Bộ tổng hợp / Organ tương tự tuyệt vời chỉ sử dụng các thành phần rời rạc: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Các bộ tổng hợp analog rất hay, nhưng cũng khá khó chế tạo.

Vì vậy, tôi muốn làm một cái đơn giản nhất có thể, để chức năng của nó có thể dễ hiểu.

Để nó hoạt động, bạn cần một vài mạch phụ cơ bản: Một bộ dao động đơn giản với điện trở có thể chọn tần số dao động, một số phím và một mạch khuếch đại cơ bản.

Nếu bạn sử dụng một số miếng đệm dẫn điện thay vì nút nhấn cho các phím, bạn có thể làm cho phiên bản của mình trở nên rất thú vị

Điện thoại!

Trong phần hướng dẫn này, chúng ta sẽ học cách chế tạo nó và chúng ta sẽ tìm hiểu cách thức hoạt động của nó.

Hướng dẫn có nghĩa là dành cho những người mới bắt đầu đến những người đam mê điện tử trung cấp.

Bước 1: Công cụ cần thiết

Bạn sẽ cần một mỏ hàn và một số bảng tạo mẫu, hoặc bạn có thể lắp ráp nó trên bảng mạch.

Nếu bạn cao cấp hơn một chút, tôi sẽ cung cấp các tệp để khắc PCB của riêng bạn.

Bước 2: Bắt đầu với Bộ tạo dao động

Trái tim của bộ tổng hợp là một mạch Astable Multivibrator được tạo ra với một bộ khuếch đại hoạt động. Trên internet, bạn sẽ tìm thấy các dẫn xuất rất dài và chi tiết về hoạt động của nó, nhưng tôi sẽ cố gắng giải thích hoạt động của nó theo một cách đơn giản hơn.

Bộ dao động bao gồm một vài điện trở và một tụ điện.

Mạch so sánh op-amp được cấu hình như một bộ kích hoạt Schmitt sử dụng phản hồi tích cực được cung cấp bởi các điện trở R1 và R2 để tạo ra độ trễ. Mạng điện trở này được kết nối giữa đầu ra bộ khuếch đại và đầu vào không đảo (+). Khi Vo (điện áp đầu ra) bão hòa tại đường ray cung cấp tích cực, một điện áp dương được áp dụng cho đầu vào không nghịch đảo op-amps. Tương tự như vậy, khi Vo bão hòa với đường ray cung cấp âm, một điện áp âm được áp dụng cho đầu vào không nghịch đảo của op-amps.

Điện áp này nạp từ từ và phóng điện tụ điện ở đầu vào (-) thông qua điện trở Rf. Giả sử chúng ta bắt đầu với đầu ra op-amps ở điện áp bão hòa dương (+ Vsat). Tụ điện đang được tích điện và hiệu điện thế (Vc) của nó đang tăng dần. Trong thời gian trung bình, R1 và R2 tạo thành một bộ chia điện áp với đầu ra điện áp của nó (Vdiv) ở một giá trị ổn định ở đâu đó giữa điện áp bão hòa đầu ra (+ Vsat) và 0V. Khi điện áp của tụ điện vượt quá điện áp của bộ phân áp R1 và R2, op-amp sẽ chuyển trạng thái của nó thành điện áp bão hòa âm (-Vsat). Sau đó, tụ điện đang được phóng điện qua điện trở Rf cho đến khi điện áp của nó (Vc) thấp hơn điện áp bộ chia R1 và R2 (Vdiv). Sau đó, nó lại chuyển trạng thái của nó về trạng thái ban đầu (+ Vsat). Và vân vân.

Trên thực tế, điều này tạo ra điện áp đầu ra sóng vuông của bộ dao động và nếu nó có tần số phù hợp, nó sẽ tạo ra âm thanh có thể nghe được.

Bước 3: Tính toán tần suất

Tần số dao động có thể được tính toán thông qua phương trình trong hình trên.

Bạn có thể điều chỉnh hệ thống này bất cứ điều gì bạn thích.

Tôi muốn điều chỉnh nó ở âm giai C - tất cả các phím trắng trên piano. Bằng cách này, không có âm "sai" và rất dễ chơi cho trẻ em.

Vì vậy, tôi đã tìm kiếm trực tuyến danh sách các tần số cho các âm cụ thể và tôi quyết định điều chỉnh thứ từ nốt C4 đến nốt C5.

Tôi đã thực hiện các tính toán cho điện trở cần thiết. Tôi đã làm điều đó rất thú vị và tính toán nó với Matlab (Octave).

Đối với bộ chia điện trở R1 và R2, tôi chọn điện trở 22k ohm, đối với tụ điện tôi chọn nắp 100nF.

Đây là mã nếu bạn quá lười để làm điều đó bằng tay với máy tính. Hoặc bạn chỉ có thể sử dụng phương trình lật để tính toán điện trở thủ công.

