แอนะล็อกซินธิไซเซอร์/ออร์แกนที่ยอดเยี่ยมโดยใช้ส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้น: 10 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ซินธิไซเซอร์แบบอะนาล็อกนั้นเจ๋งมาก แต่ก็ค่อนข้างยากที่จะทำเช่นกัน

ดังนั้นฉันจึงต้องการทำให้มันง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อให้เข้าใจการทำงานของมันได้ง่าย

เพื่อให้ใช้งานได้ คุณต้องมีวงจรย่อยพื้นฐานสองสามตัว: ออสซิลเลเตอร์อย่างง่ายพร้อมความถี่การสั่นที่สามารถเลือกตัวต้านทานได้ คีย์บางตัว และวงจรแอมพลิฟายเออร์พื้นฐาน

หากคุณใช้แผ่นอิเล็กโทรดแทนปุ่มกดสำหรับปุ่มต่างๆ คุณสามารถทำให้เวอร์ชันของคุณเจ๋งได้

สไตโลโฟน!

ในคำแนะนำนี้เราจะเรียนรู้วิธีการสร้างและเราจะเรียนรู้วิธีการทำงาน

คำแนะนำมีไว้สำหรับผู้ชื่นชอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับเริ่มต้นถึงระดับกลาง

ขั้นตอนที่ 1: เครื่องมือที่จำเป็น

คุณจะต้องใช้หัวแร้งและแผงสร้างต้นแบบ หรือคุณสามารถประกอบเข้ากับเขียงหั่นขนมได้

หากคุณเก่งขึ้นอีกนิด ฉันจะจัดเตรียมไฟล์สำหรับการแกะสลัก PCB ของคุณเอง

ขั้นตอนที่ 2: เริ่มต้นด้วย Oscillator

หัวใจของซินธิไซเซอร์คือวงจร Astable Multivibrator ที่สร้างด้วยแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน บนอินเทอร์เน็ต คุณจะพบกับที่มาของการดำเนินการที่ยาวและละเอียดมาก แต่ฉันจะพยายามอธิบายการทำงานด้วยวิธีที่เรียบง่ายกว่านี้

ออสซิลเลเตอร์ประกอบด้วยตัวต้านทานสองสามตัวและตัวเก็บประจุหนึ่งตัว

วงจรเปรียบเทียบ op-amp ได้รับการกำหนดค่าเป็นทริกเกอร์ Schmitt ที่ใช้การตอบรับเชิงบวกจากตัวต้านทาน R1 และ R2 เพื่อสร้างฮิสเทรีซิส เครือข่ายตัวต้านทานนี้เชื่อมต่อระหว่างเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงและอินพุตที่ไม่กลับด้าน (+) เมื่อ Vo (แรงดันเอาต์พุต) อิ่มตัวที่รางจ่ายบวก แรงดันบวกจะถูกนำไปใช้กับอินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amps ในทำนองเดียวกัน เมื่อ Vo อิ่มตัวไปยังรางจ่ายไฟเชิงลบ แรงดันลบจะถูกนำไปใช้กับอินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amps

แรงดันไฟฟ้านี้จะค่อยๆ ชาร์จและคายประจุตัวเก็บประจุที่อินพุต (-) ผ่านตัวต้านทาน Rf ให้บอกว่าเราเริ่มต้นด้วยเอาต์พุต op-amps ที่แรงดันอิ่มตัวบวก (+Vsat) กำลังชาร์จตัวเก็บประจุและแรงดันไฟฟ้า (Vc) ค่อยๆ เพิ่มขึ้น ในช่วงเวลาเฉลี่ย R1 และ R2 จะสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่มีแรงดันเอาท์พุต (Vdiv) ที่ค่าคงที่ระหว่างแรงดันอิ่มตัวของเอาต์พุต (+Vsat) และ 0V เมื่อแรงดันตัวเก็บประจุเกินแรงดันของตัวแบ่งแรงดัน R1 และ R2 op-amp จะกลับสถานะเป็นแรงดันอิ่มตัวเชิงลบ (-Vsat) จากนั้นตัวเก็บประจุจะถูกปล่อยผ่านตัวต้านทาน Rf จนกระทั่งแรงดัน (Vc) ต่ำกว่าแรงดันแบ่ง R1 และ R2 (Vdiv) จากนั้นจะเปลี่ยนสถานะเป็นสถานะเริ่มต้นอีกครั้ง (+Vsat) และอื่นๆๆ.

