Модернизируем синтезатор своими руками

Идея в том, чтобы разработать и собрать электронный синтезатор с некоторыми функциями, эффектами и т.д. Это мой старый школьный проект, и я переделал и изменил его. Это интересно.

В интернете есть много схем любительских синтезаторов. Большинство основано на 555 или какой — то схеме генератора. Ограничение таких решений в том, что такая схема генерирует только один тон одновременно.

Чтобы играть реальные аккорды, необходимо нажимать несколько клавиш одновременно, соответственно получая несколько тонов одновременно. То есть, для 12 тонов, необходимо 12 генераторов частоты.

Если клавиатура имеет 48 клавиш, то требуется 48 генераторов тонов.

Спасением может быть логическая CMOS микросхема 4060. 4060 представляет собой 14 канальный двоичный счётчик/делитель со сквозным переносом и генератор. Блок схема внутренних функций 4060 из даташита выглядит так. Выход Qn является n-ным значением счетчика, представленным как 2^n, например Q4 2^4 = 16(1/16 тактовой частоты) и Q5 2^5 = 32 (1/32 тактовой частоты).

О частотах хроматизмов можно прочесть здесь

Масштабы октав связаны. Первая октава C1 (16.3Hz) составляет половину второй октавы C2 (32.7Hz) и так далее. Микросхема 4060 может разделить их тактовую частоту через Qn выходы. Нам понадобится 12х4060 генераторов тона, и будет поддерживаться 7 октав(12×7 = 96 тонов, бинго).

Таким образом, первоначальный проект такой. Конструкция состоит из 12×4060 генераторов тона, dsPIC для звуковых эффектов и контроля, усилителей.

Модернизируем синтезатор своими руками

На первой схеме показаны генераторы тона  4060. Тактовая частота может быть рассчитана по формуле f = 1 / (2xPixR2xC1). Я планирую использовать 4 октавы (48 тонов) начиная с С3 (130Hz)  до B6 (1975Hz). Вы можете сами выбрать требуемые величины. Я подготовил схему с  6 выходным тонам.

Модернизируем синтезатор своими руками

Следующие схемы являются простым блоком питания 7805 и усилителем LM386. Ничего особеннного.

Модернизируем синтезатор своими руками Модернизируем синтезатор своими руками

Первый шаг заключается в подготовке физических кнопок и ПП. Кнопки взяты от клавиатуры выброшенной китайской игрушки. К сожалению, в игрушке использовались матричные кнопки. Я также сделал ПП для кнопок.

Модернизируем синтезатор своими руками

Печатная плата:

Модернизируем синтезатор своими руками

Подготовленная плата для кнопок с оригинальным размером кнопок:

Модернизируем синтезатор своими руками

А вот сборка:

Модернизируем синтезатор своими руками

Схемы и провода:

Модернизируем синтезатор своими руками

Первоначальная сборка закончена.

Модернизируем синтезатор своими руками

Для настройки частоты я использовал свой Nexus 7 и приложение-тюнер gStrings. Спасибо разработчику за такое полезное приложение. Необходимо настроить только одну октаву. Когда C3, C4 или любая другая нота настроена, остальные настроятся автоматически из-за делителя частоты.

  • Наконец, после выходных и большого количества кофе, первая фаза проекта получилась такой:

Следующие шаги:
-Вы можете заметить пустое пространство между платами. Да, это место для звуковых эффектов и контроля dsPIC.

-Также мне нужно сделать верхнюю крышку.

Мысли:
— Кнопки не такие мягкие, как оригинальная клавиатура. Необходимо найти более подходящее решение для конечного варианта устройства.

