Awesome Analog Synthesizer/Organ Brug kun diskrete komponenter: 10 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Analoge synthesizere er meget seje, men også ret vanskelige at lave.

Så jeg ville lave en så enkel som den kan blive, så dens funktion let kan forstås.

For at det skal fungere, har du brug for et par grundlæggende underkredsløb: En simpel oscillator med en oscillerende frekvens, der kan vælges modstand, nogle taster og et grundlæggende forstærkerkredsløb.

Hvis du bruger nogle ledende puder i stedet for trykknapper til tasterne, kan du lave din version af den meget seje

Stylofon!

I denne instruktive vil vi lære at lave det, og vi vil lære, hvordan det fungerer.

Den instruerbare er beregnet til begyndere til mellemliggende elektronikentusiaster.

Trin 1: Nødvendige værktøjer

Du skal bruge et loddejern og nogle prototyper, eller du kan samle det på brødbrættet.

Hvis du er lidt mere avanceret, vil jeg levere filer til ætsning af dit eget printkort.

Trin 2: Start med en oscillator

Hjertet i synthesizeren er et Astable Multivibrator -kredsløb lavet med en operationsforstærker. På internettet finder du meget lange og detaljerede afledninger af dets drift, men jeg vil forsøge at forklare, hvordan det fungerer på en mere enkel måde.

Oscillatoren består af et par modstande og en kondensator.

Op-amp-sammenligningskredsløbet er konfigureret som en Schmitt-trigger, der bruger positiv feedback fra modstandene R1 og R2 til at generere hysterese. Dette resistive netværk er forbundet mellem forstærkerens output og ikke-inverterende (+) input. Når Vo (udgangsspænding) er mættet ved den positive forsyningsskinne, påføres en positiv spænding på op-ampere ikke-inverterende indgang. På samme måde, når Vo er mættet til den negative forsyningsskinne, påføres en negativ spænding på op-ampere ikke-inverterende input.

Denne spænding oplader og aflader langsomt kondensatoren ved (-) input via Rf-modstanden. Lad os sige, at vi starter med op-ampere-output ved positiv mætningsspænding (+Vsat). Kondensatoren oplades, og dens spænding (Vc) stiger langsomt. I mellemtiden danner R1 og R2 en spændingsdeler med dens spændingsudgang (Vdiv) til en stabil værdi et sted mellem udgangsmætningsspænding (+Vsat) og 0V. Når kondensatorspændingen overstiger spændingen på R1- og R2-spændingsdeleren, inverterer op-amperen sin tilstand til negativ mætningsspænding (-Vsat). Derefter aflades kondensatoren gennem Rf -modstanden, indtil dens spænding (Vc) er lavere end R1- og R2 -dividerspændingen (Vdiv). Derefter vender den igen sin tilstand til den oprindelige tilstand (+Vsat). Og så videre og så videre.

Dette producerer faktisk oscillatorens firkantbølgespændingsudgangsspænding, og hvis den har den rigtige frekvens, producerer den en hørbar tone.

Trin 3: Beregning af frekvenser

Oscillatorfrekvensen kan beregnes via ligningen på billedet ovenfor.

Du kan indstille denne synth, hvad du vil.

Jeg ville stemme den i C -dur skala - alle de hvide taster på klaveret. På denne måde er der ingen "forkerte" toner, og det er let at spille for børn.

Så jeg søgte online efter listen over frekvenser for de specifikke toner, og jeg besluttede at stille tingen fra C4 til C5 note.

Jeg lavede beregningerne for den nødvendige modstand. Jeg gjorde det fancy og beregnede det med Matlab (Octave).

Til R1- og R2 -modstandsdeleren valgte jeg 22k ohm modstande, til kondensatoren valgte jeg 100nF cap.

Her er koden, hvis du er for doven til at gøre det i hånden med en lommeregner. Eller du kan bare bruge den vendte ligning til den manuelle modstandsberegning.

