8-900-374-94-44
Автор admin На чтение 4 мин Просмотров 3.4к. Опубликовано
Электронный синтезатор – современный музыкальный инструмент, где в качестве источника звука используются интегральные генераторы, а деление на октавы выполняется с помощью делителей частоты.Электронные инструменты содержат сложные системы обработки звука, блоки эффектов и узлы синтеза, имитирующие практически все музыкальные инструменты. Кроме того электромузыкальные генераторы могут воспроизводить звуки не существующие в реальной природе. Сложные устройства позволяют накладывать музыкальные темы одна на другую, подключать аккомпанемент и записывать в память различные музыкальные мелодии, редактировать их и воспроизводить в новой тональности и на других инструментах.
Сложный профессиональный синтезатор своими руками сделать очень сложно, но собрать более простой электромузыкальный инструмент вполне возможно.
Простой одноголосный музыкальный инструмент можно сделать за несколько часов.Схема синтезатора сделанного своими руками, может быть выполнена на транзисторах или интегральных микросхемах.В самом простом варианте это генератор звуковой частоты, к которому, посредством кнопок или клавиш подключаются частото задающие цепи.Электромузыкальный осциллятор реализован на операционном усилителе 140 УД 1Б. При небольшом изменении номиналов радиоэлементов, в качестве генератора можно использовать и другие операционные усилители. В данной схеме используются 24 резисторные частото задающие цепи, что позволяет реализовать две октавы.Выход ОУ можно подключить к любому усилителю низкой частоты.Недостатком схемы можно считать двухполярное питание.
Очень простой синтезатор своими руками можно собрать на старых радиоэлементах.
Аналогичную схему, но на полную октаву из 12 тонов можно сделать на микросхеме ISM7555. Это интегральный таймер. Частотозадающие цепи реализованы на переменных резисторах.
Устройство питается от батарейки 9 вольт, но можно собрать простой блок питания. Ёмкость конденсатора СХ1 33 нф. Для того чтобы правильно настроить все ноты можно использовать онлайн тюнер для настройки музыкальных инструментов.
Все эти устройства можно назвать синтезаторами только с большой натяжкой. Настоящий электромузыкальный инструмент имеет очень сложную схемотехнику. Формирование звуков происходит в нескольких октавах, поэтому на клавиатуре можно играть аккордами. Генераторы тона позволяют получить на выходе сигнал требуемой формы. Кроме классической синусоиды с выхода можно получить сигналы треугольной, пилообразной и прямоугольной формы. Далее звуковой сигнал микшируется и поступает на блок фильтров.
Очень важным в процессе формирования звука является принцип модуляции, когда параметры основного сигнала изменяются под действием управляющего низкочастотного сигнала. Обычно используется амплитудная, частотная и фазовая модуляция. В некоторых схемах имеется блок операторного FM синтеза. Здесь несколько звуковых сигналов модулируют друг друга по частоте, затем суммируются и, в результате, с выхода устройства снимается очень сложный и интересный звук. В формировании звучания так же используется принцип фазовых искажений. В ранних моделях синтезаторов все технические решения реализовывались на транзисторах, поэтому учитывая сложность схем, их количество было очень большим.
Более сложный самодельный блок можно собрать на логических микросхемах 4960. Каждая микросхема представляет собой генератор и 14 разрядный двоичный счётчик делитель с прямым переносом. С выходов Qснимается поделённая тактовая частота. Так с выхода Q4 можно получить частоту f/16, а с выходаQ5f/32. 12 интегральных микросхем 4060 позволяют реализовать клавиатуру на 7 октав или 96 тонов.При изготовлении музыкального инструмента, к генератору тона нужно подключить частотозадающие R/C цепи. После изготовления, потребуется по внешнему тюнеру или генераторы настроить только одну октаву. Все остальные будут настроены автоматически из-за деления частоты.
Микросхема 4060 питается напряжением от 3 до 18 вольт, поэтому блок питания может быть любой конструкции
Жизнь в 2021 не стала легче. Ледники всё ещё тают, границы закрыты, биткоин дорожает, а просмотров у любого челленджа в Тиктоке больше чем у всех видео с канала NASA вместе взятых. Что делать технарю, чтобы почувствовать себя уютнее в постоянно меняющемся мире где в новостях пишут что Земля снова плоская, а коллеги у кулера всерьёз обсуждают программирование микроконтроллеров на JavaScript?
Выход есть: зимой пора сделать то о чём вы давно мечтали, но не знали с какой стороны подступиться — собрать свой первый синтезатор. Я собрал 10 штук и сейчас расскажу с чего можно начать.
Во-первых, это может превратиться в клёвое хобби. Теория синтеза звука в целом и преобразование звуковых волн в частности вообще очень глубокая тема в которую можно нырнуть на годы и которая тесно связана с математикой. Любой может купить Korg Volca и крутить на нём ручки, но пойди разберись как именно каждая влияет на форму волны и почему.
Кроме того, у этого хобби так много разных граней, что оно привлекает совершенно разных специалистов от квадратных учёных, которые пишут матаппарат для DSP чтобы разговаривать с китами до круглых музыкантов которые при помощи синтезаторов (представьте себе) делают музыку. Наверняка в таком широком спектре вы легко найдёте сообщество единомышленников, или просто заведёте интересные знакомства.
