Как сделать синтезатор своими руками по схеме

Автор admin На чтение 4 мин Просмотров 3.1к. Опубликовано 25.05.2018

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. Конечно, устройство нельзя рассматривать как музыкальный инструмент, но для развивающих детских игр оно вполне подойдёт.

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.

Группы фильтров позволяют выделить нужную полосу частот. В синтезаторе обязательно присутствует блок управления огибающей. С его помощью можно установить нужную атаку сигнала, период спада сигнала после нарастания, период постоянного уровня и период окончательного затухания. Фильтры так же могут иметь схемы управления параметрами огибающей.

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.

Интегральная микроэлектроника позволила значительно упростить принципиальные схемы, тем не менее, задача, как сделать синтезатор своими руками, в домашних условиях, даже для опытного радиолюбителя, может оказаться слишком сложной проблемой. Самым сложным при работе над электромузыкальным инструментом, является настройка и регулировка его параметров.

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.

К готовому устройству можно сделать блок эффектов, который может включать вибратор, тремоло, бустер или фазер. Выход можно подключить к усилителю низкой частоты.

Микросхема 4060 питается напряжением от 3 до 18 вольт, поэтому блок питания может быть любой конструкции

Синтезатор своими руками — как сделать самодельный полифонический, модульный, аналоговый

Синтезаторы, которые продаются в специализированных магазинах, зачастую стоят достаточно дорого, а многие из них имеют функции, которые нужны далеко не всем.

Если вы хотите сэкономить и увлекаетесь электроникой, можно попробовать сделать самодельный синтезатор своими руками.

Как сделать синтезатор своими руками

Существует множество схем изготовления синтезатора – от простейшего аналогового до цифрового. Сегодня вы узнаете, как самостоятельно изготовить полифонический 48-клавишный синтезатор. Аппарат, о котором пойдёт речь, будет построен на основе логической CMOS микросхемы 4060. Она позволит играть аккорды и ноты в 4 октавах. Этого можно достичь за счёт того, что используется 12 генераторов частоты для 12 тонов и 48 генераторов тонов (по одному на каждую из 48 клавиш).

Что потребуется

Необходимые инструменты и материалы

Вам понадобятся следующие инструменты:

• паяльник;
• набор отвёрток;
• комплект шурупов;
• шуруповёрт;
• перфоратор.

Что касается материалов, нужно иметь ряд необходимых компонентов и деталей:

• в качестве клавиатуры можно использовать клавиши от другого синтезатора, который вышел из строя, или от детской игрушки;
• печатная плата (пластина из диэлектрика, на которой расположены цепи электронной схемы) подходящего размера;
• плата для клавиш;
• полный набор проводов и переключателей;
• корпус можно изготовить из листов пластика или же взять детали от нерабочего синтезатора;
• 2 звуковых динамика;
• комплект нужных радиоэлементов и микросхем;
• усилители;
• внешний вход;
• блок питания 7805 (стабилизатор напряжения; максимальный ток – 1. 5 А, выход – 5 В; интервал входного напряжения – до 40 вольт).
• dsPIC (микроконтроллеры), позволяющие использовать дополнительные звуковые эффекты.

Список радиоэлементов

Полный набор необходимых радиоэлементов:

Схема первая

. Сюда входят следующие элементы:

• микросхема 4060N (IC1-IC6) – 6 шт.;
• выпрямительный диод 1N4148 (D4-D39) – 36 шт.;
• конденсатор 0.01 мкФ (C1-C12) – 12 шт.;
• резистор 10 кОм (R1, R4, R7, R10, R 13, R16) – 6 шт.;
• подстроечный резистор 10 кОм (R2, R5, R8, R11, R14, R17) – 6 шт.;
• резистор 100 кОм (R3, R6, R9, R12, R15, R18) – 6 шт.

Схема вторая. Необходимые компоненты:

• линейный регулятор LM7805 (IC 1) – 1 шт.;
• выпрямительный диод 1N4148 (D1-D4) – 4 шт.
• конденсатор 0.1 мкФ (C1) – 1 шт;
• электролитический конденсатор 470 мкФ (C2) – 1 шт.;
• электролитический конденсатор 220 мкФ (С3) – 1 шт.;
• резистор 330 Ом (R1) – 1 шт.