— Усилитель на LM386 не сочетается с тонами. Я заметил некоторые искажения при низком уровне громкости. Позже я заменю его на подходящий стерео усилитель. Я хочу иметь левые и правые октавы с разделенными эффектами и звуковым выходом.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнотIC1-IC6

D4-D39

C1-C12

R1, R4, R7, R10, R13, R16

R2, R5, R8, R11, R14, R17

R3, R6, R9, R12, R15, R18

IC1

D1-D4

C1

C2

C3

R1

IC1

C1

C2

C4, C6

R1

Схема 1
Микросхема 4060N 6 Поиск в Utsource В блокнот
Выпрямительный диод 1N4148 36 Поиск в Utsource В блокнот
Конденсатор 0.01 мкФ 12 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 10 кОм 6 Поиск в Utsource В блокнот
Подстроечный резистор 10 кОм 6 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 100 кОм 6 Поиск в Utsource В блокнот
Схема 2
Линейный регулятор LM7805 1 Поиск в Utsource В блокнот
Выпрямительный диод 1N4148 4 Поиск в Utsource В блокнот
Конденсатор 0.1 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
Электролитический конденсатор 470 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
Электролитический конденсатор 220 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 330 Ом 1 Поиск в Utsource В блокнот
Схема 3
Аудио усилитель LM386 1 Поиск в Utsource В блокнот
Конденсатор 0.05 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
Конденсатор 0.1 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
Электролитический конденсатор 10 мкФ 2 Поиск в Utsource В блокнот
Резистор 10 Ом 1 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Источник: https://cxem.net/sound/music/music33.php

Цифровой синтезатор своими руками | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Модернизируем синтезатор своими руками

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.

Принцип работы синтезатора сигнала

Модернизируем синтезатор своими руками

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:

Модернизируем синтезатор своими руками

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.

Модернизируем синтезатор своими руками

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.

Сборка и настройка синтезатора

Рисунок печатной платы изображён на рисунках ниже.

Модернизируем синтезатор своими руками
Модернизируем синтезатор своими руками

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.

Настройка синтезатора

Вместо переключателя K временно устанавливают короткие перемычки (что бы провода, ведущие к переключателю не мешали), настраивая прибор на третий диапазон.

Читайте также:  Конвертор своими руками

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.

Эскиз передней панели

Модернизируем синтезатор своими руками

  • 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

Модернизируем синтезатор своими руками

  • Самодельный деревообрабатывающий станок
  • Модернизируем синтезатор своими рукамиНезаменимым помощником в делах домашнего мастера будет фрезерный станок по дереву. Купить станок — это будет довольно дорого, а вот сделать его своими руками будет намного дешевле! Давайте подробнее в картинках рассмотрим изготовление подобного станка.
    Подробнее…

  • GSM поливалка для цветов!
  • Модернизируем синтезатор своими руками
    Для этого нам понадобится старый сотовый телефон с гарнитурой, несколько радиодеталей и насос стеклоомывателя от автомобиля.
    Может быть кому-то схема покажется примитивной, но она не дорога проста и, главное — работает! Подробнее…

  • Ремонтируем радиостанцию MOTOROLA GP300.
  • Наиболее характерной, часто повторяющейся неисправностью радиостанций этого типа яв­ляется излом пружинных контактов аккумуляторного отсека, ремонт которых целесообразно про­изводить напайкой более мощных аналогов отечественного производства.
    Подробнее…

Популярность: 2 738 просм.

Источник: http://www.MasterVintik.ru/cifrovoj-sintezator-svoimi-rukami/

РадиоКот :: Музыкальный синтезатор

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Игрушки >

Теги статьи: Электронный музыкальный инструмент (ЭМИ)Добавить тег

Музыкальный синтезатор

Доброго времени суток!Хочу представить вам самодельный одноголосный музыкальный синтезатор.