Во-вторых, вы гарантированно узнаете что-то новое. И речь не просто об отличиях VCO от VCA. У меня был неплохой опыт с электроникой, но тут меня окунули головой в полистирольные конденсаторы и двуполярное питание.
Где ещё такое встретишь?
В-третьих, большинство синтезаторов (в том числе проприетарных) дружелюбны к модификациям. Даже собирая что-то по инструкции у вас есть шанс случайно сделать уникальный синт, который будет только у вас. А история знает множество примеров того, как ошибки в схемотехнике или неправильные, а то и просто бракованные, компоненты становились основой звука который в будущем назовут легендарным. В конце-концов, есть circuit bending — набор почти хаотичных техник, которые позволяют вносить изменения в существующие печатные платы которые способны сильно изменить звук устройства.
Любая издающая звуки детская игрушка — потенциальная жертва circuit bending’aВ-четвёртых, вы можете делать это просто чтобы сэкономить деньги. Сюрприз: open-source синтезатор в виде кита с доставкой из-за рубежа будет стоить в 2-3 раза дороже, чем если вы сами купите все компоненты и спаяете его на коленке.
И наконец: на любом синтезаторе много клёвых ручек и мигающих лампочек. Давайте не будем себя обманывать — это, очевидно, главная причина чтобы его собрать.
Единственный вопрос на который нужно ответить прежде чем начать: Умеете ли вы паять?
Такое случается. К счастью, даже в этом случае есть возможность сделать что-то самостоятельно. Из-за того, что среди музыкантов очень много адептов DIY-культуры, этим активно пользуются крупные производители оборудования.
Например, вот Korg NTS-1 — монофонический синтезатор, который стоит сравнительно недорого не смотря на то, что базируется на довольно мощном чипе, использующем движок из более дорогой модели «настоящего» синтезатора — Korg Minilogue. Низкая цена обусловлена тем, что пользователю самому придётся его собирать. Паять ничего не нужно, речь лишь об отвёрточной сборке. Кроме того, компания сэкономила на материалах: корпусные детали — обычные PCB, которые приходят даже не разделёнными на части, и логистике — ни тебе блоков питания, ни громоздкой упаковки.
Похожим образом они уже выпускали переиздание легендарного Korg MS-20, который в собранном виде занял бы половину вашего стола, а разобранным приходит в коробке ноутбучного размера. Собрать его едва ли сложнее, чем табурет из Икеи.
Похожие проекты с отвёрточной сборкой есть у Moog (Werkstatt-01), Meeblip (SE), Gakken (SX-150) и много у кого ещё.
Moog Werkstatt-01Если вам кажется, что даже Lego собрать сложнее, чем закрутить несколько винтов отвёрткой, то вы правы. Сборка таких синтезаторов вряд ли займёт хотя бы час, и на полноценное хобби потянет вряд ли.
Другое дело синтезатор на макетной плате. В интернете можно найти достаточно дизайнов примитивных синтезаторов для запуска которых нужно минимум компонентов, а соединять их вместе припоем не обязательно — можно всё смонтировать на макетке.
Система Rad-Fi от bleeplabs.comДля этого неплохо подойдут синтезаторы на популярной микросхеме-счётчике 555. Их очень много, а способов дорабатывать дизайн и модифицировать звук ещё больше.
При этом даже такие, казалось бы примитивные, проекты позволяют довольно глубоко погрузиться в тему аналогового синтеза, операционных усилителей и фильтров.
Вряд ли у вас получится сделать что-то прорывное или сложное при помощи одной лишь макетки, но как точка входа в тему самодельных синтов макетка неплоха. И никакой вам вонючей канифоли и горячих паяльников за которые непонятно с какой стороны браться.
Не смотря на то, что это подмножество прошлой категории, я выделил его в самостоятельный раздел лишь из-за размера. Здесь мы вступаем на необычную территорию, но не упомянуть о ней я не могу. Речь не просто о софте для лайвкодингa по которому и так написано много статей и снято ещё больше видео. И даже не о нодовых системах в которых можно спроектировать не только полноценный синтезатор, но даже уникальный осциллятор, а то и вовсе DSP.
Вместо всего этого хочу привести в пример хардварные платформы для которых вы можете написать прошивки и приложения, которые будут исполняться на готовом, специализированном железе, а не на вашем ноутбуке.
Их преимущество в том что паять и собирать ничего не нужно, а железо абстрагировано от кода специальной библиотекой, или целым набором софтовых компонентов. В общем, для создания собственного уникального синтезатора, лупера или эффекта не придётся изучать верилог, ассемблер и разбираться как работать с прерываниями, а потом ещё вооружившись осциллографом делать дебоунс для кнопок.
Norns is many of things написано на сайте Monome. Как по мне лучшее определение для этого устройства — музыкальный компьютер. Это полностью открытая и хорошо документированная платформа построенная на базе Raspberry Pi. Компания Monome разработала дополнительную плату для RPi на которой помимо 24 битного кодека с аудио входом-выходом есть 3 кнопки, 3 энкодера и потрясающий OLED экран.
Под капотом Linux, Supercollider, Softcut и куча дополнительных утилит и GUI, которые позволяют работать со всем этим как с цельным устройством. Под платформу написано уже много приложений разной степени странности.
