8-900-374-94-44
Синусоидальный сигнал можно получить обычным аналоговым способом, но существуют и цифровые способы синтезирования сигналов. При использовании цифрового синтезатора искажения не зависят от частоты сигнала, а также стабильность частоты в этом случае гораздо выше. В статье, ниже давайте подробнее рассмотрим схему и принцип действия цифрового синтезатора.
Сегодня компьютеры, оборудованные звуковой картой могут генерировать различные сигналы, которые можно использовать для измерений. Также синусоидальный сигнал можно создать с помощью регистров сдвига, на которые подаётся сигнал с тактового генератора, и на выходе которых установлен набор резисторов, преобразующих параллельный цифровой код в аналоговый сигнал.
При использовании резисторов с разными значениями на выходе можно получить различную форму периодических сигналов. Однако из-за того, что система цифровая, и сигнал генерируется ступенчато, то в выходном сигнале могут присутствовать гармоники частоты дискретизации.
Поэтому или частота дискретизации должна быть очень большой и сигнал должен быть сформирован из большого числа ступенек, или частоту следует выбрать приемлемой и использовать небольшое число ступенек, например 32, но фильтровать выходной сигнал. В этом генераторе применён последний способ.
Схема цифрового генератора
Тактовые сигналы, которые имеют максимальную частоту 6,4 мГц сформированы астабильным мультивибратором на логических элементах G1..G3 микросхемы IC1. Перестройки частоты осуществляется потенциометром P1, в то время как для изменения частоты по декадам используется переключатель К/1.
Микросхема IC1 состоит из набора скоростных КМОП элементов, вместо неё можно использовать менее скоростные ТТЛ логические элементы, скорректировав значение сопротивления R2=270 Ом.
На микросхемы IC1..IC3 подаётся напряжение питания +6 вольт (по паспорту 74AC00 её максимальное напряжение питания может составлять 6 вольт, для серии 4000 — 15 вольт). Чем больше питающее напряжение, тем больше максимальная рабочая частота микросхем. Для делителя IC2 максимальная рабочая частота будет составлять 6,4 МГц при напряжении питания 6 вольт.
Микросхема 74AC00 может выдержать долговременное повышенное напряжение питания до 6..6,5 В (особенно при слабом нагружении выхода).
Тактовая частота задающего генератора в 32 раза больше, чем частота синтезируемого синусоидального сигнала. При максимальной тактовой частоте 6,4 МГц это будет соответствовать частоте синусоидального сигнала 200 кГц. Двоичный счётчик IC2 делит частоту входного сигнала на 32. С выхода Q4 счётчика IC2 сигнал подаётся на вход первого сдвигового регистра IC3, с его выхода Q3B сигнал поступает на вход DA следующего сдвигового регистра IC4. Состояния выходов сдвиговых регистров изменяются синхронно с тактовыми импульсами, поступающими с выхода задающего генератора IC1.
Давайте рассмотрим осциллограмму сигналов на входах и выходах сдвигового регистра IC3:
Сигналы на входах CpA, CpB, DA и выходах Q0A..Q3A, Q0B..Q3B сдвигового регистра IC3.
Из этого рисунка видно, что с каждым тактовым импульсом данные, поступающие на входы DA сдвиговых регистров, записываются в первый разряд каждого из регистров и одновременно сдвигаются на один разряд дальше, данные постепенно переходят с первого регистра на второй, и далее процесс повторяется.
К выходам сдвиговых регистров подключена матрица резисторов R3…R30, которая производит цифро-аналоговое преобразование сигнала и формирует синусоиду.
Сигнал на входе счётчика ID2, на его выходе и синусоида в точке соединения резисторов R3..R30.
Если использовать другие номиналы резисторов то можно будет сформировать любые другие периодические сигналы, например, сигнал треугольный формы. Сумма всех токов с выхода резисторной матрицы поступает на вход усилителя IC5. Синусоидальный выходной сигнал должен быть со средним значением ноль вольт (т.е. без постоянной составляющей выходного сигнала).
Сдвиг уровня сигнала осуществляется с помощью подачи на прямой вход операционного усилителя напряжения смещения с помощью делителей R31 и R32.
Поступающий с выхода IC5 ступенчатый сигнал фильтруется так, что бы осталась только основная гармоника. Для этого используется фильтр нижних частот. Применение цифровой фильтрации было бы предпочтительнее, но это значительно усложнило бы конструкцию.
Труднее всего осуществлять фильтрацию в нижнем диапазоне частот: проблема решается путём компромиссов. Здесь применяется активный фильтр третьего порядка на операционном усилителе IC6 и пассивных элементах R37…R39, C15…C17 в цепи обратной связи.
То же самое можно сказать и о других фильтрах, частоты которых лежат в диапазонах 200 Гц…2 кГц, 2 кГц…20 кГц, 20 кГц…200 кГц, которые очищают синусоидальный сигнал. Вообще для каждого фильтра необходим свой усилитель, но поскольку всё равно необходимо коммутировать цепи тактового генератора переключателем К/1, то используются коммутируемые полосовые фильтры в цепи IC6, коммутируемые переключателями К/2 и К/3.
Операционный усилитель TL080 (IC6) усиливает сигнал, поступающий на его вход в два раза по амплитуде, он имеет низкий уровень искажений и линейную частотную характеристику до частот 300 кГц. Интегрирующая цепь R36, C14 подавляет всплески сигнала, образующиеся в основном на высоких частотах. Сопротивление резистора R36 относительно невелико, что бы амплитуда сигнала не уменьшалась под нагрузкой. Для питания операционных усилителей необходимо симметричное стабилизированное напряжение питания, поэтому кроме источника +6 В применяется ещё и источник -6 В.
