Synthesizer/Organ Analog yang Luar Biasa Hanya Menggunakan Komponen Diskrit: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Synthesizer analog sangat keren, tetapi juga cukup sulit untuk dibuat.

Jadi saya ingin membuatnya sesederhana mungkin, sehingga fungsinya dapat dengan mudah dimengerti.

Agar berfungsi, Anda memerlukan beberapa sub-rangkaian dasar: Osilator sederhana dengan frekuensi osilasi resistor yang dapat dipilih, beberapa tombol, dan rangkaian penguat dasar.

Jika Anda menggunakan beberapa bantalan konduktif alih-alih menekan tombol untuk tombol, Anda dapat membuat versi Anda yang sangat keren

Stilofon!

Dalam instruksi ini kita akan belajar cara membuatnya dan kita akan belajar cara kerjanya.

Instruksi ini dimaksudkan untuk penggemar elektronik pemula hingga menengah.

Langkah 1: Alat yang Dibutuhkan

Anda akan membutuhkan besi solder dan beberapa papan prototipe, atau Anda dapat memasangnya di papan tempat memotong roti.

Jika Anda sedikit lebih mahir, saya akan menyediakan file untuk mengetsa PCB Anda sendiri.

Langkah 2: Memulai Dengan Osilator

Inti dari synthesizer adalah rangkaian Multivibrator Astabil yang dibuat dengan penguat operasional. Di internet Anda akan menemukan turunan yang sangat panjang dan terperinci dari operasinya, tetapi saya akan mencoba menjelaskan cara kerjanya dengan cara yang lebih sederhana.

Osilator terdiri dari beberapa resistor dan satu kapasitor.

Rangkaian komparator op-amp dikonfigurasi sebagai pemicu Schmitt yang menggunakan umpan balik positif yang disediakan oleh resistor R1 dan R2 untuk menghasilkan histeresis. Jaringan resistif ini terhubung antara output amplifier dan input non-inverting (+). Ketika Vo (tegangan output) jenuh pada rel suplai positif, tegangan positif diterapkan ke input op-amp non-pembalik. Demikian juga, ketika Vo jenuh ke rel suplai negatif, tegangan negatif diterapkan ke input op-amp non-pembalik.

Tegangan ini secara perlahan mengisi dan melepaskan kapasitor pada input (-) melalui resistor Rf. Katakanlah kita mulai dengan output op-amp pada tegangan saturasi positif (+Vsat). Kapasitor sedang diisi dan tegangannya (Vc) perlahan naik. Sementara itu R1 dan R2 membentuk pembagi tegangan dengan keluaran tegangannya (Vdiv) pada nilai yang stabil di suatu tempat antara tegangan saturasi keluaran (+Vsat) dan 0V. Ketika tegangan kapasitor melebihi tegangan pembagi tegangan R1 dan R2, op-amp membalikkan keadaannya menjadi tegangan saturasi negatif (-Vsat). Kemudian kapasitor dikosongkan melalui resistor Rf sampai tegangannya (Vc) lebih rendah dari tegangan pembagi R1 dan R2 (Vdiv). Kemudian kembali membalik keadaannya ke keadaan awal (+Vsat). Dan seterusnya dan seterusnya.

Ini sebenarnya menghasilkan tegangan keluaran tegangan gelombang persegi dari osilator dan jika frekuensinya tepat, ia menghasilkan nada yang dapat didengar.

Langkah 3: Menghitung Frekuensi

Frekuensi osilator dapat dihitung melalui persamaan pada gambar di atas.

Anda dapat menyetel synth ini apa pun yang Anda suka.

Saya ingin menyetelnya dalam skala C mayor - semua tuts putih pada piano. Dengan cara ini, tidak ada nada yang "salah" dan mudah dimainkan untuk anak-anak.

Jadi saya mencari secara online daftar frekuensi untuk nada tertentu dan saya memutuskan untuk menyetelnya dari nada C4 ke C5.

Saya membuat perhitungan untuk resistor yang dibutuhkan. Saya melakukannya dengan mewah dan menghitungnya dengan Matlab (Oktaf).

Untuk resistor pembagi R1 dan R2 saya memilih resistor 22k ohm, untuk kapasitor saya memilih tutup 100nF.