Среди них есть синтезаторы, трекеры, секвенсоры, эффекты, луперы и пр. Дисплей низкого разрешения подталкивает к созданию странных интерфейсов по типу тех, что делала Teenage Engineering в эпоху OP-1, где вы управляли звуком при помощи желудка коровы или катали шары внутри вращающихся октагонов. Типичный представитель приложений — Icarus — дрон синт где вы застряли между Морем и Солнцем.
Устройство можно купить в готовом виде, или в качестве упрощённого кита для отвёрточной сборки, или посоурсить и спаять самостоятельно. На данном этапе Norns больше похож на игрушку для креативных программистов (отличный подарок вашему домашнему программисту), чем на полноценный инструмент, но потенциал у этого музыкального компьютера на мой взгляд огромный.
Из похожего: Zynthian, Axoloti
Kelpie — простенький, портативный синтезатор на базе TeensyДолгое время для аудиоприложений электронщики-любители использовали (и продолжают) плату Teensy.
Причины простые: она компактная, дешевая, для неё есть плата расширения с хорошим аудиокодеком и, главное: написана отличная библиотека для работы со звуком, которая позволяет использовать готовые осцилляторы, эффекты, микшеры, фильтры и другие важные элементы звукового синтеза.
Получается, что минимальный набор можно сделать почти без пайки, а если вам чего-то не хватает, то можно купить готовое аудиоустройство на базе Teensy и перепрограммировать его так, как вам захочется.
Серьёзно, вот серия видео ↑, где автор делает простейший синтезатор на Teensy с нуля подробно объясняя каждый свой шаг и решение. Именно этот плейлист в конце лета подтолкнул меня к более глубокому изучению того, что сейчас происходит на синтезаторной open-source сцене. Больше всего впечатлило, что автор начал с проектирования синтезатора в Pure Data, а потом уже реализовывал его в железе.
Daisy Patch — Eurorack модуль на основе платы Daisy SeedНасмотревшись на то, как лихо используется в аудиоприложениях Teensy, ребята из Electrosmith решили сделать похожую плату но уже с чётким фокусом в аудиоустройства — Daisy Seed.
Для этого они установили более интересный кодек прямо на плату (теперь не нужно собирать дурацкие сэндвичи из аудиоинтерфейсов) и сделали несколько комплиментарных устройств для неё. От традиционной dev board, до гитарной педали.
Но главное: их библиотека позволяет с некоторыми ограничениями исполнять ваши патчи из Max/MSP и PureData прямо на устройстве. Такой патч можно залить, например, в Eurorack модуль с Daisy Seed у которого есть полноценный CV IN/OUT.
Если вы думаете, что всё это «ардуиноподобные приколы», которые могут быть интересны только кухонным самоделкиным, то скажу, что на этих платах уже существуют коммерчески-успешные девайсы. Например, нью-йоркская Noise Engineering делает на основе Daisy целую серию популярных модулей из линеек Versio и Iteritas.
Кажется, вы наш главный пациент. О прикладной стороне дела написано уже так много, что про паяльники и флюсы я тут упоминать не стану.
Ещё во времена лохматых мамонтов я переводил и красил комикс об азах пайки — воспользуйтесь им если такой формат вам подходит.
Однако, я подсвечу пару особенностей, которые могут показаться контринтуитивными. Например, если вы ни разу в жизни не покупали радиодетали самостоятельно, то начать с готового кита — безопасный и разумный выбор, который, скорее всего, приведёт к первой небольшой победе. Иначе заказ десятков совершенно разных компонентов по BOM может превратиться в многочасовую пытку, а когда вы в итоге увидите время исполнения заказа (например, два месяца — у нас тут кризис полупроводников, ну), то вовсе передумаете учиться паять.
И ещё: бытует мнение, что начинать нужно с выводных компонентов. Это те, которые, вставляются в отверстия печатной платы, запаиваются, а их излишки потом откусываются. И пусть я не согласен с этим утверждением в полной мере, незнакомому человеку посоветовал бы именно дизайны с выводными компонентами ведь они наглядно учат главному: залог качественной пайки — хорошо прогретые поверхности.
А поверхностей у выводных компонентов в избытке.)
Если не добавлять в требования полный, true open-source, то готовых китов в интернете очень много. Такие устройства можно найти на любой вкус: от классических шумелок на таймере 555 до хардварных синтезаторов из Commodore64 (чип-синтезатор SID) или Sega (YM2612). Все они не сложные и, справедливости ради, нужно сказать, что вы вряд ли проведёте много времени «играя» на них. Однако, эти киты — отличный способ научиться паять ведь компонентов немного, они выводные, а в комплекте почти всегда есть инструкция.
Самый простой способ найти много интересных китов: заглянуть на tindie.com и отфильтровать проекты по тегу Sound. Вы получите примерно 800 проектов (далеко не все из них синтезаторы) и как минимум 5-10% из них будут очень хороши.
Если вас интересуют в первую очередь аналоговые синтезаторы, то можно обратить внимание на олдскульные дизайны, которые работают на операционных усилителях.
Раньше такие публиковали в журналах для радиолюбителей по всему миру.
У таких дизайнов есть две особенности: Во-первых, нужно тщательно проверять BOM т.к. некоторые компоненты могут быть устаревшими и достать их будет сложно. Во-вторых, скорее всего вы не найдёте готовой разводки в интернете: только скан из журнала, который можно превратить в печатную плату воспользовавшись технологией лазерного утюга.
Кайф таких проектов в том, что они полностью аналоговые, hacker-friendly, часто совместимы с модульными синтезаторами, а к схемотехнике почти всегда приложено подробное описание принципа работы.