Рисунок печатной платы изображён на рисунках ниже.
Печатная плата
Конденсаторы, используемые в самом высокочастотном диапазоне должны быть припаяны с очень короткими выводами, в первую очередь это касается C5!
Тактовый генератор обеспечивает стабильность частоты порядка 10-3…10-4. Перемычка на входе IC2 переключается в верхнее по схеме положение, и на вход IC2 подаётся частота с синтезатора. Значение частоты должно быть в 32 выше, чем частота синтезируемой синусоиды.
Вместо переключателя K временно устанавливают короткие перемычки (что бы провода, ведущие к переключателю не мешали), настраивая прибор на третий диапазон. Убедитесь, что тактовый генератор работает и на выходе IC5 присутствует ступенчатое синусоидальное напряжение, а на выходе IC6 присутствует синусоидальный сигнал.Если при максимальном положении потенциометра P2 наблюдается несимметричное ограничение сигнала, то придётся подобрать резистор R34.
Далее следует отрегулировать потенциометр P2 так, что бы сигнал не был ограничен. Теперь надо проверить уровень постоянной составляющей сигнала, которая должна быть равна нулю, это проверяют осциллографом с включённым режимом по постоянному току (так называемый открытый вход), для регулировки подбирают величину сопротивления R31 (или уменьшить сопротивление R32 до 1,6 кОм и включить последовательно с ним подстроечный резистор 470 Ом для регулировки, отрегулировать, измерить сопротивление подстроечного резистора, прибавить к нему 1,6 кОм и таким резистором заменить резистор R32).
Амплитуда сигнала при перестройке на каждом диапазоне не должна изменяться более чем на 1%. На самом верху диапазона может наблюдаться некоторое его снижение (несколько процентов). Для подстройки этого фильтра можно припаять конденсатор ёмкостью 100 пФ параллельно конденсатору C22 со стороны фольги. Не забудьте так же проверить, что изменение амплитуды по диапазонам не превышают 1%! Такие же настройки следует провести и на других диапазонах.
При необходимости, конечно, может быть добавлен дополнительный диапазон частот 0,2…2 Гц. Для этого используют отдельную плату. Номинал конденсатора для задающего генератора должен иметь ёмкость 3 мкФ, сопротивления фильтра — по 150 кОм, ёмкости фильтра — 866 нФ, 280 нФ и 352 нФ. Переключатель K должен быть заменён на пятипозиционный.
Если всё работает, то можно подключить переключатель диапазонов, используя короткие проводники. Вполне возможно, что из-за паразитных ёмкостей проводников переключателя в верхнем диапазоне придётся уменьшить ёмкость конденсатора C5.
Устройство смонтировано в небольшом металлическом корпусе. Источник питания состоит из трансформатора с двумя вторичными обмотками (2×10..12 В, 1..2 Вт), выпрямителя на диодах 1N4001, электролитических конденсаторов 470 мкФ и двух интегральных стабилизаторов напряжения 78L06 (положительный) и 79L06 (отрицательный).
Для выходного разъёма генератора используется байонетный BNC коннектор. Общий провод печатной платы гальванически соединён с корпусом. Плата блока питания крепится винтами к корпусу. Ручка настройки должна быть оснащена большой шкалой. Выключатель питания — обычный тумблер.
Для выхода сигналов тактовой частоты f0 и f0/32 можно сзади корпуса установить разъёмы RCA или BNC. Для подключения внешней задающей частоты сигнала f0 там же можно разместить ещё один разъём.
Передняя панель
На ось переменного резистора точной настройки можно надеть шкалу, изготовленную из белого картона, проградуированную делениями, что упростит использование прибора, калибровку шкалы осуществляют с помощью частотомера.
И в заключение необходимо проверить коэффициент гармоник, обычно составляющий не более 0,1%, но если точнее подобрать сопротивления R30…R33, то можно получить коэффициент нелинейных искажений лучше чем 0,07%.
При использовании цифрового синтеза искажения не зависят от частоты сигнала. Стабильность частоты в этом случае гораздо выше, чем в аналоговом генераторе, а диапазон перестройки частоты получается больше, чем например у генератора на мосте Вина. Данную схему можно использовать в качестве лабораторного генератора или для радиостанции.
Hobby Elektronika 2000, №7-8
MorseGen это программа, которая может генерировать код Морзе для практики на любой скорости для комфортного чтения. Она может быть использована для обучения Азбуки Морзе использованием метода Коха, начиная со случайной буквы или цифры группами, общими словами, текстом из файла или псевдо-связей. Если Вы начинаете изучать азбуку с нуля, то Вам лучше начать с программы Morse Machine. Подробнее…
Эта простая схема собрана на CMOS IC CD4060 для того чтобы получить необходимое время задержки.
Подробнее…
При сборке радиомикрофона, передатчика или приёмника на диапазон УКВ в качестве антенны удобнее использовать не обычный кусок провода, а антенну, предложенную в этой статье. Она меньше по размерам и эффективнее обычной.
Подробнее…
Популярность: 2 538 просм.
www.mastervintik.ru
Статья, к сожалению, сохранилась только локально, а оригинал не открывается. Благодарю автора — неизвестную Ambush. Текст немного скорректирован и переработан мной.
Электронно музыкальные синтезаторы можно разделить на 4 класса.
1. Аналоговые синтезаторы
2. Цифровые синтезаторы
3. Опто-электронные синтезаторы
4. Механические или пневматические синтезаторы.
Сегодня, дорогие друзья, мы поговорим с вами об аналоговых синтезаторах.