Модернизируем синтезатор своими руками

В функциональный состав синтезатора входят:

  • делитель напряжения;
  • генератор низкой частоты(ГНЧ);
  • тон-генератор;
  • генератор шума(ГШ);
  • блок регистровых делителей(регистры);
  • фильтр НЧ/ВЧ;
  • усилитель управляемый напряжением(УУН);
  • коммутатор;
  • внешний вход;
  • Структурная схема:
  • Модернизируем синтезатор своими руками
  • Делитель напряжения используется для питания микросхем 5 Вольт, в схеме тон-генератора и регистровых делителей. 
  • Расчёт сопротивление производится по формуле:
  • R1 = 820 Ом;       R2 = 4,7 кОм;     R3 = 820 Ом;
  • R4 = 4,7 кОм;      R5 = 820 Ом;      R6 = 4,7 кОм;
  • R7 = 47 кОМ;      R8 = 8,2 кОм;      R9 = 8,2 кОм;
  • R10 = 910 кОм;   R11 = 8,2 кОм;    R12 = 8,2 кОм; 
  • C1 = C2 = C3 = C4 = C5 = 4,7 мкФ 10В;     C6 = 0,1 мкФ;    
  • VT1 = VT2 = VT3 = КТ315;
  • Резисторами R2, R4, R6 изменяют частоту генератора.
  • Резисторы R2, R4, R6, могут быть расположены как каждый отдельно, или могут быть спарены, так как показано на схеме:

Модернизируем синтезатор своими руками

  1. Также можно применит трёхсекционный переменный резистор(если такой имеется, ха))). 
  2. Тон-генератор:
  3. Модернизируем синтезатор своими руками
  4. R1 = 22 кОм;     R3 = 1 кОм;    R4 = 100 кОм; 
  5. C1 = C2 = C3 = 0,5 мкФ;
  6. DD1 = К155ЛА3;

Колличество R2.n и S3.n зависит от колличества клавиш. R1 используется для опускания частоты генератора, при нормальной игре он должен быть в верхнем положении(R=0). Резистор R1 лучше всего применят ползункового типа и разместить в крайней левой части корпуса синтезатора.

Резистор R4 регулирует глубину частотной модуляции.

Переключатели S1 уменшает частоту в 2 раза. Переключатель S2 повышает частоту в 2 раза, если S1 находится в разомкнутом положении.

  • R1 = R3 = R5 = R7 = R9 = 430 кОм;
  • R2 = R4 = R6 = R8 = R10 = 4,7 кОм;
  • DD1 = DD2 = К155ТМ2;
  • выв. 14 DD1, DD2 = +5 Вольт; 
  • выв. 7 DD1, DD2 = -5 Вольт;
  • Резисторами R2, R4, R6, R8, R10, производят плавную регулировку уровня регистров 1', 2', 4', 8', 16', соответственно.
  • R1 = 33 кОм;        R2 = 82 кОм;         R3 = 22 кОм;
  • R4 = 470 кОм;      R5 = 1 кОм;           R6 = 47 кОм;
  • R7 = 430 кОм;      R8 = 47 кОм;         R9 = 430 кОм;
  • R10 = 47 кОм;      R11 = 47 кОм;       R12 = R13 = 1 кОм;
  • C1 = 0,1 мкФ;      C2 = 1000 пФ;       C3 = 3000 пФ;
  • C4 = 0,1 пф;        C5 = 3000 пФ;       C6 = 0,1 мкФ;
  • VT1 = VT2 = VT3 = КТ315; 

Резистрор R5 регулирует уровень резонанса. ВНИМАНИЕ, При малом сопротивлении R5, начинается самовозбуждение фильтра на высших частотах.

Резисторы R8, R10 производят регулировку по низким частотам. В разрывы схемы желательно поставить резисторы сопротивлением по 100 Ом.

Резистор R6 производит регулировку по высоким частотам, а резистор R11 служит для глубины модуляции по высоким частотам.

Переключение функциональных узлов осуществляется с помощью перемычек(в моём случае), вы можете использовать другой способ коммутации, например с помощью переключателей ил иразьёмов. я использовал перемычки от переключателя диапозонов телевизора.

  1. Ещё немаловажным условием является, то чтобы перемычки легко достовались и вынимались, чтоб несоздовать неудобства во время игры.
  2. Коммутатор можно разместить в правой части корпуса синтезатора.
  3. Файлы: Архив RAR
  4. Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? Заработало ли это устройство у вас?