อันที่จริงแล้วสิ่งนี้สร้างแรงดันเอาต์พุตแรงดันคลื่นสี่เหลี่ยมของออสซิลเลเตอร์ และหากเป็นความถี่ที่ถูกต้อง ก็จะสร้างโทนเสียงที่ได้ยิน

ขั้นตอนที่ 3: การคำนวณความถี่

ความถี่ออสซิลเลเตอร์สามารถคำนวณได้จากสมการในภาพด้านบน

คุณสามารถปรับแต่งซินธ์นี้ได้ตามที่คุณต้องการ

ฉันต้องการปรับแต่งมันในระดับ C ที่สำคัญ - แป้นสีขาวทั้งหมดบนเปียโน วิธีนี้ไม่มีโทนเสียงที่ "ผิด" และเล่นง่ายสำหรับเด็ก

ดังนั้นฉันจึงค้นหารายการความถี่สำหรับโทนเสียงที่เฉพาะเจาะจงทางออนไลน์ และฉันตัดสินใจปรับแต่งสิ่งนั้นจากโน้ต C4 เป็น C5

ฉันทำการคำนวณหาตัวต้านทานที่จำเป็น ฉันทำมันอย่างจินตนาการและคำนวณด้วย Matlab (อ็อกเทฟ)

สำหรับตัวแบ่งตัวต้านทาน R1 และ R2 ฉันเลือกตัวต้านทาน 22k ohm สำหรับตัวเก็บประจุ ฉันเลือกแคป 100nF

นี่คือรหัสหากคุณขี้เกียจเกินกว่าจะใช้เครื่องคิดเลขด้วยมือ หรือคุณสามารถใช้สมการพลิกกลับสำหรับการคำนวณตัวต้านทานแบบแมนนวลก็ได้

R1=220e3;R2=220e3;

แลมบ์ดา=R1/(R1+R2);

C=100e-9;

f=[261.63 293.66 329.63 349.23 392 440 493.88 523.25]; %รายการความถี่

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

นี่คือผลลัพธ์:

C4 = 17395 โอห์ม

D4 = 15498 โอห์ม

E4 =13806 โอห์ม

F4 = 13032 โอห์ม

G4 = 11610 โอห์ม

A4 = 10343 โอห์ม

B4 = 9215 โอห์ม

C5 = 8697 โอห์ม

แน่นอน ฉันจำเป็นต้องปัดเศษค่าเป็นค่าตัวต้านทานที่ใกล้ที่สุด ฉันใช้ซีรีย์ตัวต้านทาน E12 มาตรฐานซึ่งมักพบในกล่องชิ้นส่วนงานอดิเรก เนื่องจากซีรีย์ตัวต้านทาน E12 ค่อนข้างหยาบ ฉันจึงใช้ตัวต้านทาน 2 ตัวต่ออนุกรมสำหรับแต่ละค่าเพื่อให้เข้าใกล้ค่าความต้านทานที่ต้องการมากขึ้น และซินธ์ก็จะปรับตามวิธีนี้มากขึ้น

C4 = 2.2k + 15k โอห์ม D4 = 15k + 470 โอห์ม

E4 =8.2k + 5.6k โอห์ม

F4 = 12k + 1k โอห์ม

G4 = 4.7k + 6.8k โอห์ม

A4 = 10k + 330 โอห์ม

B4 = 8.2k + 1k โอห์ม

C5 = 8.2k + 470 โอห์ม

ขั้นตอนที่ 4: Oscillator Schematic

นี่คือแผนผังสำหรับส่วนออสซิลเลเตอร์

ด้วยปุ่มแต่ละปุ่ม คุณจะเลือกความต้านทานที่ต้องการและได้โทนเสียงที่ต้องการ

แผนผังนี้อธิบายสาเหตุที่คุณได้รับเสียงสูงเมื่อกดหลายปุ่มพร้อมกัน เมื่อกดหลายปุ่มพร้อมกัน คุณจะเชื่อมต่อสาขาของตัวต้านทานแบบขนานมากขึ้น และเชื่อมต่อแบบขนานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยลดความต้านทานรวม แรงต้านต่ำจะให้โทนเสียงที่สูงกว่า

ขั้นตอนที่ 5: เครื่องขยายเสียงลำโพง

แอมพลิฟายเออร์ของลำโพงสามารถทำได้ง่ายกว่านี้อีก แต่ฉันตัดสินใจสร้างแอมพลิฟายเออร์คลาส AB ที่แท้จริง

เวทีประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN ตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้งและตัวต้านทานไบแอสและไดโอดสองตัว

ธรรมดามาก แต่ใช้งานได้ดี

หน้าเวทีเครื่องขยายเสียง ฉันใส่โพเทนชิออมิเตอร์แบบลอการิทึม (เสียง) 100k เพื่อปรับระดับเสียง

เนื่องจากโพเทนชิออมิเตอร์ในวงจรจะปรับออสซิลเลเตอร์ (เพิ่มความต้านทาน) ฉันจึงตบบัฟเฟอร์ op-amp ที่ด้านหน้าซึ่งแนะนำความต้านทานอินพุตสูงสำหรับวงจรด้านหน้าและอิมพีแดนซ์ต่ำสำหรับวงจรหลัง มัน.