Аналоговые синтезаторы можно тоже разделить на 4 типа по способу формирования
2. Ribbon Controller — это полоска из специального материала, скольжением пальца по которой можно достичь плавного эффекта глиссандо
3. Sequencer — это секвенсор. Они бывают аналоговыми и цифровыми.
Аналоговые секвенсоры — это программные устройства, которые позволяют на выходе получать управляющее напряжение, мультиплексируемое аналоговым устройством с потенциометров. Положение угла поворота ручки потенциометра определяет управляющее напряжение. У секвенсоров может изменяться не только частота (скорость сканирования матриц потенциометров), но и скважность (соотношение паузы на длительность). Количество сканируемых потенциометров может быть произвольным. Количество каналов этих ячеек тоже. Все зависит только от свободного места на передней панели секвенсора, т.е. его размеров: ) Как правило емкость памяти таких секвенсоров не велика и обычно варьируется от 8 до 32 ячеек.
Цифровые секвенсоры — это цифровые запоминающие устройства, которые заносят в память код со сканирующей матрицы клавиатуры. Они могут иметь огромный объем памяти и запоминать партитуру, как полифонических, так одноголосных музыкальных произведений. Так же как и в аналоговых секвенсорах, там можно редактировать темп и произвольно менять длительность и частоту ноты.
4. Joystick — это джойстик. Как правило это два потенциометра, находящиеся под углом 90 градусов, механически сконструированных таким образом, что позволяют одним рычажком свободно перемещаться по двум координатам — Х и Y, т.е. позволяют одним движением управлять сразу двумя параметрами. Существует еще колесико, которое называется Pitch Bend. Служит для того, чтобы получать «подтяжки».
1. VCO — это генератор управляемый напряжением, как правило генерирует импульсы 4 видов — это пилообразные, треугольные, прямоугольные и синусоидальные напряжения. У каждой формы импульсов своя специфическая спектральная характеристика, поэтому так много всяких форм и используется для этого. Например, прямоугольное напряжение может иметь возможность менять скважность импульсов (соотношение паузы к длительности импульса) в зависимости от управляющего напряжения, что позволяет изменять спектральный состав этих импульсов. Все эти импульсы, как правило, смешиваются в микшере и подаются на балансный модулятор или фильтр управляемый напряжением.
2. Noise — это генератор шума. В студийных синтезаторах, как правило, используется генератор белого шума и генератор розового шума.
3. LFO — это низкочастотный генератор, предназначенный для управления блоками VCO, VCF и VCA. Как правило выходная функция такого генератора достаточно сложна и позволяет варьировать эти выходные функции в широких пределах, от синусоидальной функции до треугольной или прямоугольной, в большом диапазоне низких частот — 0,01-100 Герц. Эти устройства в свою очередь могут быть тоже управляемы напряжением и модулироваться таким же генератором, как и он сам. Но, как правило, запускается такой генератор сигналом «строб» или «старт», коррелирующими с функциями времени клавиатуры, секвенсора и других устройств. В качестве LFO иногда можно использовать ADSR, на котором можно заранее выстраивать необходимую функцию.
4. ADSR — это генератор огибающей функции.
A — (attack) — начальная фаза, подъем
D — (decay) — фаза перехода звука в установившееся состояние
S — (sustain) — фаза «поддержки»
R — (release) — послезвучание
Используется для управления блоками VCO, VCF, VCA, а так же LFO. Сущестуют блоки ADSR с большим количеством аппроксимирующих функцию элементов — от 4 до 8. Иногда эти модули выполняют с изменяемым от напряжения уровнем элементов, т.е. время атаки может задаваться напряжением от некоевого внешнего генератора функций времени, например, LFO или секвенсора. Так же интересно использовать для этой цели клавиатуру. В таком случае время атаки будет изменяться по всей длине звуко-высотного ряда клавиатуры. ADSR, как правило, запускается сигналом «строб» («gate») с клавиатуры или секвенсора. Также его можно запускать прямоугольным импульсом с LFO. Выходную функцию ADSR иногда интересно инвертировать.
5. Sample & Hold — генератор случайной выборки. Вместе с двумя генераторами Noise и LFO призван создавать случайную последовательность низкочастотных импульсов, которые используются для управления других функций синтезатора. Как правило имеет очень колоритное звучание. Иногда вместо генератора Noise можно использовать любой другой спектр — VCO, VCF, VCA, другой LFO. (не согласен, модуль по стробу запоминает сигнал со входа и держит его на выходе, а генератор случайной выборки получается из S&H именно при соединении noise и LFO, но могут быть и другие варианты применения)
1. VCF — это фильтр, управляемый напряжением, служит для изменения спектрально-временных функций в зависимости от управляющего напряжения. Делятся, как правило, на 3 класса:
— LPF — низкочастотный фильтр (ФНЧ).
Полоса пропускания этого фильтра по умолчанию находится в низкочастотной области спектра. При повышении управляющего напряжения частота среза этого фильтра движется в область высоких частот.
— HPF — высокочастотный фильтр (ФВЧ).
Полоса пропускания этого фильтра по умолчанию находится в высокочастотной области спектра. При повышении управляющего напряжения частота среза этого фильтра движется в область низких частот.
— BPF — полосовой фильтр (образуется последовательным включением двух предыдущих фильтров) (полосовой фильтр).
Полоса пропускания этого фильтра может находиться в произвольной области спектра и представляет собой полосу пропускания, ширина которой зависит от добротности фильтра. Добротность фильтра (Q) тоже может управляться управляющим напряжением.
Как правило в фильтрах студийных синтезаторов используются фильтры от 2 до 8 порядков. Один порядок равен 6 db/okt. Обычно используются фильтры 4 порядка, т.е. 24 децибела на октаву.