Синтезатор WP-20. Такую картинку можно превратить в печатную плату при помощи хлорного железа, утюга и терпения.Главное место с которого можно смело начинать — это сайт Рэя Вилсона musicfromouterspace.com . Это такая мекка для всех интересующихся аналоговым синтезом и синтезаторами на опампах.
Масса готовых, богато описанных дизайнов на совершенно любой вкус и разной сложности. Начинать можно с Echo Rockit и Noise Toaster, и продвигаться дальше вплоть до Sound Lab Mini Synth mk2.
На сайте много отлично иллюстрированных статей для начинающих. Например, про особенности конденсаторов которые используются в синтах, или про то как читать аналоговые схемы. Рэй Вилсон совместно с Make даже выпускал книгу о проектировании аналоговых синтезаторов. Недавно её можно было за копейки купить через Humble Bundle.
Другие несложные open-source девайсы для начинающих: Le Strum, Yowler, Lunchbeat, DrumKid.
Для вас открыты вообще все двери. Если вы готовы к самостоятельному соурсингу, то это одновременно сильно сэкономит деньги и расширит спектр доступных проектов. А если вы умеете и хотите разводить печатные платы, то могу заверить что в свободном доступе столько проектов со схемотехникой, но без разводки (или с устаревшей разводкой), что хватит на пару жизней.
По моему опыту работа связанная с предварительным изучением проекта и закупкой компонентов занимает примерно 70-80% от всего потраченного на производство времени. Оставшиеся 20% это, непосредственно, процесс пайки/сборки устройства и его отладка.
Поэтому качественная документация очень важна. Я частенько натыкаюсь на проекты где нужно напялить на себя шляпу Шерлока Холмса, взять лупу Шерлока Холмса и потом с раскуренной трубкой Шерлока Холмса по крупицам разыскивать BOM, исходники прошивки, схемотехнику и разводку в репозиториях, форумах, личном блоге автора, чтобы просто понять это вообще чисто теоретически соберётся или нет.
Такие, плохо документированные проекты совсем непопулярны, но они есть и их много. Поэтому поговорим о тех, других, с качественной документацией.)
Meeblip Triode, как и многие подобные устройства, состоит из 2 этажей платКомпания Meeblip неспешно выпускает синтезаторы уже больше 10 лет.
Предлагаю обратить внимание на Triode — басовитый синтезатор с двумя осцилляторами, LFO и огибающей, который сделан на Atmega32, чья прошивка полностью открыта и написана на ассемблере.
Это несложный в сборке синтезатор с крупными SMD компонентами и достаточно интересным звуком, чтобы провалиться в него на многие часы. Главный секрет — крутите ручки так медленно, как только сможете, чтобы ничего не пропустить.) Кстати, у этого синтезатора есть второй режим работы — FM. Как его активировать описано в пользовательской документации.
Клон Mutable Instruments Clouds выполненный в виде DIY кита. Просто какое-то чудо, что большинство дизайнов MI до сих пор публикуются под CC-BY-SA.Если бы у меня спросили кто из ныне живущих сделал самый весомый вклад в open-source синтезаторы, я бы назвал французов из Mutable Instruments. Они до сих пор делают open-source модули, которые имеют огромный успех и встречаются в каждом первом еврорэке.
За свою десятилетнюю историю ребята накопили столько опыта, что теперь их приглашают делать «селебрити пресеты» для Arturia и Korg. Их знают буквально все, кто хоть чуть-чуть касался модульных синтов.
Я же хочу показать вам standalone синтезаторы MI. А именно монофонический Shruthi и ни на что не похожий Ambika. Это синтезаторы на Atmega64 с совершенно взрослым набором функций (хоспади, там даже есть матрица модуляции), поддержка которых закончилась ещё в 2015. Напишу лишь по строчке о каждом.
Аналоговый фильтр 4-pole Mission для Shruthi-1. Полистирольные конденсаторы, опампы, которые не производятся уже 20 лет — полный набор для настоящего ценителя страданий.Shruthi — «гибридный» синтезатор где звук генерируется цифровой частью, но перед выходом пропускается через аналоговый фильтр, что придаёт ему характерный оттенок. Только лишь официальных фильтров существует 6 штук, среди которых есть даже советский Поливокс.
Ambika — построенный на базе Shruthi полифонический синт состоящий из 6 отдельных плат голосов.
Фактически это 6 Shruthi объединённых между собой сложным софтом, который позволяет легко комбинировать эти голоса в любых соотношениях. Ambika может быть даже шестью монофоническими синтами одновременно.
В полифонических синтезаторах «звучат» несколько одновременно зажатых клавиш. Кол-во одновременно звучащих клавиш определяется кол-вом «голосов» синтезатора. Полифония позволяет играть аккордами и делает звук не просто более богатым, но многослойным, добавляет ему ещё одно измерение.
В монофонических синтах звучит только одна клавиша, которую нажали последней.
Бывают ещё парафонические синтезаторы.
MI Ambika. Хорошо видны 6 плат «голосов» (voice card).MI делают эталонную документацию на open-source проекты. Их платы прекрасно разведены, в их БОМах ровно столько информации сколько необходимо, а их инструкции к синтезаторам хочется читать от корки до корки.
Плата Norns довольно простая, правда, компоненты на ней дорогие.