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 resultaterne:

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 havde jeg brug for at afrunde værdierne til de nærmeste modstandsværdier. Jeg brugte standard E12 modstandsserier, som oftest findes i boksen til hobbydele. Fordi E12 -modstandsserien er temmelig grov, brugte jeg 2 modstande i serie for hver værdi for at komme tættere på den ønskede modstand, og synthen vil være mere afstemt på denne måde.

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

Trin 4: Den færdige oscillator skematisk

Her er skematisk for oscillatordel.

Med de enkelte taster vælger du den ønskede modstand, og den ønskede tone frembringes.

Denne skematisk forklarer, hvorfor du får høje toner, når du trykker på flere taster på én gang. Ved at trykke på flere taster på én gang forbinder du flere grene af modstandene parallelt og effektivt forbinder dem parallelt, hvilket reducerer den samlede modstand. Lavere modstand giver højere tonehøjde.

Trin 5: Højttalerforstærkeren

Højttalerforstærkeren kunne gøres endnu enklere, men jeg besluttede at lave en ægte AB -klasse forstærker scene.

Scenen består af PNP- og NPN -transistorer, koblingskondensatorer og to bias -modstande og dioder.

Meget grundlæggende, men det fungerer godt.

Foran forstærkerstadiet satte jeg et 100k logaritmisk (lyd) potentiometer til justering af lydstyrken.

Fordi potentiometeret alene i kredsløbet ville afstemme oscillatoren (ekstra modstand), slog jeg en op-amp buffer foran det, som introducerer høj inputmodstand for kredsløbet foran det og lav impedans for kredsløbene efter det.

Grundlæggende er en buffer en forstærker med en forstærkning på 1.

Den opamp, jeg bruger, er TL072, som har to forstærkerkredsløb i den, så det er alt, hvad vi har brug for.

Trin 6: Hjælpestoffer

På venstre side af billedet er der input -stikhovederne, hvor du tilslutter strømforsyningen.

De efterfølges af to dioder, der beskytter kredsløbet ved utilsigtet tilslutning af den forkerte polaritetsforsyning.

Jeg tilføjede også to lysdioder for at angive tilstedeværelsen af hver strømledning.

Trin 7: Fuld skematisk

Her er den færdige skematiske.

Trin 8: Strømforsyningen

Kredsløbet kræver symmetrisk strømforsyning.

Du skal bruge +12V og -12V (9V ville også fungere).

Jeg brugte en gammel strømforsyning fra en ødelagt inkjetprinter, da den havde +12V og -12V skinner (se billederne)

Men du kan også lave en symmetrisk +-12V strømforsyning fra en enkelt 24V ved hjælp af skematikken ovenfor.

Men bare glem ikke at montere en kølelegeme til 7812 -regulatoren.

Eller du kan tilslutte i serie to isolerede 12V strømforsyninger.

Trin 9: PCB

Hvis du kan lide at etse dine egne printkort, kan du finde filen til udskrivning her. Jeg brugte 10x10mm trykknapper til tasterne.

Mange mennesker ville vide, hvor de kunne finde knapper med en dejlig stor kasket. Her lykkedes det mig at finde lignende trykknapper, du kan bruge til tastaturet:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

De skal også passe på et brødbræt!

Dette er affiliate link - du betaler den samme pris som uden linket, men jeg får en lille provision, så jeg kan købe flere komponenter til projekter, der kommer:)

Til kondensatorvælgeren lodde jeg overskriften, så jeg hurtigt kan ændre kondensatorerne.

På den anden side er kredsløbet simpelt nok, så du kan samle det på brødbrættet eller et prototypende loddebræt. Det ville være endnu lettere at pille ved og bytte komponenterne til forskellige effekter.

Til højttaleren genbrugte jeg en gammel intern pc -højttaler, jeg lavede et simpelt 3D -printet kabinet til den.

Trin 10: Udført

Nu er din synth færdig, og du skal spille nogle fantastiske melodier med den!

Håber du kunne lide det instruerbare. Tjek gerne mine andre instruktioner og youtube -videoer!

Du kan følge mig på Facebook og Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

til spoilere om det, jeg arbejder på i øjeblikket, bag kulisserne og andre statister!