2. VCA — управляемый напряжением усилитель. Используется для управления функцией амплитудно-временных характеристик. Как правило работает вместе с генератором ADSR и LFO. Шумовые параметры такого усилителя очень важны. Компоненты, используемые для изготовления такого усилителя, должны быть очень высококлассные и иметь очень низкий коэффициент шума.
3. RM — балансный модулятор (обычно это простой 4 квадрантный перемножитель). Используется для придания звуку своеобразия и колоритности.
1. Mixer — это микшер. Необходим для смешивания N-го количества звуковых или управляющих сигналов. Как правило, это небольшие микшеры от 4 до 8 каналов. Существуют микшеры, которые выполняют функции суммирования и вычитания одновременно. В среднем положении потенциометра выходное напряжение канала равно 0. При повороте от 0 влево сигнал суммируется с другим каналом, а при повороте вправо вычитается из него, что дает больше разнообразия.
2. Signal Selector — это коммутатор. Выполняет функцию тройника: ) В том случае, если количество входов или выходов недостаточно, используют этот модуль.
3. FCV — преобразователь частоты в напряжение. Еще один занятный модуль, который можно использовать для преобразования частоты звука в напряжение, которое в свою очередь может использоваться для управления блоками синтезатора. Если подключить к его входу микрофонный усилитель, а выход этого устройства к VCO, то легко можно управлять звуко-высотным рядом синтезатора посредством голоса, флейты или какого-либо другого внешнего музыкального инструмента.
4. Lost modules — это могут быть какие угодно самые разнообразные модули, которых пока не существует в природе: ) Все зависит только от вашей творческой выдумки: ) Например, это может быть высокочувствительный энцефалограф, который позволяет снимать всевозможные альфа, вета, гамма с вашего мозга или биоэлектрическую активность с мышц тела и преобразовывать это в управляющее напряжение, что, на мой взгляд, даст интересные результаты при изучении обратной связи человек-машина, машина-человек. В конечном итоге даст возможность глубже интегрироваться в мир «силиконовых чудовищ»: ) Или, например, достаточно скудный по звучанию Терменвокс можно очень просто интегрировать в синтезатор, что позволит в свою очередь использовать дополнительные возможности для управления этим синтезатором. Ну и т.д. В сущности такой студийный синтезатор представляет собой электронно-акустическую лабораторию, в которой можно исследовать и использовать свои творческие задумки…
Чем больше степеней свободы в коммутации, тем больше свободы в практике звукоизвлечения мы имеем. Не нужно бояться коммутировать блоки между собой. Единственно, о чем нужно помнить, это не объединять два выхода между собой. Для коммутации в модулях на переднюю панель лучше всего выводить гнезда под микроджеки. Они более компактны. Кому не нравится «борода» из проводов, те могут сделать себе наборное поле. По оси X выводятся управляющие выходы, по оси Y управляемые входы, или же можно сделать электронный аналоговый коммутатор и клавиатурное поле N/M. В среднем примерно кнопочек так 40х40 в зависимости от сложности и количества модулей в аналоговом студийном синтезаторе. Вот поэтому я и говорю, что «борода» из проводов, наверное, будет все-таки лучше: ) Простенько и надежно.
Обычно в студийных аналоговых синтезаторах используется от 8 до 16-32 генераторов VCO, 4-16 VCF и столько же VCA. LFO я бы поставила на каждый управляемый модуль по одному, т.е. VCO+LFO, VCF+LFO, VCA+LFO. Чего там мелочиться: ) Тоже самое я бы проделала и с ADSR, т.е., проще говоря, на один управляемый блок приходится два управляющих блока. Все эти модули очень удобно размещать в каком-нибудь неглубоком ящичке, шкафчике в вертикальном положении стандарта Mini-Rack или, кто может, самостоятельно изготовить рековскую стойку, или приобрести ее и набить ее минирековскими модулями.
Получается очень красиво, особенно если панельки покрашены в черный матовый цвет. Ручки лучше всего подбирать одной фирмы и одной модели. Можно использовать ручки разных диаметров. Мне, например, очень понравились серые пластмассовые ручки, которые обычно используют в профессиональных микшерах. Да и стоят они относительно недорого — 3 рубля штучка (оптом). Потенциометры лучше всего использовать поворотные, а не полосковые. В полосковые очень часто попадает пыль, поэтому они быстро портятся, а также поворотные потенциометры гораздо компактнее, поэтому панелька модуля также может быть достаточно компактной. Если кто работал за большой консолью микшера, те меня, наверное, поймут. Лазить по очень большому периметру очень утомительно: ) Еще также неплохо выводить светодиодные лампочки на панель управляющих модулей. Тогда сразу можно визуально определить какой блок в данный момент работает.
Конструктив студийного синтезатора может быть самым разнообразным. Главное придерживаться модульности конструкции. Это позволит наращивать устройство до бесконечности: )
by Ambush 16.04.2008
Ну и теперь лично от меня
VSTi Moog Modular — www.arturia.com/evolution/en/products/moogmodularv/intro.html
Эмуляторы реально существующих синтезаторов. Для изучения могут быть сложны. Структура жесткая (количество модулей не поменять).
Там же есть другие синты разной степени модульности
Arturia
ARP
SynthMaker www.synthmaker.co.uk
Среда для создания собственных синтезаторов и его интерфейса.
Эмулятор синтезатора, эмулирующего аналоговый синтез NordModular 🙂
VOID Modular System — www.psoft.co.jp/en/product/void
VSTi, который я бы рекомендовал для изучения модульного синтеза. Можно самому собирать синтезатор из произвольного количества модулей.