Про возможности Norns я уже рассказывал выше в разделе про платформы. С хардварной точки зрения это «звуковуха» с дисплеем и кнопками для Raspberry Pi 3, которая работает под управлением Linux. Проект хорошо документирован, но главное: у него лучшее коммьюнити какое я встречал. На форуме Lines или в Discord вам быстро помогут решить любую проблему с железом или софтом.
Не знаю есть ли смысл собирать Norns прямо сейчас, или лучше подождать: ходят слухи, что скоро эту плату переведут на новый кодек т.к. старый Cirrus Logic CS4270 — совершенно невозможно купить из-за кризиса полупроводников.
Если решитесь, обратите внимание на тамошние кнопки и дисплей. Кнопки будет сложно найти в местных магазинах (я в итоге покупал в Mouser), а дисплей придётся купить оригинальный т.к. китайские копии не подойдут по размеру — компоновка платы очень тесная.
PreenFM2 c OLED дисплеемЕщё один француз выросший из Shruthi, но не имеющий с ним почти ничего общего: полностью цифровой FM-синтезатор PreenFM2.
Сейчас существует новая версия PreenFM3, но она уже проприетарная (вам придётся купить готовую плату), в то время как PreenFM2 полностью открыт.
Само устройство довольно простое. Используются одновременно выводные и SMD компоненты. Синтезатор, благодаря прошивке, напичкан фичами и умеет отдавать до 16 голосов полифонии. Есть арпеджиатор и секвенсор, а встроенная USB-флешка может хранить огромное число пресетов. Рекомендую сразу собирать его с OLED экраном.
В заключении хочу сказать, что всё связанное с этим хобби не так страшно, как выглядит на фотографиях. Получится ли у вас что-то с первого раза? — Совершенно точно нет. Будет ли результат стоить потраченных усилий? — однозначно да.
Я постарался показать вам направления с которых можно начать и подкинул ключевых слов которые можно скормить поисковику, предостерёг вас о типичных ошибках новичков, которые совершал сам. А напоследок ещё поделюсь интересными ссылками:
Music Tech DIY — раздел форума modwiggler.
com с непрекращающимся обсуждением старых и новых дизайнов и модификаций.
Форум Mutable Instruments — кладезь информации по продуктам MI и их многочисленным форкам.
Synth DIY wiki — периодически обновляемая вики с обширным списком дизайнов.
Musicfromouterspace.com — хорошо иллюстрированная теория с отличными прикладными примерами. Если сомневаетесь откуда начать, то начните отсюда.
Look mum no computer — канал с почти абсурдными, по большей части музыкальными, проектами. Оторваться невозможно.
Moritz Klein — канал где автор объясняет теорию и схемотехнику так, что понятно даже мне.
Мой список из нескольких десятков open-source синтезаторов с демками и тегами.
Бракованные детали — канал в котором я страдаю пытаясь собрать 16 синтезаторов за 16 недель.
Gadgetronicx > Электроника > Проекты > Самодельный аудиосинтезатор, также известный как схема электронного пианино
Схемы синтезатора — это схемы, которые способны производить аудиосигналы с использованием электроники.
Современные синтезаторы довольно популярны в наши дни, поскольку они обеспечивают простоту создания качественной музыки. Возможно, вы видели некоторые похожие схемы синтезатора, такие как электронное пианино, MIDI-генератор и так далее. Эта схема может добавить к длинному списку аудио синтезаторов. Он может генерировать звук музыкальных нот нажатием кнопок. В некотором смысле это схема электронного пианино.
Этот чип представляет собой высокочастотный генератор сигналов. Он должен получать питание +5В и -5В через контакты V+ и V-. Вы можете использовать эту цепь питания +5В и -5В для этой цели. Этот чип способен создавать волны трех различных типов: квадратную, треугольную и синусоидальную.
Диапазон выходных частот этого чипа составляет от 0,1 Гц до 20 МГц. Выше этого выходная волна будет искажена по своей природе. Форма выходного сигнала этой микросхемы будет выбрана путем подачи соответствующего логического входа на контакты A0 и A1.
Выходная частота этого чипа зависит от двух факторов.
Один внешний конденсатор, который подключается к выводу COSC. Другой — это ток на выводе IIN.
Он также обеспечивает возможность изменения коэффициента заполнения и точной настройки частоты выходной волны путем подачи напряжения от -2,4 В до +2,4 В на выводы FADJ и DADJ. Когда контакты DADJ подтянуты к 0 В, рабочий цикл формы волны остается на уровне 50%.
Библиотека схем — более 220 практических схем
Аналогичным образом, когда на выводах FADJ и DADJ установлено 0 В, функция настройки частоты и регулировки рабочего цикла будет отключена. В этот момент выходная частота зависит исключительно от тока IIN и емкости на выводах COSC. Подробнее об этом чипе читайте в его техническом описании.
MAX038 от интегрированного максима является сердцем этой схемы. Этот генератор сигналов сконфигурирован с использованием внешних резисторов и конденсаторов для генерации сигнала в трех различных формах: синусоидальной, треугольной и прямоугольной.
Как упоминалось ранее, выходная частота этой микросхемы зависит от тока на выводе IIN и емкости конденсатора, подключенного к выводу COSC.