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Модернизируем синтезатор своими рукамиМузыкальный синтезатор(Секвенсор)Модернизируем синтезатор своими рукамиПростой ЭМИ. (КН)

Источник: https://www.radiokot.ru/circuit/analog/games/27/

Новая жизнь старого синтезатора. Часть 1

Модернизируем синтезатор своими руками Несколько лет тому назад умер смертью храбрых мой старый синтезатор Yamaha PSR-GX76. Случилось это из-за того, что я по ошибке подключил к нему блок питания 24 В вместо положенных 12 В. В таком режиме синтезатор героически проработал несколько минут, после чего случился «пук», сопровождаемый аудиовизуальными спецэффектами и специфическим запахом и синтезатор больше не включался. С тех пор он пылился в коробке и ждал своего часа, который для него, наконец, настал. В нескольких статьях я расскажу как проходило движение от идеи вдохнуть в него новую жизнь до реализации и демонстрации полученных результатов.

Вскрытие

Типичный синтезатор состоит из нескольких основных частей: модуль звукогенератора (содержащий обычно микросхему самого звукогенератора и память с сэмплами инструментов), модуль аудио-усилителя и модуль, сканирующий клавиатурную матрицу синтезатора.Модернизируем синтезатор своими руками

Модуль усилителя звуковой частоты (совмещен с блоком питания)

Модернизируем синтезатор своими руками

Модуль звукогенератора (видна память, сам звукогенератор на обратной стороне)

Вскрытие показало, что в моем синтезаторе разорвало на части стабилизатор напряжения питания, ответственный за подачу напряжения на микросхемы звукогенератора и сканера клавиатурной матрицы. Увы, замена стабилизатора на новый не принесла результатов.

Дальнейший анализ показал, что обе микросхемы, по всей видимости, более не функционируют: присутствуют корректные сигналы сброса и тактового генератора, однако никаких признаков жизни со стороны самих микросхем не наблюдается.

Поскольку данные микросхемы были произведены специально для синтезатора компанией Yamaha, то заменить их на новые не представлялось возможным, тем более, что модель уже старая.

И тут мне пришла в голову идея вместо того, чтобы отремонтировать старый модуль звукогенератора, выкинуть его и сделать свой собственный, целиком и полностью настраиваемый, с Linux-ом и Wi-Fi'ем.

Выбор платформы — основы для нового синтезатора

Загоревшись этой идеей, я начал подбирать платформу, на базе которой будет создаваться новый «мозг» синтезатора. Начал поиски с относительно простых отладочных плат на STM32, так как изначальная идея была в реализации с нуля прошивки, реализующей синтез звуков.

Критерием отбора являлось наличие как минимум нескольких десятков мегабайт памяти, слот для SD-карты, аудиовыход и возможность подключения LCD-дисплея. Затем возникла идея использовать что-то помощнее, и я вспомнил про валяющуюся без дела Raspberry Pi.

Но она не подошла в итоге по нескольким причинам: отсутствие возможности без танцев с бубном «из коробки» подключить LCD-дисплей, отсутствие достаточного количества GPIO-пинов, сравнительно низкая частота процессора.

Но к тому моменту я уже понял, что нужно двигаться в направлении Linux, потому что для него уже написано немало программных синтезаторов, и в частности, особо заинтересовавшие меня LinuxSampler и FluidSynth. Поэтому я продолжил поиски, уже отбросив «маломощные» платы на STM32, и спустя несколько часов непрерывных поисков я нашел ЕГО, и понял — это то, что нужно.