ALSA modular Synth — alsamodular.sourceforge.net
Pure Data — PD Community Site — puredata.info
Audiomulch — www.audiomulch.com
И многие другие: lesitedeburnie.free.fr/lalistedeburnie1-en.html#synthesizers
Буду рад узнать о новых проектах в области Analog Synth DIY
habr.com
Сегодня в интернете существует довольно-таки большое количество разных схем для любительских синтезаторов. Большинство из них основывается по принципу 555 или других схемах генераторов. Ограничение состоит лишь в том, что такая схема может генерировать всего лишь один тон одновременно, а для того чтобы играть аккордами, нам необходимо зажимать клавиши вместе, получая при этом несколько звучащих одновременно тонов.
Соответственно для 12 тонов, нам потребуется 12 частотных генераторов. Если Ваша музыкальная клавиатура состоит из 48 клавиш, значит, вам нужно будет 48 генераторов тона.
Итак, в таком случае нас может спасти логическая микросхема CMOS 4060. Такая микросхема имеет четырнадцати канальный двоичный делитель/счётчик с функцией сквозного переноса, а также сам генератор. Блок схема функций CMOS 4060 имеет такой вид: Qn выход будет иметь n-ое значение счётчика, как 2^n, это означает, что Q4 2^4 = 16(1/16 частоты такта) при этом Q5 2^5 = 32 (то есть 1/32 частоты такта). В моем случае, я воспользуюсь именно этой микросхемой.
Размеры октав между собой связаны. Самая первая октава, она же C1 (частота 16.3Hz) имеет в себе ровно половину октавы C2 (частота 32.7Hz) и т.д. CMOS 4060 способна разделять ихнюю тактовую частоту через выходы Qn. Для этого понадобится (4060×12) генераторов тона, при этом будет поддержка 7 октав (7х12 = 96 тонов).
Собственно первоначальный проект получается такой: конструкция составляет в себе 12х4060 генератора тона, и dsPIC который предназначен для эффектов, усилителей и контроля.
Итак, подготовлена схема, в которой 6 выходных тонов:
Следующие действия:
— На изображении Вы можете заметить пустое место между платами. Всё верно, это пространство предназначено для контроля dsPIC и звуковых эффектов.
— Также нам необходимо сделать верхнюю крышку.
Мои мысли насчёт этой сборки:
— Кнопки, к сожалению не такие мягкие, как в оригинальной клавиатуре. Поэтому необходимо будет найти более подходящий вариант для решения конечного варианта устройства.
— Усилитель LM386 не совсем сочетается с тонами. При низкой громкости мною были замечены некоторые искажения. Поэтому позже, я скорее всего заменю его на более подходящий стерео-усилитель. Ещё я бы хотел, чтобы у меня были как левые так и правые октавы с раздельными эффектами и выходом звука.
Список с радиоэлементами:
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
This article in English ›››
В один прекрасный день я понял, что мне необходимо начать работу над каким-нибудь новым проектом. И я вспомнил как один препод в SAE Institute, где я недавно отучился, упоминал что-то про «lunch box synth» как пример интересных самоделок.
Я погуглил немного и нашел сайт Music From Outer Space — «Центр управления DIY-синтезаторами.
Я полицлас все из крутые проекты и решил тоже попробовать сваять свой, не смотря на то, что у меня было ноль опыта в производстве электроники.
Я по ходу сделал все возможные ошибки новичка и в итоге мой синтезатор работает не так как было задумано. Но всё равно я им очень доволен и получил море удовольствия в процессе работы.
Ниже вы можете что и как я делал и послушать небольшое демо.
В процессе гугления о DIY-синтах я нашел страницу Your First Synth и решил построить именно его. Я не хотел покупать готовую плату, поскольку это было неспортивно, а сделать ее самому.
Я начал с поиска места, где покупают радиодетали в Стокгольме и нашел супер магазин Elfa, в котором было всё, чего душа пожелает. Я заказал всё необходимое (~€30) и через пару дней получил коробку с миллионом пластиковых кулёчков с деталями.
Следующим шагом было паяние платы. После попытки припаять несколько элементов я увидел, что схема синта отличалась от дизайна платы, и поскольку у меня было ноль понимания что я делал – работа встала.
Пришлось снова гуглить в попытках найти ответы на мои вопросы. И тогда я решил прочитать внимательно что было написано на странице о синте. Я только, млин, тогда я обратил внимание на большие красные буквы, которыми было написано, что страница устарела и надо идти на новую!
Поскольку ссылка на новую страницу не работала, пришлось снова гуглить. В итоге я-таки нашел обновленную страницу синта. Он назывался Weird Sound Generator (Генератор странных шумов). Список компонентов включал почти все компоненты, которые я уже купил, осталось только дозаказать то, чего у меня не было (~€30).
На картинке ниже можно увидеть начало сборки платы. Думаю, что многие сейчас ржут с моей косорукости, но я считаю, что это очень даже ничего как для первого раза.
Можно также увидеть, что соединительные провода (которые с наклейками) очень короткие. Это случилось по двум причинам – В тот момент я не задумывался о том, как я буду крепить плату к лицевой панели. Кроме того, у меня было очень мало провода. Я купил шесть метров и думал, что этого будет с головой. Как же я ошибался – в итоге я потратил около 25 метров провода!
Ниже можно разглядеть законченную плату. Элементы расположены так некомпактно, потому что у моего паяльника было толстое жало, а также из-за моих мега-навыков точной пайки 🙂
Для контроля своей работы, я распечатал все возможные схемы и рисунки и по ним проверял соединение каждого элемента на плате.
Когда плата была закончена, пришло время лицевой панели. Моей идеей было сделать деревянный корпус и крышку из шлифованного алюминия. Но я начал с изготовления картонного прототипа.
Я нарисовал свой дизайн лицевой панели, распечатал и вырезал его из картона. На картонке я установил все выключатели и потенциометры (крутилки).
Я решил также добавить ручку громкости и светодиод на выключатель.
