Synthesizer Analog / Organ yang Hebat Menggunakan Komponen Discrete sahaja: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Penyintesis analog sangat sejuk, tetapi juga sukar dibuat.

Oleh itu, saya ingin menjadikannya sesederhana mungkin, supaya fungsinya dapat difahami dengan mudah.

Untuk berfungsi, anda memerlukan beberapa sub-litar asas: Pengayun sederhana dengan frekuensi berayun perintang yang boleh dipilih, beberapa kekunci, dan litar penguat asas.

Sekiranya anda menggunakan beberapa pad konduktif dan bukannya butang tekan untuk kunci, anda boleh menjadikan versi anda sangat keren

Stylophone!

Dalam arahan ini kita akan belajar bagaimana membuatnya dan kita akan belajar bagaimana ia berfungsi.

Instruksional ini dimaksudkan untuk peminat elektronik pemula hingga menengah.

Langkah 1: Alat Diperlukan

Anda memerlukan besi pematerian dan beberapa papan prototaip, atau anda boleh memasangnya di papan roti.

Sekiranya anda sedikit lebih maju, saya akan memberikan fail untuk mengukir PCB anda sendiri.

Langkah 2: Bermula dengan Pengayun

Inti synthesizer adalah rangkaian Multivibrator Astable yang dibuat dengan penguat operasi. Di internet, anda akan mendapat hasil operasi yang sangat panjang dan terperinci, tetapi saya akan cuba menerangkan cara kerjanya dengan cara yang lebih mudah.

Pengayun terdiri daripada beberapa perintang dan satu kapasitor.

Litar pembanding op-amp dikonfigurasikan sebagai pencetus Schmitt yang menggunakan maklum balas positif yang diberikan oleh perintang R1 dan R2 untuk menghasilkan histeresis. Rangkaian resistif ini dihubungkan antara output penguat dan input bukan pembalik (+). Apabila Vo (voltan keluaran) tepu pada rel bekalan positif, voltan positif dikenakan pada input op-amp yang tidak terbalik. Begitu juga, apabila Vo tepu ke rel bekalan negatif, voltan negatif digunakan pada input op-amp yang tidak terbalik.

Voltan ini perlahan-lahan mengecas dan melepaskan kapasitor pada input (-) melalui perintang Rf. Katakan kita mulakan dengan output op-amp pada voltan tepu positif (+ Vsat). Kapasitor sedang dicas dan voltannya (Vc) perlahan-lahan meningkat. Pada masa yang sama R1 dan R2 membentuk pembahagi voltan dengan output voltannya (Vdiv) pada nilai stabil di suatu tempat antara voltan tepu output (+ Vsat) dan 0V. Apabila voltan kapasitor melebihi voltan pembahagi voltan R1 dan R2, op-amp membalikkan keadaannya ke voltan tepu negatif (-Vsat). Kemudian kapasitor dilepaskan melalui perintang Rf sehingga voltannya (Vc) lebih rendah daripada voltan pembahagi R1 dan R2 (Vdiv). Kemudian sekali lagi membalikkan keadaan ke keadaan awal (+ Vsat). Dan seterusnya dan seterusnya.

Ini sebenarnya menghasilkan voltan output voltan gelombang persegi pengayun dan jika frekuensi yang tepat, ia menghasilkan nada yang dapat didengar.

Langkah 3: Mengira Kekerapan

Frekuensi pengayun dapat dikira melalui persamaan dalam gambar di atas.

Anda boleh menyesuaikan synth ini mengikut keinginan anda.

Saya mahu menyesuaikannya dalam skala besar C - semua kunci putih di piano. Dengan cara ini, tidak ada nada "salah" dan senang bermain untuk anak-anak.

Oleh itu, saya mencari secara dalam talian senarai frekuensi untuk nada tertentu dan saya memutuskan untuk menyesuaikannya dari nota C4 hingga C5.

Saya membuat pengiraan untuk perintang yang diperlukan. Saya melakukannya dengan baik dan menghitungnya dengan Matlab (Octave).

Untuk pembahagi perintang R1 dan R2 saya memilih perintang 22k ohm, untuk kapasitor saya memilih topi 100nF.

Inilah kodnya jika anda terlalu malas melakukannya dengan menggunakan kalkulator. Atau anda boleh menggunakan persamaan terbalik untuk pengiraan perintang manual.

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]; % senarai frekuensi

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

Inilah hasilnya:

C4 = 17395 ohm

D4 = 15498 ohm

E4 = 13806 ohm

F4 = 13032 ohm

G4 = 11610 ohm

A4 = 10343 ohm

B4 = 9215 ohm

C5 = 8697 ohm

Sudah tentu saya perlu membundarkan nilai ke nilai perintang terdekat. Saya menggunakan siri perintang E12 standard yang paling sering dijumpai di kotak bahagian hobi. Oleh kerana siri perintang E12 cukup kasar, saya menggunakan 2 perintang secara bersiri untuk setiap nilai untuk mendekati rintangan yang diingini dan synth akan lebih selaras dengan cara ini.