Схема третья. В неё входят:

• аудиоусилитель LM386 (IC1) – 1 шт.;
• конденсатор 0.1 мкФ (C2) – 1 шт.;
• конденсатор 0.05 мкФ (C1) – 1 шт.;
• электролитический конденсатор 10 мкФ (C4, С6) – 2 шт.;
• резистор 10 Oм (R1) – 1 шт.

Схемы и чертежи

Общая схема конструкции:

Генераторы тона 4060 (в данном случае – схема с шестью выходными тонами)

Блок питания 7805

Звуковой усилитель LM386

Пошаговый алгоритм действий

1. Чтобы собрать синтезатор, нужно выполнить ряд следующих шагов:
2. Просверлить на клавишах 12 отверстий для креплений.
3. Подготовить плату для клавиатуры. Необходимо сделать разметку под каждую клавишу, исходя из их размера, и разместить на плате соответствующие микросхемы.
4. Подготовить печатную плату, зафиксировав на ней радиоэлементы и переключатели.
5. Прикрепить к днищу корпуса плату для клавиатуры, печатную плату и два динамика, подсоединив ко всем элементам нужные провода.
6. Установить клавиатуру.
7. Загрузить на планшет или смартфон приложение gStrings. Оно позволит вам настроить синтезатор на правильную частоту. Поскольку на синтезаторе установлен делитель частоты, достаточно настроить одну любую ноту, а остальные настроятся автоматически.
8. В пустом пространстве между деталями можно разместить микроконтроллеры dsPIC.
9. Зафиксировать верхнюю крышку.

Ваш синтезатор готов!

Возможные проблемы и нюансы

Обратите внимание на следующие важные моменты:

1. В представленном варианте синтезатора используется схема с шестивыходным тоном и частотой от 130 до 1975 Hz. Если вы хотите использовать большее число клавиш и октав, нужно изменить количество тонов и частот.
2. Для тех, кому нужен более простой синтезатор без полифонии, подходящим вариантом станет микросхема ISM7555.
3. При малой громкости усилитель LM386 может иногда давать небольшие звуковые искажения. Чтобы этого избежать, можно заменить его на какой-либо стерео усилитель.

FAQ (часто задаваемые вопросы)

Где можно купить необходимые радиоэлементы?

Их можно приобрести в различных интернет-магазинах, к примеру, в магазине электронных компонентов Ampero.

Подойдут ли схемы от старого советского синтезатора?

Старые радиоэлементы пригодны для использования, но в этом случае не стоит рассчитывать на хорошее качество звука и возможности играть аккорды.
Видео на эту тему

Подведём итоги

Кому-то может показаться, что сделать самодельный синтезатор непросто, но это весьма интересный процесс. А когда на этом инструменте зазвучат первые ноты, вы поймёте, что все усилия были затрачены не напрасно!

Forgot your details?

Самодельный аудиосинтезатор, также известный как схема электронного пианино

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.

IC MAX038:

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.

РАБОТА СХЕМЫ АУДИОСИНТЕЗИЗАТОРА:

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.

КЛЮЧЕВЫЕ ЧАСТОТЫ фортепиано:

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.

ФИКСАЦИЯ ЗНАЧЕНИЙ ЕМКОСТИ:

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 = 3,6pF

2 x 10-12    ( Емкость указана в пикофарадах)

= 3,6 мкФ ~ 3,3 мкФ

Также приведен список других значений емкости

• Примечание F – 2,2 мкФ
• Б – 0,82 мкФ
• с♯′/d♭′ – 0,33 мкФ
• ф”’ – 0,068 мкФ

ВЫБОР СИГНАЛА:

Форму выходного сигнала можно выбрать, подав соответствующую логику на контакты A0 и A1. Два переключателя SPDT (SW1 и SW2) в цепи попеременно подключаются к +VCC и GND. Это поможет нам сделать этот выбор. В таблице ниже показаны условия выбора для прямоугольной, синусоидальной и треугольной волны.