Другой модификацией, которою я придумал (сам :-), был переключатель канала, который мог посылал сигнал на правый и левый каналы вместе. Когда он в положении моно – синт можно использовать как обычный моно инструмент, стерео позиция позволяет подключать наушники или любую другую стерео-систему и синт будет звучать в обоих каналах.
Кстати говоря, светодиод, который я использовал, – один из первых светодиодов, производимых в совке. У меня их завалялось пару штук еще со времен, когда в 12 лет я ходил на радио-кружок. А потом, по неясной мне причине, я их приволок с Украины в Швецию. И вот нашлось им достойное применение 🙂
Задняя сторона лицевой панели. Её было гораздо легче сделать, чем спаять плату 🙂
Здесь я уже всё собрал. По идее это месиво проводов должно генерировать звуки. Верится с трудом.
Время первого теста! Я погрузил свою конструкцию в деревянныю коробку, которую я где-то купил.
Вот как это выглядело. Я подсоединил старые колонки и включил синтезатор..
И оно заработало!!! Я не мог в это поверить! Звук был похож на тот, что я видел на видео других людей, так что вероятно я умудрился избежать серьезных ошибок! Я — бох! 🙂
Следующие пару недель я игрался со своей коробкой.
Пришло время сделать нормальный корпус. Во время использования прототипа я заметил, что выключатели канала и питания надо поменять местами. Также я решил добавить еще два выключателя, чтобы выключать голос А и Б — тогда можно будет добиться более простого и чистого звука. Также я допил дизайн панели, сделав его более последовательным.
В это время я поехал в Киев на пару недель и решил заказать изготовление лицевой панели там.
Я нашел контору по изготовлению офисных табличек и отослал им мой дизайн. К сожалению они не печатали на цельном алюминии, пришлось согласиться на алюминий толщиной 0.7 мм наклеенный на 3 мм пластик.
Через пару дней я получил свой заказ. Выглядело офигительно!
Я одолжил дрель и просверлил отверстия. Поскольку слой алюминия был очень тонкий, края отверстий загибались внутрь.
Теперь надо было сделать корпус. Как я уже говорил, я где-то купил деревянный ящик. Он был сделан из какого-то легкого и сухого дерева, похожего на бальзу.
Я хотел, чтобы лицевая панель располагалась под углом, для этого мне удалось разрезать 5 мм дерево простым ножом для бумаги.
Затем внутри я склеил несколько деревянных конструкций, чтобы удерживать плату, батарейку и крышку.
Но главной сложностью было организовать провода. Друг посоветовал мне использовать COM-коннекторы, чтобы легко подсоединять/отсоединять лицевую панель к плате. Также он посоветовал закрепить все провода к плате стяжкой, чтоб они не отрывались.
Проблема заключалась в том, что по сути мне нужно было полностью разобрать прототип и потом снова всё собрать. Это предполагало большую вероятность где-то налажать. Но я решил-таки это сделать за неимением других вариантов.
Я проделал схожую процедуру с лицевой панелью – припаял к ней COM-коннекторы на длинных проводах и закрепил это всё липучками.
Теперь я был готов всё подключить и проверить как оно работает.
Но в животе было неприятное предчувствие. Я подсоединил колонки и включил синт..
Моему разочарованию не было предела! Синт всё еще издавал звуки, но звук был вообще не тот!! Добавилось куча шума и искажений. Звучание голосов А и Б отличалась. Осциллятор 1 вроде как потерял зависимость от осциллятора 2 и генерировал ровный звук вместо вибраций. Крутилка резонанса не имела никакого эффекта. Мои новые два выключателя работали не так как я хотел — они не выключали голоса A/Б, а делали их тише.
Я расстроился, но нашел в себе силы для дебаггинга. Я провел 5 часов проверяя каждый кабель, каждое соединение, но всё вроде как было в норме, я не перепутал провода. Я не видел в чем была проблема.
На меня напала хандра и апатия. Почти два месяца я не мог думать ни о чем больше, кроме этого проекта и тут в конце такая подстава.
Я не знал что делать — начинать всё сначала или продолжать искать ошибки. Но сил в целом у меня больше не оставалось.
Через пару дней знакомая взяла синт с стала играть с ним на кухне. И тогда я понял, что не всё так плохо, как я думал.
Звук был конечно не тот, что был у картонного прототипа, но всё равно оставалась возможность выдавливать всякие странные звуки из синта.
Немного подумав, я решил оставить всё как есть. Может позже я сделаю еще один, который будет работать нормально.
Так что вот, хочу представить вам мой Генератор Странных Шумов, который генерирует даже более странные шумы, чем предполагалось 🙂
Надеюсь вам понравится.
Так, чур громко не ржать, это моё первое видео на ютьюбе 🙂
Я решил опубликовать также смету синта. Она не включает траты покупку на инструментов, которых у меня не было.
| Компонент | Кол-во | Price |
|---|---|---|
| Лицевая панель | 1 | €13 |
| Корпус | 1 | €14 |
| Ручки | 12 | €19 |
| Провода | ~30 m | €23 |
| Выключатели | 10 | €26 |
| Потенциометры | 12 | €41 |
| Радиодетали | many | €41 |
| Всего: | €177 | |
Скачать дизайн лицевой панели WSG синтезатора (PDF, 452 kB)
Этот проект показал мне, что производить собственные жужжалки — это весело и молодёжно. Советую всем это попробовать.
Я точно сделаю еще что-нибудь подобное, дайте только универ закончить в конце концов.
Если если вопросы или комменты — спрашивайте, комментируйте.
Удачи.
Вы дочитали до самого конца страницы.
taipoint.org
Музыка воодушевляет весь мир, снабжает душу крыльями, способствует полету воображения. Платон.