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

Langkah 4: Skema Pengayun Selesai

Berikut adalah skema untuk bahagian pengayun.

Dengan kekunci individu, anda memilih rintangan yang dikehendaki dan nada yang dikehendaki dihasilkan.

Skema ini menerangkan mengapa anda mendapat suara bernada tinggi ketika menekan banyak kekunci sekaligus. Dengan menekan beberapa kekunci sekaligus, anda menyambungkan lebih banyak cabang perintang secara selari dan menghubungkannya secara berkesan selari, mengurangkan jumlah rintangan. Rintangan yang lebih rendah menghasilkan nada yang lebih tinggi.

Langkah 5: Penguat Speaker

Penguat pembesar suara dapat dilakukan dengan lebih sederhana, tetapi saya memutuskan untuk membuat tahap penguat kelas AB yang sebenarnya.

Tahap ini terdiri daripada transistor PNP dan NPN, kapasitor gandingan dan dua perintang bias dan dioda.

Sangat asas tetapi berfungsi dengan baik.

Di hadapan pentas penguat saya meletakkan potensiometer logaritma (audio) 100k untuk menyesuaikan kelantangan.

Oleh kerana potensiometer dengan sendirinya di litar akan menyahpacu osilator (rintangan tambahan), saya menampar penyangga op-amp di hadapannya yang memperkenalkan rintangan input tinggi untuk litar di hadapannya dan impedans rendah untuk litar selepas ia.

Pada dasarnya penyangga adalah penguat dengan keuntungan 1.

Opamp yang saya gunakan adalah TL072 yang mempunyai dua rangkaian penguat di dalamnya, jadi ini yang kita perlukan.

Langkah 6: Bahan Bantu

Di sebelah kiri gambar terdapat tajuk penyambung input, di mana anda menyambungkan bekalan kuasa.

Ia diikuti oleh dua diod yang melindungi litar untuk penyambungan bekalan kuasa kekutuban yang salah secara tidak sengaja.

Saya juga menambah dua LED untuk menunjukkan kehadiran setiap talian kuasa.

Langkah 7: Skematik Penuh

Berikut adalah skema selesai.

Langkah 8: Bekalan Kuasa

Litar memerlukan bekalan kuasa simetri.

Anda memerlukan + 12V dan -12V (9V juga berfungsi).

Saya menggunakan beberapa bekalan kuasa lama dari pencetak inkjet yang rosak, kerana ia mempunyai rel + 12V dan -12V (lihat gambar)

Tetapi anda juga boleh membuat bekalan kuasa simetri + -12V dari satu 24V tunggal menggunakan skema di atas.

Tetapi jangan lupa memasang heatsink ke pengatur 7812.

Atau anda boleh menyambung bekalan elektrik 12V terpencil dalam siri dua.

Langkah 9: PCB

Sekiranya anda ingin membuat PCB sendiri, anda boleh mendapatkan fail untuk dicetak di sini. Saya menggunakan butang tekan 10x10mm untuk kekunci.

Ramai orang ingin tahu di mana mencari butang dengan topi besar yang bagus. Di sini saya berjaya menemui butang tekan yang serupa yang boleh anda gunakan untuk papan kekunci:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Mereka juga harus dipasang di papan roti!

Ini adalah pautan afiliasi - anda membayar harga yang sama seperti tanpa pautan, tetapi saya mendapat komisen kecil sehingga saya dapat membeli lebih banyak komponen untuk projek yang akan datang:)

Untuk pemilih kapasitor, saya menyisipkan tajuk sehingga saya dapat menukar kapasitor dengan cepat.

Di sisi lain, litarnya cukup sederhana sehingga anda dapat memasangnya di papan roti atau papan pemateri prototaip. Lebih mudah untuk bermain-main dan menukar komponen untuk kesan yang berbeza.

Untuk pembesar suara saya mengitar semula pembesar suara PC dalaman lama, saya membuat penutup bercetak 3D yang ringkas untuknya.

Langkah 10: Selesai

Sekarang synth anda sudah selesai dan anda mesti memainkan lagu-lagu hebat dengannya!

Mudah-mudahan anda menyukai yang boleh dipelajari. Jangan ragu untuk memeriksa arahan dan video youtube saya yang lain!

Anda boleh mengikuti saya di Facebook dan Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

untuk spoiler mengenai apa yang sedang saya kerjakan, di sebalik tabir dan tambahan lain!