ang inilalapat sa op-amps na di-inverting na input.

Ang boltahe na ito ay dahan-dahang singilin at pinalalabas ang kapasitor sa (-) input sa pamamagitan ng Rf resistor. Hinahayaan nating magsimula tayo sa op-amps output sa positibong boltahe ng saturation (+ Vsat). Sinisingil ang capacitor at ang boltahe nito (Vc) ay dahan-dahang tumataas. Sa ibig sabihin ng oras R1 at R2 bumuo ng isang voltner divider kasama ang output ng boltahe (Vdiv) sa isang matatag na halaga sa isang lugar sa pagitan ng output saturation voltage (+ Vsat) at 0V. Kapag ang boltahe ng capacitor ay lumampas sa boltahe ng R1 at R2 voltage divider, ibinaliktad ng op-amp ang estado nito sa negatibong boltahe ng saturation (-Vsat). Pagkatapos ang capacitor ay pinalalabas sa pamamagitan ng Rf risistor hanggang sa ang boltahe nito (Vc) ay mas mababa kaysa sa R1 at R2 dividers voltage (Vdiv). Pagkatapos ay ibinalik muli nito ang estado nito sa paunang estado (+ Vsat). At iba pa.

Sa katunayan ito ay gumagawa ng boltahe ng output ng square-wave voltage oscillator at kung ito ay nasa tamang dalas, gumagawa ito ng isang naririnig na tono.

Hakbang 3: Kinakalkula ang Mga Frequency

Ang dalas ng oscillator ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng equation sa larawan sa itaas.

Maaari mong ibagay ang synth na ito kahit anong gusto mo.

Nais kong ibagay ito sa C major scale - lahat ng mga puting key sa piano. Sa ganitong paraan, walang mga "maling" tono at madaling maglaro para sa mga bata.

Kaya't hinanap ko sa online ang listahan ng mga frequency para sa mga tukoy na tono at nagpasya akong ibagay ang bagay mula sa C4 hanggang C5 note.

Ginawa ko ang mga kalkulasyon para sa kinakailangang risistor. Ginawa ko itong magarbong at kinakalkula ito sa Matlab (Octave).

Para sa R1 at R2 risistor divider pinili ko ang 22k ohm resistors, para sa capacitor na pinili ko ng 100nF cap.

Narito ang code kung ikaw ay masyadong tamad upang gawin ito sa pamamagitan ng kamay sa isang calculator. O maaari mo lamang gamitin ang flip equation para sa pagkalkula ng manu-manong risistor.

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]; % listahan ng mga frequency

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

Narito ang mga resulta:

C4 = 17395 ohm

D4 = 15498 ohm

E4 = 13806 ohm

F4 = 13032 ohm

G4 = 11610 ohm

A4 = 10343 ohm

B4 = 9215 ohm

C5 = 8697 ohm

Siyempre kailangan kong bilugan ang mga halaga sa pinakamalapit na mga halaga ng risistor. Gumamit ako ng karaniwang serye ng E12 risistor na kung saan ay ang pinaka-madalas na matatagpuan sa kahon ng mga bahagi ng libangan. Dahil ang serye ng E12 resistor ay medyo magaspang, gumamit ako ng 2 resistors sa serye para sa bawat halaga upang mas malapit sa nais na paglaban at ang synth ay magiging mas tune sa ganitong paraan.

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

Hakbang 4: Ang Tapos na Oscillator Schema

Narito ang eskematiko para sa bahagi ng oscillator.

Gamit ang mga indibidwal na mga susi, pinili mo ang nais na paglaban at ang nais na tono ay ginawa.

Ipinapaliwanag ng eskematiko na ito kung bakit nakakakuha ka ng mga mataas na tunog ng tunog kapag pinindot nang sabay-sabay ang maraming mga key. Sa pamamagitan ng pagpindot ng maramihang mga susi nang sabay-sabay, kumokonekta ka ng maraming mga sangay ng mga resistors nang kahanay at mabisang pagkonekta sa kanila nang kahanay, binabawasan ang kabuuang paglaban. Ang mas mababang paglaban ay gumagawa ng mas mataas na tono ng tono.

