Продолжая тему самостоятельного производства аналогов, а не синтезаторов, я решил рассказать о создании нового опыта с моим следующим устройством.
Это 4-частный полностью аналоговый синтезатор с 8 генераторами шума.
Пример готового синтезатора NoiseLab
Это открытый проект и ссылки на полную информацию по заказу таких комплектов и компонентов будут предоставлены в конце статьи.
В этой статье я расскажу о его конструкции, работе и опыте проектирования и производства такого или подобного оборудования в России в сентябре 2024 года.
Ниже я привел структурную схему устройства синтезатора (надеюсь, она будет рассмотрена)
Так как у нас на плате по сути 4 очень похожих модуля, то схему будем рассматривать на примере одного из модулей.
По сути, каждый звук — это отдельный субтрактивный синтезатор со своими индивидуальными настройками.
Блок-схема Carlo NoiseLab
Я решил использовать два генератора на каждый звук вместо обычного VCO:
- генератор белого шума
- Генератор металлического шума
Смешав их вместе и изменив частоту металлического шума, можно получить уникальную звуковую основу для создания атмосферных или ударных эффектов.
Я использовал достаточно классическую схему генератора белого шума, основанную на лавинном пробое NPN-транзистора.
Для корректной работы необходимо подобрать транзистор, часто в дешевых комплектах Алики встречаются шумные транзисторы.
На картинке их видно два, как раз из-за дополнительного места на плате для разных корпусов транзисторов.
Для генерации металлического шума я использовал 6 триггеров Шмитта (CD40106), а также резистор обратной связи и конденсатор для заземления.
Используйте резисторы обратной связи, чтобы установить частоту каждого из 6 генераторов, а затем сложите их вместе.
Для расчета частот я использовал золотое правило, но точность конечно невозможна из-за ошибок в деталях и эти значения условны.
Чтобы изменить высоту этих генераторов, я модулировал источник питания CD40106.
Для управления этим параметром через CV я использовал низковольтный транзистор, подключенный параллельно земле.
Обратите внимание: Появился Xiaomi Poco M3 – уникальная линейка от Xiaomi со своими особенностями..
Это решение оказалось очень простым и эффективным.Чтобы равномерно смешать два генератора, я использовал кроссфейд на операционном усилителе.
Генератор шума для синтезатора с блоком микшера
Далее смешанный сигнал от двух генераторов отправляется на фильтр нижних частот (Low Pass VCF).
Он реализован на крутильном ОУ LM13700.
Это достаточно популярная схема на основе фильтра KORG MS20, но с использованием одного источника питания.
Следует отметить светодиод, установленный посередине.
Я заметил, что работа схемы сильно зависит от падения напряжения на этих диодах.
обычно я использую красные светодиоды диаметром 3 мм, но на деталях низкого качества разница напряжений составляет от 1,62 до 1,75 В. После некоторых замеров и экспериментов я убедился, что для корректной работы необходим диод с падением напряжения 1,8В.
В данной схеме я использую оранжевые диоды с падением напряжения 1,8В и они вроде как выдают более яркий звук и контролируют работу схемы.
Для управления по CV я также использовал NPN-транзистор, но с подтягивающим резистором источника питания.
VCF A IN – Этот вход является дополнительным и используется для подключения внешнего аудиоисточника к голосу.
Для внутренней модуляции фильтра в этой схеме используются генератор огибающей и LFO, о которых я расскажу позже.
Тип VCF MS-20 (фильтр нижних частот) для аналоговых синтезаторов с однополярным питанием.
Поскольку мы начинаем с аудиотракта, следующим идет усилитель, управляемый напряжением (VCA)
Это довольно простая схема на половине LM13700, в зависимости от тока на управляющем выводе изменяется коэффициент усиления, поэтому мы можем использовать напряжение для управления громкостью.
Особенностью этой схемы является то, что выходной буфер заземлен через потенциометр громкости голоса.
Будьте осторожны при использовании этой схемы в вашем устройстве, она не будет работать без потенциометра на выходе.
VCA (Усилитель, управляемый напряжением) на LM13700 используется в синтезаторах с однополярным питанием.