Несколько лет назад, для развития музыкальных наклонностей в моей семье, я приобрел MIDI-клавиатуру. Это был компромиссный выбор основанный на детальном сравнении различных видов электронных клавишных инструментов. Первым важным плюсом моего выбора было то, что MIDI-клавиатура намного дешевле полного синтезатора. ? второй, самый «жирный» плюс — при подключении ее к запущенному на ПК программному синтезатору можно получить весь спектр звуков и эффектов как и у дорогих аппаратных синтезаторов. Найти в Сети пакеты виртуальных музыкальных инструментов совсем не проблема. Некоторые из них звучат очень классно, особенно меня впечатлили классические инструменты Edirol Super Quartet. Существенным минусом тандема «клавиатура-ПК» оказался длительный запуск и настройка программного обеспечения для начала музицирования. Я с этим мирился, но для моего ребенка это была серьезная проблема. Ему нужно было что-то простое, типа «включил и играй», пусть и не супер звучащее. Пока я не начал заниматься микроконтроллерами эта проблема висела в воздухе.
В один прекрасный день я решил, что может стоит замутить на AVR дешевый MIDI-синтезатор. Подобный проект был очень интересен мне как эмбеддеру. Поиски информации о принципах генерации сложных звуков на AVR контроллерах привели к выводу, что это очень, очень, … очень не тривиальная тема. В найденных мной примерах разработки MIDI-синтезаторов количество тембров и многоголосие были весьма ограничены. Это меня совсем не устроило, к тому же я не хотел завязнуть в собственных изысканиях по синтезу звуков. Продолжив поиск далее, я нашел ссылку на замечательный чип от VLSI Solution — VS1053B. Его официальная спецификация — OggVorbis/MP3/AAC/WMA/FLAC/MIDI Audio Codec. Вот даташит на это чудо. Согласно даташиту на борту у этого чипа присутствует MIDI-синтезатор с двумя банками инструментов и эффектом реверберации. Сам чип обошелся бы мне в 143 грн. По сравнению со стоимостью самого дешевого готового промышленного MIDI-синтезатора это сущие копейки. Чтобы не возится с платой под корпус LQFP48, я решил купить уже готовый модуль от SparkFun для Ардуины на базе VS1053B, который у них называется — Music Instrument Shield. Вот на него ссылка. 
Модуль потянул на 260 грн., что вполне вписывалось в бюджетное решение. Спаяв на макетке цепь опторазвязки входа MIDI, я смог запустить модуль, подключить клавиши и послушать звучание синтезатора на чипе VS1053. Качество конечно не такое как у Super Quartet, но вполне приемлемое, и к тому же 128 инструментов только в первом банке инструментов (их список есть в даташите) — это замечательно. Это было именно то, что я искал. Возможно на этом можно было бы и остановиться, но а где тут AVR? Где же наш дорогой и любимый эмбеддинг? Все далее….
Моя MIDI-клавиатура M-Audio Keystation 61, как очень дешевое изделие, сильно урезана функционально. На ней есть всего две кнопки выбора функций, которых не достаточно для быстрого и удобного управления инструментом. По-умолчанию после включения питания, эти кнопки позволяют смещаться вверх или вниз на одну октаву. Чтобы переназначить управление другими функциями, надо совершить очень хитрые комбинации нажатий кнопок и клавиш, которые запомнить сложно. Поэтому я решил к MIDI-модулю добавить микроконтроллерное управление, которое бы оживило недоступные с клавиатуры функции.
?нтерфейс MIDI по сути оказался простым UART работающим на скорости 31250 бод, 8 бит данных, 1 стоп-бит и без контроля четности. Поэтому добавить AVR-посредника между клавишами и MIDI-модулем была не проблема. Этот контроллер должен был транслировать через себя MIDI-команды полученные с клавиатуры и вставлять необходимые команды управления. Так родилась концепция моего синтезатора. Детальная проработка позволила разделить устройство на три блока: питание, MIDI-Audio и управление. 
Первый блок — блок питания. 
Ничего революционного в нем нет. Схема классическая. Трансформатор 20 ватт, на выходе выпрямителя получаем 9 вольт, которые отдельным шнуром выводятся для питания MIDI-клавиатуры (т.е. мой синтезатор выступает еще и блоком питания для клавиш). После выпрямителя идет стабилизатор на LM7805 (КРЕН05), который выдает питание 5 вольт на все цифровые и аналоговые цепи. Тут все просто.
Второй блок — блок MIDI-Audio. 
Блок имеет цифровую и аналоговую части. На плате четко видно разделение цифровой и аналоговой земли. MIDI-модуль подключается сверху в разъемы на плате блока (прям как к Ардуине). На цифровой части находятся разъем MIDI, опторазвязка преобразователя MIDI-TTL и контроллер-посредник ATtiny2313. Контроллер транслирует через себя данные со входа Rx на выход Tx, это канал от клавиш к синтезатору VS1053. Команды управления контроллер получает от блока управления асинхронно параллельным кодом (это для скорости) на порт В. Блок управления сигнализирует контроллеру о готовности передачи байта сигналом внешнего прерывания. По окончании приема всех байтов MIDI-команды контроллер сразу выталкивает их на выход Tx, т.е. в синтезатор. На этом пока все обязанности контроллера-посредника заканчиваются. Работает контроллер только на прерываниях. На аналоговой части блока расположено два стерео усилителя: первый — линейный, второй — для наушников. Линейный усилитель усиливает слабый сигнал с аудио-выхода MIDI-модуля и выводит его на разъемы линейного выхода (разъемы типа тюльпан). На усилитель для наушников сигнал линейного выхода попадает через сдвоенный потенциометр регулятора громкости. Выход усилителя наушников оформлен в виде разъема под пальчиковый штекер. В этом блоке тоже все достаточно просто, без нюансов.