Согласно техническому описанию, вывод REF обеспечивает опорное напряжение около 2,5 В и ток около 200 мА. Следовательно, мы используем резистор R1 номиналом 5 кОм, чтобы ограничить ток до 100 мкА и подать его на вывод IIN. Это связано с тем, что рекомендуемый входной ток на выводе IIN составляет от 1 мкА до 750 мкА, и здесь мы выбираем 100 мкА.
Ток на вывод IIN питает генератор тока генератора, который, в свою очередь, питает внутренний генератор. Внешний конденсатор C1, C2, C3, C4, C5 подключается к внутреннему генератору с помощью кнопок.
Генератор заряжает и разряжает конденсатор при нажатии кнопки. В результате это влияет на частоту выходного сигнала. Следовательно, когда нажата кнопка, она подключает конденсатор к выводу COSC и, следовательно, создает соответствующую выходную частоту на 19-м выводе.
Это регулируется формулой.
Fo(МГц) = IIN(мкФ) / CF (пФ)
Здесь также используется переменный резистор RV2 для изменения входного напряжения на вывод FADJ. Это может изменить номинальную выходную частоту, зафиксированную с помощью приведенной выше формулы, на +70% до -70%. Резистор R3 номиналом 12 кОм подключается от DADJ к земле, так как нам не нужно регулировать рабочий цикл в нашей схеме. Используйте переменный резистор вместо 12k от REF, чтобы включить эту функцию.
Для фиксации выходных частот для каждой клавиши нашего звукового синтезатора я буду использовать частоты клавиш фортепиано
| Примечания | Частота |
| А | 27.500 |
| Ф | 43.6533 |
| Б | 123.4708 |
| с♯′/d♭′ | 277.1826 |
| ф»’ | 1396. 913 |
Я выбрал ноты фортепиано и соответствующие им частоты для определения емкости. Обратите внимание, что эта схема не может воспроизвести звук фортепиано, поскольку выходные сигналы фортепиано довольно сложны и скорее используют его частоты в качестве эталона. Этот ответ Cedron в stackexchange предлагает хорошее объяснение.
Зафиксируем значения емкости для перечисленных выше частот по формуле. Обратите внимание, что вам необходимо преобразовать значения частоты и тока в единицы, указанные ниже.
Для номинальной частоты 27,500 (Примечание А) конденсатор должен быть
CF (пФ) = IIN (мкА) / Fo (МГц)
= 100 / 0,0000275
2 = 3,6pF2 x 10-12 ( Емкость указана в пикофарадах)= 3,6 мкФ ~ 3,3 мкФ
Также приведен список других значений емкости
Форму выходного сигнала можно выбрать, подав соответствующую логику на контакты A0 и A1.
| А0 | А1 | Сигнал |
| Х | 1 | Синусоида |
| 0 | 0 | Прямоугольная волна |
| 1 | 0 | Треугольная волна |
Теперь настройка нашего MAX038 завершена. При нажатии кнопки выбранная форма сигнала с помощью переключателей SW1 и SW2 с частотой, фиксированной с помощью конденсатора, подключенного к кнопке, будет воспроизводиться на выходе этой схемы звукового синтезатора.
Форма выходного сигнала меняется с линии +5 В на линию -5 В с максимальным током 20 мА. Этого тока недостаточно для управления динамиком, поэтому для этого нам нужен усилительный каскад.
Этот усилитель основан на комплементарном двухтактном усилителе, так как он имеет входы с положительной шины на отрицательную. В схемах для работы используется дополнительная пара транзисторов TIP2955 (PNP) и TIP3055 (NPN).
Конденсаторы связи C8 и C9 удаляют составляющие постоянного тока во входящем сигнале. Сеть резисторного делителя напряжения с использованием R4, R5 и RV1 устанавливает точку смещения обоих транзисторов. Транзисторы должны быть установлены в режим отсечки с помощью RV2, так как это устранит потребляемый транзисторами ток покоя при отсутствии входного сигнала.
При положительном цикле входящего сигнала, подаваемого в цепь, транзистор Q1 открыт, а транзистор Q2 находится в выключенном состоянии. В этот момент протекает ток коллектора Q1. Положительный цикл будет выставлен на выходе. Принимая во внимание, что во время отрицательного цикла Q2 проводит, а Q1 будет выключен. Отрицательный цикл будет выставлен на выходе.
Воспроизведенный сигнал на выходе будет управлять динамиком, так как он имеет достаточный ток. Это создаст звук, похожий на ноту.
Сходить с ума от кнопок 😛
Центральная страница системы Rad-Fi.
Привет!
Я доктор Блип.
Это руководство для начинающих о том, что такое синтез своими руками, номенклатуре и используемых деталях, а также о том, как начать создавать свои собственные схемы.
Если вы хотите, чтобы ваши комплекты Rad-Fi издавали невероятный шум, это руководство не требуется, но если вы заинтересованы в том, чтобы сделать следующий шаг в создании собственных электронных штуковин, это поможет вам начать работу.
Вам не нужно слишком много знать об электронике, чтобы создавать шум, точно так же, как вам не нужно знать химию и материаловедение, чтобы рисовать.
Не так много инструментов нужно, чтобы начать шуметь.
Инструменты
Все, что нужно для работы с макетом, — это такие плоскогубцы. Вы также можете использовать маленькие плоскогубцы и бокорезы.
Если вы паяете, ознакомьтесь с нашим руководством.