Отдельные генераторы огибающей управляют фильтром (VCF) и громкостью (VCA.
В принципе они одинаковые, за исключением потенциометра глубины на фильтре.
Это простейшая схема с использованием двух операционных усилителей.
Потенциометр ограничивает ток зарядки и разрядки конденсатора C29/C32.
Его емкость определяет время работы конверта; чем больше емкость, тем дольше время заряда/разряда.
На выходе имеется ОУ в режиме повторителя напряжения.
Транзистор, используемый для накачки тока, обеспечивающего равномерное свечение диода.
Огибающие, используемые для управления VCF и VCA синтезатора NoiseLab
Но есть одна особенность.
Звук разделен на две части, второй фильтр модуляции (VCF) поступает от LFO.
Этот LFO имеет две формы волны, выбор которых организован потенциометром, смесь треугольных и прямоугольных волн.
LFO (генератор низкой частоты) для фильтра синтезированной модуляции (VCF
На самом деле это не весь звуковой тракт, а набор из двух звуков, которые отправляются на задержку.
Это классическая схема задержки PT2399.
В этих функциях я использую входной буфер как сумматор двух звуков.
Вместо управления скоростью задержки через CV это можно сделать просто с помощью низковольтного транзистора (с подтягиванием к земле.
Схема задержки на микросхеме PT2399 с входом CV для управления скоростью.
Далее сигналы с двух задержек смешиваются на выходе через активный сумматор с мастер-громкостью.
Выходной микшер/буфер (не запущен, будет удален позже)
Для ручного управления конвертами используются два логических сенсорных датчика.
Они связаны друг с другом.
Один подключается напрямую ко входу конверта, второй выбирает режим работы первого (с фиксацией или без)
Это простой емкостной датчик TTP223, который может использовать емкость конденсатора для регулировки своей чувствительности.
Схема сенсорного датчика TTP223 с двумя режимами работы.
Со схемой вроде разобрались, переходим к конструкции.
В целом вопросов по схеме не так много, но имея неудачный опыт создания устройства без прототипа (об этом я когда-нибудь обязательно напишу), я решил не рисковать и сначала собрать все основные модули в доску для хлеба, чтобы проверить ее функциональность.
Процесс сборки прототипа на макетной плате.
В то же время я внес изменения в уже нарисованную схему и чертежную плату на основе корректировок, внесенных мной в макет.
убедившись, что все в порядке, и перенеся свои правки, я вернулся в easyeda.
Рисунок довольно большой, но я разделил его на равные части для удобства чтения.
PDF-файл сюда прикрепить нет возможности, но я обязательно выложу его отдельным файлом.
Общая схема синтезатора, разбитая на функциональные блоки.
Чтобы сократить время разработки, я одновременно прототипирую на макете, вношу изменения в схему и сразу обновляю будущие платы, когда они частично готовы.
Устройство выпускается в формате «сэндвич», поэтому плат фактически три.
Материнская плата содержит весь аудиотракт, элементы управления и дисплеи.
По сути, это целый синтезатор, использовать который можно только организовав управление через внешний контроллер.
Вид материнской платы в программе EasyEda
На панели расположены датчики и блок питания, я сознательно решил максимально ее разгрузить и перенести как можно больше деталей на материнскую плату.
Для датчика касания TTP223 обязательным условием является отсутствие под ним многоугольника земли, поэтому он не является однородным по всем направлениям
Вид панели с сенсорным датчиком.
Базовая плата по сути представляет собой крышку, но она предназначена для расширения, модификации или исправления ошибок.
Он содержит макетную плату и площадки для пайки дополнительных разъемов 3,5 мм для модификации и расширения функциональности.
Вид нижней крышки с макетной платой и дополнительными креплениями для гнезд.
После проектирования платы и создания файла Gerber я начал искать производителя печатной платы.
В рамках санкций, стоимости, сроков доставки и возможностей оплаты я определился с услугой:
Следующий сайт печатной платы
Впечатления от этой услуги неоднозначные, есть много согласований и просьб доплатить за работу, но если от них отказаться, то все придет как заказано.