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.

ЭТАП УСИЛИТЕЛЯ:

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 😛

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Частоты сигналов фортепианных нот были выбраны в качестве эталона для разработки этого звукового синтезатора. Эта схема не может генерировать звук, похожий на пианино.
2. Использование +5В и -5В с вышеуказанной схемой необходимо.
3. Вы можете добавить больше конденсаторов и кнопок с контактами COSC для создания большего количества музыкальных нот в рамках возможностей MAX038. Используйте указанную формулу в разделе «Фиксация значений конденсатора», чтобы выбрать конденсатор.

Итак, вы хотите собрать аналоговый синтезатор?

Итак, вы хотите построить аналоговый синтезатор?

Большой. Это действительно крутой аналоговый лабораторный проект, включающий широкий спектр интересных схем, но есть правильный и неправильный способ потратьте свое (ценное) время на это.

Вот в чем дело: есть четыре характеристики, которые издают звуки. интересные с музыкальной точки зрения: высота тона, громкость, полифония и тембр Все знают, что такое высота тона и громкость. Полифония – это возможность одновременного исполнения независимых голосовых партий. Тембр качество, придаваемое звуку формой волны, огибающей и обертонами.

Поскольку большинство из нас познакомились с созданием музыки с помощью фортепиано или гитаре, мы часто считаем полифонию более важной, чем тембр. Кроме того, если мы хотим играть гармонию и аккорды (как мы привыкли), мы нужен полифонический синтезатор. Часто такое мышление приводит студентов строительные проекты, состоящие из 40 одинаковых схем генератора, одна для каждой независимой ноты. Это не очень сложно, интересное или эффективное использование вашего времени.

Качество, которое действительно делает звук интересным для прослушивания, тембр Разница между игрой на фортепиано и труба, скрипка, малый барабан или пылесос — это тембр. К получить максимальную гибкость от вашего синтезатора, что вы действительно хотите, не синтезатор, который может играть много разных нот одновременно, а синтезатор которые могут воспроизводить широкий диапазон тембров.

Таким образом, предпочтительным методом создания аналогового синтезатора является создание одноголосный модульный синтезатор с максимальной гибкостью настройки тембр звука. Вот как «классические» аналоговые синтезаторы (MiniMoog, ARP 2600, серия Roland SH и др.). Хороший звуковой осциллятор является ключевым, но вам также нужны модули, которые могут фильтровать и формировать звук и обрабатывать сигнал странными и интересными способами.

Наиболее распространенными модулями в аналоговых синтезаторах являются ГУН, VCF, VCA и ADSR.

VCO — это генераторы, управляемые напряжением (выходная частота управляется напряжением, обычно с клавиатуры) и являются основными источник сигнала для вашего синтезатора. Вы, вероятно, захотите больше, чем один, потому что пара ГУН работает на слегка смещенных частотах (смещение на квинту, октаву или даже на мажорную или минорную терцию) могут создавать очень богатые текстурированные звуки. Форма выходного сигнала иногда синусоидальная, но обычно выбирается форма волны, богатая гармониками, например квадратная, треугольник или пилообразный. Обычно предпочтительны пилообразные осцилляторы. потому что они производят как нечетные, так и четные гармоники основного тона.

VCF являются фильтрами, управляемыми напряжением, и используются для фильтрации VCO. выход как фильтр нижних частот, полосовой, полосовой или фильтр верхних частот. частота среза (или центральная) и резонанс фильтра контролируются входное напряжение, которое может динамически изменять содержание гармоник нота во время игры.

VCA являются усилителями, управляемыми напряжением, и используются для создания изменение громкости по мере воспроизведения звука. ADSR являются конвертом генераторы (названные по их функции: атака, распад, поддержка и версии), которые используются для управления модулями VCF и VCA.

Другие модули, которые могут вас заинтересовать, низкочастотные. генераторы (LFO), генераторы белого шума, кольцевые модуляторы и глайдеры (портаменто).