Hakbang 5: Ang Speaker Amplifier

Ang amplifier ng nagsasalita ay maaaring gawin nang mas simple, ngunit nagpasya akong gumawa ng isang tunay na yugto ng amplifier ng klase ng AB.

Ang yugto ay binubuo ng mga transistor ng PNP at NPN, mga capacitor ng pagkabit at dalawang bias resistors at diode.

Napaka-basic ngunit gumagana ito ng maayos.

Sa harap ng yugto ng amplifier naglalagay ako ng isang 100k logarithmic (audio) potentiometer para sa pag-aayos ng dami.

Dahil ang potensyomiter sa sarili nitong sa circuit ay mai-de-tune ang oscillator (idinagdag na paglaban), sinampal ko ang isang op-amp buffer sa harap nito na nagpapakilala ng mataas na paglaban sa pag-input para sa circuit sa harap nito at mababang impedance para sa mga circuit pagkatapos ito

Talaga ang isang buffer ay isang amplifier na may pakinabang na 1.

Ang ginagamit kong opamp ay TL072 na mayroong dalawang circuit ng amplifier dito, kaya't ito lang ang kailangan namin.

Hakbang 6: Auxilliary Stuff

Sa kaliwang bahagi ng imahe mayroong mga input ng header ng konektor, kung saan ikinonekta mo ang power supply.

Sinusundan sila ng dalawang diode na nagpoprotekta sa circuit para sa hindi sinasadyang koneksyon ng maling supply ng kuryente ng polarity.

Nagdagdag din ako ng dalawang LEDs para sa pagpapahiwatig ng pagkakaroon ng bawat linya ng kuryente.

Hakbang 7: Buong Skematika

Narito ang natapos na eskematiko.

Hakbang 8: Ang Power Supply

Ang circuit ay nangangailangan ng simetriko supply ng kuryente.

Kailangan mo ng + 12V at -12V (gagana rin ang 9V).

Gumamit ako ng ilang lumang supply ng kuryente mula sa isang sirang printer ng inkjet, dahil mayroon itong + 12V at -12V daang-bakal (tingnan ang mga larawan)

Ngunit maaari ka ring gumawa ng isang simetriko + -12V power supply mula sa isang solong 24V na gamit ang eskematiko sa itaas.

Ngunit huwag kalimutan na mag-mount ng heatsink sa 7812 regulator.

O maaari kang kumonekta sa serye ng dalawang nakahiwalay na 12V power supply.

Hakbang 9: Ang PCB

Kung nais mong mag-ukit ng iyong sariling mga PCB maaari mong makita ang file para sa pag-print dito. Gumamit ako ng 10x10mm pushbuttons para sa mga susi.

Maraming tao ang nais malaman kung saan makahanap ng mga pindutan na may magandang malaking takip. Dito ko nagawang maghanap ng mga katulad na pushbuttons na maaari mong gamitin para sa keyboard:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Dapat din silang magkasya sa isang breadboard!

Ito ay link ng kaakibat - nagbabayad ka ng parehong presyo na walang link, ngunit nakakakuha ako ng isang maliit na komisyon upang makabili ako ng maraming mga bahagi para sa mga darating na proyekto:)

Para sa tagapili ng capacitor, naghinang ako ng header upang mabilis kong mabago ang mga capacitor.

Sa kabilang panig, ang circuit ay sapat na simple upang maaari mo itong tipunin sa breadboard o isang prototyping solder board. Mas madali itong mag-tinker at palitan ang mga bahagi para sa iba't ibang mga epekto.

Para sa nagsasalita na nirecycle ko ang isang lumang panloob na PC speaker, gumawa ako ng isang simpleng 3D na naka-print na enclosure para dito.

Hakbang 10: Tapos Na

Ngayon ang iyong synth ay tapos na at dapat mong i-play ang ilang mga kahanga-hangang mga tunog kasama nito!

Inaasahan kong nagustuhan mo ang itinuro. Huwag mag-atubiling suriin ang aking iba pang mga itinuturo at mga video sa youtube!

Maaari mong sundin ako sa Facebook at Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

para sa mga spoiler sa kung ano ang kasalukuyang ginagawa ko, sa likod ng mga eksena at iba pang mga extra!