โดยทั่วไปแล้วบัฟเฟอร์คือแอมพลิฟายเออร์ที่มีอัตราขยายเป็น 1

opamp ที่ฉันใช้คือ TL072 ซึ่งมีวงจรแอมพลิฟายเออร์สองตัวอยู่ในนั้น นั่นคือทั้งหมดที่เราต้องการ

ขั้นตอนที่ 6: สิ่งเสริม

ทางด้านซ้ายของภาพจะมีส่วนหัวของขั้วต่ออินพุตซึ่งคุณเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ

ตามด้วยไดโอดสองตัวที่ป้องกันวงจรสำหรับการเชื่อมต่อโดยไม่ได้ตั้งใจของแหล่งจ่ายไฟผิดขั้ว

ฉันยังเพิ่มไฟ LED สองดวงเพื่อระบุการมีอยู่ของสายไฟแต่ละเส้น

ขั้นตอนที่ 7: แผนผังแบบเต็ม

นี่คือแผนผังที่เสร็จแล้ว

ขั้นตอนที่ 8: พาวเวอร์ซัพพลาย

วงจรต้องการแหล่งจ่ายไฟแบบสมมาตร

คุณต้องใช้ +12V และ -12V (9V ก็ใช้ได้)

ฉันใช้แหล่งจ่ายไฟเก่าจากเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ทที่เสีย เนื่องจากมีราง +12V และ -12V (ดูรูป)

แต่คุณสามารถสร้างแหล่งจ่ายไฟแบบสมมาตร +-12V จากแหล่งจ่ายไฟ 24V ตัวเดียวได้โดยใช้แผนผังด้านบน

แต่อย่าลืมติดตั้งฮีทซิงค์กับตัวควบคุม 7812

หรือคุณสามารถเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 12V แบบแยกชุดที่สองได้

ขั้นตอนที่ 9: PCB

หากคุณต้องการแกะสลัก PCB ของคุณเอง คุณสามารถค้นหาไฟล์สำหรับพิมพ์ได้ที่นี่ ฉันใช้ปุ่มกดขนาด 10x10 มม. สำหรับกุญแจ

หลายคนอยากรู้ว่าจะหาปุ่มที่มีฝาปิดขนาดใหญ่ได้ที่ไหน ที่นี่ฉันจัดการเพื่อค้นหาปุ่มกดที่คล้ายกันซึ่งคุณสามารถใช้สำหรับแป้นพิมพ์ได้:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

พวกเขาควรจะพอดีกับเขียงหั่นขนม!

นี่คือลิงค์พันธมิตร - คุณจ่ายในราคาเดียวกับที่ไม่มีลิงค์ แต่ฉันได้รับค่าคอมมิชชั่นเล็กน้อยเพื่อที่ฉันจะได้ซื้อส่วนประกอบเพิ่มเติมสำหรับโครงการที่จะมาถึง:)

สำหรับตัวเลือกตัวเก็บประจุ ฉันบัดกรีส่วนหัวเพื่อให้สามารถเปลี่ยนตัวเก็บประจุได้อย่างรวดเร็ว

ในอีกด้านหนึ่ง วงจรนั้นเรียบง่ายเพียงพอที่คุณจะสามารถประกอบเข้ากับเขียงหั่นขนมหรือกระดานบัดกรีต้นแบบได้ การปรับแต่งและสลับส่วนประกอบสำหรับเอฟเฟกต์ต่างๆ จะง่ายยิ่งขึ้นไปอีก

สำหรับลำโพงนั้น ฉันนำลำโพงพีซีภายในเครื่องเก่ามารีไซเคิล ฉันสร้างกล่องหุ้มที่พิมพ์ 3 มิติแบบเรียบง่ายสำหรับลำโพงนั้น

ขั้นตอนที่ 10: เสร็จแล้ว

ตอนนี้ synth ของคุณเสร็จแล้ว และคุณควรเล่นเพลงที่ยอดเยี่ยมด้วย!

หวังว่าคุณจะชอบคำแนะนำ อย่าลังเลที่จะตรวจสอบคำแนะนำอื่น ๆ และวิดีโอ youtube ของฉัน!

สามารถติดตามผมได้ทาง Facebook และ Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

สำหรับสปอยเลอร์ในสิ่งที่ฉันกำลังทำอยู่ เบื้องหลังและสิ่งพิเศษอื่น ๆ!