Усилитель
Большинству схем требуется усилитель для управления динамиком. Гитарный или клавишный усилитель — идеальный вариант, но если у вас еще нет музыкального оборудования, вот несколько вариантов.
Вы не можете превзойти стоимость окупаемости старых компьютерных динамиков с питанием .
В комиссионных магазинах их полно, а новые тоже дешевые.
Можно использовать домашнюю стереосистему, ресивер, Hi-Fi и т. д., но не рекомендуется.
Старая стереосистема будет работать нормально, но не рекомендуется подключать самодельные носильщики к ресиверу HDMI за 400 долларов. Они предназначены для оборудования линейного уровня с низким импедансом, поэтому, возможно, потребуется включить их очень высоко, чтобы услышать вашу схему. Вы также рискуете получить повреждения, если направите на него слишком сильный сигнал, но если у вас есть старый приемник, о котором вы не беспокоитесь, сделайте это.
Наушники можно использовать, но их не следует подключать напрямую к вашему устройству, так как они могут легко повредить их и ваши уши. Используйте миксер и убедитесь в уровне, прежде чем надевать их на уши.
Сделай сам! Вот классическая схема на 386 ампер. Его очень легко сделать, он звучит прилично громко и хорошо искажает.
Вы также можете начать с готового модуля усилителя, такого как TA2024. Звучит отлично, очень громко и чисто. Вам просто нужно подключить вход и регулятор громкости и, возможно, буфер.
Если у вас есть несколько вещей, которые вы хотели бы использовать одновременно, и ваш усилитель имеет только один вход, можно использовать простой микшер .
Аудиокабели и адаптеры
Большинство усилителей имеют входы 1/4″. если вы используете 1/8″ на своем устройстве, вам понадобится адаптер.
По большей части вам не придется беспокоиться о стерео или моно. Любые кабели будут работать, как обычно, вы будете делать моносигналы для моноусилителей.
Питание
Переменный ток исходит от стены и может быть опасным. Постоянный ток от аккумуляторов и адаптеров переменного/постоянного тока намного безопаснее и используется в домашних условиях.
Самое важное, что нужно помнить, это правильное подключение напряжения и заземления.
Если их перевернуть или соединить напрямую друг с другом, детали могут очень быстро нагреться до точки обжига пальцев.
Всегда используйте указанное напряжение. Светодиод почти мгновенно загорается при подаче 9 вольт напрямую. Чип, который требует 5 В, например ATMEGA328, используемый в проектах Arduino, будет поврежден чем-либо выше 5 В или если контакты питания и заземления перевернуты.
Регуляторы напряжения используются для подачи именно того напряжения, которое вам нужно. Их легко использовать, если вы правильно их подключите и используете правильные компоненты, указанные в техническом описании.
Система Rad-Fi использует надежный регулируемый источник питания 5 В с защитой от короткого замыкания, поэтому вам не о чем беспокоиться.
Дополнительная информация о напряжении и токе.
Вот обзор некоторых деталей, используемых в Rad-Fi и других наборах для самостоятельной сборки.
Резисторы
ограничивают ток.
Измеряются в омах, которые обозначены цветными полосами. Вам не придется расшифровывать их для наборов Rad-Fi, но полезно знать, как читать цветовые коды (или просто использовать для этого Wolfram).
Потенциометры
представляют собой переменные резисторы. Они увеличивают сопротивление между средним и правым контактами при повороте по часовой стрелке, уменьшают его между средним и левым и наоборот против часовой стрелки.
Потенциометр имеет собственную небольшую печатную плату, что упрощает его использование на макетной плате. Все те, что входят в этот комплект, имеют сопротивление 20 кОм.
Фотоэлементы
также являются переменными резисторами, но они меняются в зависимости от количества падающего на них света. Больше света, меньше сопротивление.
Конденсаторы
могут накапливать и фильтровать ток. Они позволяют пропускать изменяющийся ток, но не статический ток.
Керамические колпачки , два слева, являются неполярными, что означает, что их можно использовать в любом направлении. Значение указано сбоку простым кодом (104 = 0,1 мкФ [микрофарад]; 102 = 1 нФ [нанофарад]).
Электролитические колпачки , справа, полярные, отрицательная сторона отмечена полосой и меньшей ножкой. Значение указано сбоку.
Транзисторы
Блок электроники. Чтобы упростить, они могут действовать как переключатели или усилители. Смотрите здесь для подробного объяснения.
CC Sparkfun
ИС, также известные как чипы
Интегральные схемы представляют собой совокупность десятков или миллиардов транзисторов и других компонентов. Существует множество типов микросхем, но мы сосредоточимся на простых и аналоговых, таких как операционный усилитель и шестнадцатеричный триггер Шмитта, а также цифровая микросхема ATMEGA328, используемая в Arduino UNO.
Кварцевый осциллятор
Как следует из названия, он содержит волшебный кристалл, который колеблется с очень определенной частотой.
Цифровые чипы, такие как ATMEGA328, нуждаются в них для работы.
Диоды
Разрешить ток может течь через него только в одну сторону, но не в другую.
Светодиоды
Светоизлучающие диоды излучают свет, когда ток проходит в правильном направлении. Не подключайте их напрямую к источнику питания, так как напряжение, превышающее их номинальное напряжение, повредит их. Как и любой диод, ток может течь через него только в одном направлении.
Катод или отрицательный вывод более короткий, также отмечен плоской выемкой на боковой стороне самого светодиода.