Ini kodenya jika Anda terlalu malas melakukannya dengan tangan menggunakan kalkulator. Atau Anda bisa menggunakan persamaan terbalik untuk perhitungan resistor 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]; %daftar frekuensi

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

Berikut adalah 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

Tentu saja saya perlu membulatkan nilainya ke nilai resistor terdekat. Saya menggunakan resistor seri E12 standar yang paling sering ditemukan di kotak suku cadang hobi. Karena seri resistor E12 cukup kasar, saya menggunakan 2 resistor secara seri untuk setiap nilai agar lebih dekat dengan resistansi yang diinginkan 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 Osilator Selesai

Berikut adalah skema untuk bagian osilator.

Dengan tombol individual, Anda memilih resistansi yang diinginkan dan nada yang diinginkan dihasilkan.

Skema ini menjelaskan mengapa Anda mendapatkan suara bernada tinggi saat menekan beberapa tombol sekaligus. Dengan menekan beberapa tombol sekaligus, Anda menghubungkan lebih banyak cabang resistor secara paralel dan secara efektif menghubungkannya secara paralel, mengurangi hambatan total. Resistansi yang lebih rendah menghasilkan nada nada yang lebih tinggi.

Langkah 5: Penguat Speaker

Amplifier speaker dapat dibuat lebih sederhana, tetapi saya memutuskan untuk membuat panggung amplifier kelas AB yang sebenarnya.

Tahap terdiri dari transistor PNP dan NPN, kapasitor kopling dan dua resistor bias dan dioda.

Sangat mendasar tetapi berfungsi dengan baik.

Di depan panggung amplifier saya memasang potensiometer logaritmik (audio) 100k untuk mengatur volume.

Karena potensiometer sendiri di sirkuit akan menonaktifkan osilator (menambahkan resistansi), saya menampar buffer op-amp di depannya yang memperkenalkan resistansi input tinggi untuk rangkaian di depannya dan impedansi rendah untuk rangkaian setelahnya. dia.

Pada dasarnya buffer adalah penguat dengan gain 1.

Opamp yang saya gunakan adalah TL072 yang memiliki dua rangkaian penguat di dalamnya, jadi hanya ini yang kita butuhkan.

Langkah 6: Barang Bantu

Di sisi kiri gambar terdapat header konektor input, tempat Anda menghubungkan catu daya.

Mereka diikuti oleh dua dioda yang melindungi sirkuit untuk koneksi yang tidak disengaja dari catu daya polaritas yang salah.

Saya juga menambahkan dua LED untuk menunjukkan keberadaan setiap saluran listrik.

Langkah 7: Skema Penuh

Berikut adalah skema yang sudah jadi.

Langkah 8: Catu Daya

Rangkaian membutuhkan catu daya simetris.

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

Saya menggunakan beberapa catu daya lama dari printer inkjet yang rusak, karena memiliki rel +12V dan -12V (lihat foto)

Tetapi Anda juga dapat membuat catu daya +-12V simetris dari 24V tunggal menggunakan skema di atas.

Tapi jangan lupa untuk memasang heatsink ke regulator 7812.

Atau Anda dapat menghubungkan secara seri dua catu daya 12V yang terisolasi.

Langkah 9: PCB

Jika Anda ingin mengetsa PCB Anda sendiri, Anda dapat menemukan file untuk dicetak di sini. Saya menggunakan tombol 10x10mm untuk tombol.

Banyak orang ingin tahu di mana menemukan kancing dengan topi besar yang bagus. Di sini saya berhasil menemukan tombol serupa yang dapat Anda gunakan untuk keyboard:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Mereka juga harus muat di papan tempat memotong roti!

Ini adalah tautan afiliasi - Anda membayar harga yang sama seperti tanpa tautan, tetapi saya mendapat komisi kecil sehingga saya dapat membeli lebih banyak komponen untuk proyek yang akan datang:)

Untuk pemilih kapasitor, saya menyolder header sehingga saya dapat dengan cepat mengganti kapasitor.

Di sisi lain, rangkaiannya cukup sederhana sehingga Anda dapat memasangnya di papan tempat memotong roti atau papan solder prototipe. Akan lebih mudah untuk mengotak-atik dan menukar komponen untuk efek yang berbeda.

Untuk speaker, saya mendaur ulang speaker PC internal lama, saya membuat penutup cetak 3D sederhana untuknya.

Langkah 10: Selesai

Sekarang synth Anda selesai dan Anda harus memainkan beberapa lagu yang luar biasa dengannya!

Semoga Anda menyukai instruksinya. Jangan ragu untuk memeriksa instruksi saya yang lain dan video youtube!

Anda dapat mengikuti saya di Facebook dan Instagram

www.instagram.com/jt_makes_it

untuk spoiler tentang apa yang sedang saya kerjakan, di balik layar dan tambahan lainnya!