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]; % danh sách tần suất

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

Đây là kết quả:

C4 = 17395 ohm

D4 = 15498 ohm

E4 = 13806 ohm

F4 = 13032 ohm

G4 = 11610 ohm

A4 = 10343 ohm

B4 = 9215 ohm

C5 = 8697 ohm

Tất nhiên tôi cần làm tròn các giá trị đến giá trị điện trở gần nhất. Tôi đã sử dụng dòng điện trở E12 tiêu chuẩn thường được tìm thấy nhất trong hộp linh kiện sở thích. Bởi vì loạt điện trở E12 khá thô, tôi đã sử dụng 2 điện trở nối tiếp cho mỗi giá trị để đạt được gần hơn điện trở mong muốn và tổng hợp sẽ hòa hợp hơn theo cách này.

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

Bước 4: Giản đồ Dao động Hoàn thành

Đây là giản đồ cho phần dao động.

Với các phím riêng lẻ, bạn chọn điện trở mong muốn và giai điệu mong muốn được tạo ra.

Sơ đồ này giải thích lý do tại sao bạn nhận được âm thanh cao khi nhấn nhiều phím cùng một lúc. Bằng cách nhấn nhiều phím cùng một lúc, bạn kết nối song song nhiều nhánh của điện trở hơn và kết nối chúng song song một cách hiệu quả, làm giảm tổng điện trở. Điện trở thấp hơn tạo ra âm sắc cao hơn.

Bước 5: Bộ khuếch đại loa

Bộ khuếch đại loa có thể được thực hiện đơn giản hơn nữa, nhưng tôi quyết định tạo ra một tầng khuếch đại hạng AB thực sự.

Giai đoạn này bao gồm các bóng bán dẫn PNP và NPN, các tụ điện ghép nối và hai điện trở phân cực và điốt.

Rất cơ bản nhưng nó hoạt động tốt.

Ở phía trước của tầng khuếch đại, tôi đặt một chiết áp lôgarit (âm thanh) 100k để điều chỉnh âm lượng.

Bởi vì chiết áp của chính nó trong mạch sẽ khử điều chỉnh bộ dao động (thêm điện trở), tôi đã đặt một bộ đệm op-amp ở phía trước nó để tạo ra điện trở đầu vào cao cho mạch phía trước và trở kháng thấp cho các mạch phía sau. nó.

Về cơ bản bộ đệm là một bộ khuếch đại có độ lợi bằng 1.

OpAmp tôi đang sử dụng là TL072 có hai mạch khuếch đại trong đó, vì vậy đây là tất cả những gì chúng ta cần.

Bước 6: Nội dung phụ trợ

Ở phía bên trái của hình ảnh có các đầu nối đầu vào, nơi bạn kết nối nguồn điện.

Theo sau chúng là hai điốt bảo vệ mạch do tình cờ kết nối nguồn điện sai cực.

Tôi cũng đã thêm hai đèn LED để chỉ ra sự hiện diện của mỗi đường dây điện.

Bước 7: Sơ đồ đầy đủ

Đây là giản đồ đã hoàn thành.

Bước 8: Nguồn điện

Đoạn mạch cần nguồn đối xứng.

Bạn cần + 12V và -12V (9V cũng sẽ hoạt động).

Tôi đã sử dụng một số nguồn điện cũ từ một máy in phun bị hỏng, vì nó có đường ray + 12V và -12V (xem ảnh)

Nhưng bạn cũng có thể tạo nguồn điện + -12V đối xứng từ một nguồn 24V duy nhất bằng cách sử dụng sơ đồ trên.

Nhưng đừng quên gắn một bộ tản nhiệt vào bộ điều chỉnh 7812.

Hoặc bạn có thể kết nối nối tiếp hai nguồn điện 12V cách ly.

Bước 9: PCB

Nếu bạn muốn khắc PCB của riêng mình, bạn có thể tìm tệp để in tại đây. Tôi đã sử dụng các nút bấm 10x10mm cho các phím.

Nhiều người muốn biết nơi để tìm các nút có nắp lớn đẹp. Ở đây, tôi đã quản lý để tìm các nút tương tự mà bạn có thể sử dụng cho bàn phím:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Chúng cũng phải vừa với một breadboard!

Đây là liên kết liên kết - bạn phải trả giá giống như khi không có liên kết, nhưng tôi nhận được một khoản hoa hồng nhỏ để tôi có thể mua thêm các thành phần cho các dự án sắp tới:)

Đối với bộ chọn tụ điện, tôi đã hàn tiêu đề để có thể nhanh chóng thay đổi các tụ điện.

Mặt khác, mạch đủ đơn giản để bạn có thể lắp ráp nó trên bảng mạch bánh mì hoặc bảng hàn tạo mẫu. Thậm chí sẽ dễ dàng hơn khi mày mò và hoán đổi các thành phần cho các hiệu ứng khác nhau.

Đối với chiếc loa, tôi đã tái chế một chiếc loa PC bên trong cũ, tôi đã tạo một vỏ bọc in 3D đơn giản cho nó.

Bước 10: Đã xong

Bây giờ synth của bạn đã hoàn thành và bạn sẽ chơi một số giai điệu tuyệt vời với nó!

Hy vọng bạn thích hướng dẫn. Vui lòng kiểm tra các video hướng dẫn và video youtube khác của tôi!

Bạn có thể theo dõi tôi trên Facebook và Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

cho những người tiết lộ về những gì tôi hiện đang làm, cảnh hậu trường và các tính năng bổ sung khác!