Получение нужных деталей с правильными значениями — одна из самых сложных задач при создании собственных синтезаторов.
Наши наборы для пайки и макетирования поставляются со всеми деталями, необходимыми для их сборки, но если вам нужно что-то для ваших собственных творений:
У Sparkfun и Adafruit есть множество отличных наборов с подробными руководствами и инструкциями.
Вы можете настроить большинство компонентов, инструментов и вещей, о которых вы даже не подозревали, что они вам понадобятся.
У Jameco есть отличные направляющие от Форреста Мимса, а также всевозможные детали.
У Mouser и Digikey есть миллионы деталей, но найти нужную может быть сложной задачей.
Генератор
Звуковые волны представляют собой энергию, колеблющуюся взад-вперед на определенной частоте. Средняя до на фортепиано — это волна, колеблющаяся 261,63 раза в секунду. Громкость звука определяется тем, насколько далеко они колеблются вверх и вниз.
На струнном инструменте это происходит физически. Когда вы дергаете струну или ударяете по ней, вы можете видеть, как она вибрирует вперед и назад, а также вибрирует то, к чему она прикреплена, и, в свою очередь, перемещает воздух вокруг себя и производит звук.
Электронные схемы могут делать то же самое. Ток течет по цепи, и его можно заставить колебаться с помощью резисторов, конденсаторов, транзисторов и других компонентов.
Затем этот колебательный ток можно усилить и подключить к динамику, чтобы заставить его вибрировать и воспроизводить звук.
Вы можете думать об этом так же, как форма гитары и натяжение струны создают определенный звук. С электроникой все немного более непрозрачно и волшебно.
VCO или генератор, управляемый напряжением, является основным компонентом синтеза. Именно jsut и osc изменяют высоту тона в зависимости от количества поступающего на него напряжения. Генераторы в синтезаторе Patchable представляют собой своего рода цифровой ГУН. Популярным аналоговым VCO для самостоятельного изготовления является LM13700 OTA.
LFO буквально означает низкочастотный генератор, но используется для описания одного генератора, влияющего на другой.
Волновые формы
Генератор может создавать 4 основных волновых формы.
Существует бесконечное множество их вариаций, но хорошо знать типы спины. Это осцилляторы скорости звука модуалтаров, как здесь.
Усилитель
Усилитель может заставить колонки двигаться. Операционный усилитель (операционный усилитель) — это базовая ИС, которая может усиливать и ослаблять сигналы, а также фильтровать их и создавать собственный звук.
Секвенсор и огибающая
Звучит неинтересно, если только они не меняются.
Секвенсор относится к чему-то, что инструктирует другое устройство, что делать с течением времени. Примерами этого может быть MIDI-секвенсор, который отправляет информацию о нотах, и его прародитель, пианино.
Конверт — то же самое, но на микроуровне. Это последовательность высоты тона, фильтрации или чего-то еще, применяемого к одной ноте. Это также вызывает ADSR для частей отдельной ноты, атаки, затухания, сустейна и релиза.
MIDI
Это цифровой способ управления синтезаторами. Эта технология существует с конца 70-х годов и до сих пор является неотъемлемой частью музыки. Это простой и мощный способ заставить устройства, клавиатуры, контроллеры, винтажные и современные синтезаторы, компьютеры, системы освещения и т. д. обмениваться данными. Он используется в синтезаторе Patchable и бесчисленных синтезаторах. (Подробнее в разделе ардунио).
Аналоговая/цифровая
Это два основных типа схем. Оба имеют свои сильные и слабые стороны при создании шума.
CMOS / Logic — Тип аналоговой схемы, которую синтезаторы DIY используют довольно часто, — это логические микросхемы, иногда называемые CMOS, названные в честь процесса, используемого для их изготовления. Существует множество различных типов логических микросхем, каждая из которых выполняет очень специфическую задачу. Есть счетчики, переключатели, ворота и т. д. Думайте о них как о математических операциях. По большей части они выпускают цифровые сигналы, например, прямоугольные или непрямоугольные, но это аналоговые устройства. Они не запрограммированы и не имеют процессора. Это наборы переходников и компонентов, которые выполняют простые операции.
Операционные усилители. Эти устройства могут усиливать, генерировать или фильтровать любой сигнал. Это то, о чем вы можете подумать, когда думаете об аналоговом, что-то, что можно настроить на бесконечно маленьком уровне без наложения или ограничений. Это может быть сделано для создания идеальной волны, но для этого потребуется много сложной схемы.
Arduino
Arduino — это аппаратно-программная среда для программирования определенного цифрового чипа. Он был разработан как простой способ выполнения сложных вычислительных задач.
Для наших целей мы можем сосредоточиться на том факте, что он отлично подходит для создания сложных, но менее точных звуков. Что неплохо.
Как и во всех разделах этого руководства, существуют гораздо более мощные, сложные и дорогие (как с точки зрения времени, так и с точки зрения денег) способы msound, но вы действительно не можете превзойти стоимость, чтобы окупить Arduino.
Чтобы начать создавать свой собственный код, нужно научиться немного большему, чем для создания аналоговых схем, но доступно так много кода, что вам действительно нужно знать, как его использовать.
См. наше руководство по изменению кода Rad-Fi.
Гибка цепей
Casper Electronics
Один из способов начать делать что-то своими руками — открыть старые клавиатуры и музыкальные игрушки и покопаться в них.