Заказ платы обошелся мне в 84 доллара с учетом скидки (около 8000 рублей на момент оплаты)
Также хотелось бы отметить их собственное программное обеспечение для проверки корректности платы.
https://www.nextpcb.com/dfm
Подробно представлены спорные вопросы и подробно объяснены трудности, с которыми китайцы могут столкнуться при производстве этих элементов.
Вы также получите краткое описание и примеры в PDF-файле.
Скриншот отчета HQDFM с подробной информацией о возможных проблемах.
По поводу деталей, думаю, не стоит вдаваться в подробности, заказывайте в заслуживающем доверия магазине, где я раньше работал на Alibaba.
Возможно, у вас были проблемы с заказом электронных компонентов, но когда дело дошло до заказа запчастей, лазейка сохранялась, и вы влетали в последнюю машину.
Примерно через месяц ожидания был получен полный комплект плат и комплектующих:
Готовая печатная плата
Шаблон я не заказывал и планировал всю пайку выполнять обычным паяльником.
При наличии удобного оборудования это довольно простой процесс.
Для этих целей я взял:
- Шип типа «К» (головка топора)
- Этикетка (флюс, я выбрал его, потому что его легко мыть теплой водой)
- Прецизионные пинцеты
- Припой 0,6 мм с флюсом для пайки выводных компонентов (потенциометр/светодиод)
Вообще говоря, это самая низкая настройка для более-менее комфортной пайки SMD-компонентов.
При проектировании я также использовал довольно большой типоразмер «1206".
Они почти такого же размера, как выходные резисторы мощностью 0,125 Вт, поэтому паять их вручную обычно не составляет труда даже для новичков.
Обычно я начинаю с микросхем и транзисторов, затем перехожу к резисторам, конденсаторам и т.п.
Процесс сварки печатной платы
Ручная сборка с использованием обычного паяльника и пинцета заняла два довольно насыщенных вечера.
Сама сборка очень проста и удобна.
Конечно, не обошлось без трудностей, при первом включении я не услышал ни звука.
Выходной микшер/буфер отказался работать.
После оценки схемы было установлено, что проблема связана с поддельным операционным усилителем.
Несмотря на неудобное расположение, я переехал в лучшее, к сожалению ничего не изменилось.
Конечно, вместо того, чтобы пытаться разобраться в проблеме, я сделал на выходе пассивный сумматор, используя пару резисторов по 0,25 Вт.
Оказывается, это решение работает и я планирую использовать свободное место под DIP-переключатели для реализации разных режимов переключения.
Еще я пропустил вариант с держателями для кабелей, в быстром доступе подходящего не нашел, поэтому решил добавить провода, благо держатели расположены на расстоянии 2 мм и припаять провода не составило труда.
Неиспользованный блок (паять не нужно)
В результате я получил уникальный инструмент с необычным звучанием, используемый для создания звуковых эффектов, перкуссии и другого звукового оформления.
Готовая NoiseLab Карло
На этот раз я предоставил вход CV/GATE на верхней панели и оказался прав.
Инструмент можно использовать с различными секвенсорами и внешними контроллерами, расширяя функциональность на совершенно другой уровень.
NoiseLab от Карло и Артурии Beatstep Pro
В будущем обязательно запишу работу на видео и опубликую отдельно.
По этой ссылке вы можете открыть весь проект, просмотреть плату, схемы и внести свои коррективы.
NoiseLab от Carlo — Имитированный синтезатор PolyNoise
Другие проекты на GitHub:
https://github.com/EugeneCarlo
Следить за новостями можно здесь:
- Блог в ВК
- Блог ТГ
Пообщайтесь и узнайте больше здесь:
- Чат «Онлайн-сборка"
- Чат «круги"
Кстати, в чате ТГ я часто использую операции с устройством для записи кругов.
По вопросам предварительного заказа готовых синтезаторов или конструкторов задавайте в личном сообщении:
——Евгений Карло
Вы можете не только поставить лайк, но и проголосовать за поддержку:
- Поддержка монет.
Если есть ошибки, обратите внимание и я обязательно их исправлю.
Всем любви и музыки!
Больше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Аналоговый синтезатор шума своими руками.