Третий блок — блок управления. 
Основа блока контроллер ATmega16. Порт С этого контроллера используется для передачи команд управления в блок MIDI-Audio. К этому же порту также подключен LCD на 2 строки по 16 символов (в моем случае это Wh2602С). На LCD выводится номер и название (по даташиту VS1053) текущего инструмента. Все выводы порта A контроллера используются как входы АЦП. На текущий момент задействованы только 2 входа. К ним подключены потенциометры, с помощью которых задается уровень реверберации и время задержки реверберации. Остальные шесть входов пока заглушены и возможно будут использованы для будущих функций. На плате блока имеется преобразователь уровней RS232-TTL — чип MAX232N, для обеспечения подключения синтезатора к СОМ-порту компьютера. Это задел для будущих функций. Есть у меня мысли о загрузке с ПК небольших музыкальных семплов в память контроллера для подыгрывания исполнителю на втором MIDI-канале. Порт B используется для работы с матричной клавиатурой и светодиодами. Половина выводов этого порта подключена к двоично-десятичному дешифратору 74HC154N (аналог К155?Д3), который позволяет организовать до 16 вертикалей для матрицы клавиатуры (хотя я использовал всего 7). Эти выводы также управляют сдвиговым регистром 74HC595, который на прикрепленной к передней панели платке может зажигать до 8 светодиодов (запаяно 3, используется пока 1). 
Клавиатура выполнена на отдельной плате, которая прикреплена к передней панели корпуса. 
Кнопки разделены на две группы: 8 кнопок управления и 20 кнопок для быстрого выбора инструментов. Текущая версия прошивки контроллера блока управления позволяет кнопками управления выбрать один из 128 инструментов и привязать его к любой из кнопок быстрого выбора. Данная привязка сохраняется в энергонезависимой памяти и сохраняется с выключением питания. Также сохраняется и последний выбранный инструмент, который автоматически выбирается сразу после включения устройства. 
На этом я пока завершу рассказ о моем синтезаторе. Данный проект обязательно будет развиваться далее, впрочем как и эта статья. По мере появления доработок и интереса к моему устройству, я буду сюда дописывать.
Ссылка на архив с разводками плат и исходниками прошивок на IAR.
Ссылка на схемы
www.embed.com.ua
?Приводятся две очень простые схемы электромузыкальных инструментов. Изменителем звуков выступает натянутая струна, поэтому устройства получились похожими на гитару. Можно считать, что здесь схема однострунной электрогитары.
?Обзорная околонаучная статья о теории и практике конструирования трехтональных электронных мелодичных имитаторов.
?Оригинальная электрическая принципиальная схема простенького электромузыкального инструмента с питанием всего от одного гальванического элемента. К тому же роль клавишей выполняет переменный резистор.
?Здесь рассказывается о мультивибраторе и блокинг-генераторе, а также приводится схема необычного простого электро музыкального инструмента (типа терменвокса).
radio-shema.ru
В данной статье будут рассмотрены две схемы проверенных синтезаторов, которые можно собрать в домашних условиях самостоятельно. Электронные компоненты не сложно приобрести и они доступны, как в ближайших местах продажи, так и через интернет-магазины.
Рис. 1. Схема синтезатора на таймере 555
Схема проста в сборке. В качестве питания потребуется источник постоянного напряжения 9В. Для игрушки вполне достаточно использовать Крону. Чтобы заряда хватало на дольше, можно применить сборку литиевых батарей в совместимости с платой повышающего преобразователя, которую можно спаять самостоятельно или купить, ввиду её дешевизны. Также, вполне применим и блок питания на 9 Вольт или любой другой с регулировкой напряжения.
Печатная плата и фото собранного устройства без корпуса:
Рис. 2. Печатная плата устройства
Рис. 3. Внешний вид устройства
Следует обратить внимание на кнопки, так как не каждый их вид нажимается легко. Поэтому следует экспериментальным методом их подобрать, ориентируясь на плавность нажима. Частота регулируется при помощи подстроечных резисторов PR. В качестве корпуса вполне можно использовать дешевый, от подобных сломанных игрушек, или изготовить новый самостоятельно. Отличный вариант, как для игрушки ребенку, так и для освоения синтезаторов в целом.
Синтезатор на CMOS 4060
Немого более сложная схема, но и с лучшим звучанием. В качестве корпуса так же может быть сломанная игрушка. Схема представлена ниже:
Рис. 4. Схема синтезатора на CMOS 4060
Она генерирует выходные тона. Потребуется собрать блок питания и усилитель дополнительно, подсоединить это между собой и закрепить в готовом корпусе. Схема блока питания:
Рис. 5. Схема блока питания
и усилителя:
Рис. 6. Схема усилителя
Места соединений указаны на схеме. В схемах нет ничего сложного и устройство в целом можно спаять за один день. Гораздо больше времени уйдет на вытравление дорожек печатных плат, фото которых представлены ниже:
Рис. 7. Печатые плата
Плата для кнопок:
Рис. 8. Плата для кнопок
Её травить не обязательно, дорожки можно прорезать в текстолите ножом, фрезой или самодельным резаком. В общем виде это может выглядеть, например, так:
Рис. 9. Плата для кнопок
При помощи приложения gStrings настраивается всего одна октава, в то время как остальные проходят автоматическую подстройку, отталкиваясь от первой.
Рис. 10. Настройка инструмента
Схему можно модернизировать, добавив регулятор громкости звука, например. На выходе получается отличный музыкальный инструмент, который вполне пригоден в любительских целях.
Автор: RadioRadar
www.radioradar.net