Итак, в качестве платформы был выбран и приобретен в Китае мини-компьютер EmbedSky E8 miniPC, в комплекте с 4.3-дюймовым резистивным сенсорным LCD-дисплеем. Модернизируем синтезатор своими руками Технические характеристики его представлены в таблице, цена вопроса 48 долларов США:

Размеры 100х65х20 мм (без учета разъемов)
Процессор Samsung S5PV210 Cortex-A8 (1 ГГц)
Оперативная память 512 МБ *
EMMC Flash-память 4 ГБ
USB-порты 4 порта USB 2.0, 1 порт USB OTG
Аудио Вход/выход до 48 КГц, WM8960
HDMI HDMI 1.3 1080p@30 FPS
Ethernet 100 Mbit
Последовательный порт 3 порта 3.3V, один порт со стандартными уровнями RS232
Часы Поддержка часов реального времени (плюс батарейка)
Карта памяти Интерфейс для карты памяти SD
Кнопки 2 программируемые кнопки
Камера Специальный порт для подключения видеокамеры
Светодиоды 4 программируемых светодиода
IrDA Встроенный ИК-приемник
Дисплей 40-пин FPC для подключения LCD (поддержка резистивного и емкостного экрана)
50-пиновый разъем 17 линий GPIO, 4-х канальный ADC, SPI, 2 PWM, дополнительный интерфейс SD

* — объем доступной в системе памяти со стандартным ядром — около 390 Мб (в дальнейшем это ограничение было снято — детали в следующей статье). Надо сказать, я был приятно поражен тем объемом документации, который поставляется на двух DVD-дисках вместе с мини-компьютером: на дисках присутствует полная принципиальная схема, документация на каждую используемую микросхему, включая полную документацию на процессор, руководство пользователя (на китайском, но все и так понятно) различные инструкции (например, по установке Ubuntu и даже по разработке с Qt). Кроме того, имеются исходные коды ядра Linux 3.0.8, исходный код системы Android, некоторого ПО от EmbedSky, GCC 4.4.3, исходный код Qt и еще много интересного. На плате предустановлено сразу две ОС — Linux и Android 4.0.4, выбор какую загружать осуществляется через загрузчик U-Boot. Android был мною безжалостно снесен, и вся имеющаяся eMMC Flash-память использована под простой Linux. Стоит отметить, что изначально плата настроена на работу с емкостным экраном. Для того, чтобы переключить ее на резистивный интерфейс, необходимо перепаять две перемычки на обратной стороне платы рядом с LCD-разъемом. Собственно, это было первое, что я и сделал с платой после проверки ее работоспособности. Далее выяснилось, что образ Linux, зашитый в eMMC тоже по-умолчанию настроен на использование емкостного датчика. Убил несколько часов, копаясь в конфигах Qt и Tslib, но в итоге тач все-таки заработал как положено.

С платой поставляется Qt версии 4.5 — довольно старая версия. Я люблю все новое, поэтому для работы над своим проектом, я решил скомпилировать для ARM Qt последней версии 5, а поскольку много времени тратить на разработку тоже не очень хотелось, то дополнительно я решил, что буду все писать на Python, так что мне понадобилась также библиотека PyQt5. Процессор Samsung S5PV210 имеет встроенный 3D-ускоритель с поддержкой OpenGL ES 2.0, но, к сожалению, Samsung предоставляет драйвера для OpenGL только для ОС Android, поэтому использовать Qt 5 с поддержкой OpenGL ES не получилось (попытался скопировать нужные DLL с образа Android, но одна из библиотек имела зависимость от libhardware.so и далее до бесконечности), так что я остановился на LinuxFB в качестве платформы для вывода графики. С компиляцией Qt 5 особых проблем не возникло, за основу я взял конфиг для Raspberry Pi и вырезал все, что связано с OpenGL ES. Затем я собрал Python 2.7.6, используя инструкцию отсюда.

При сборке для ARM библиотеки PyQt5 возникла проблема — оказалось, что библиотека имеет зависимость от заголовков OpenGL даже если Qt была собрана без поддержки OpenGL. Пришлось пропатчить библиотеку так, чтобы убрать зависимость.

Соответствующий патч был опубликован в списке рассылки PyQt. Возможность сборки без OpenGL будет также добавлена в upstream в ближайшее время.

После сборки PyQt5 я успешно протестировал на устройстве примеры из поставки Qt, портированные на Python и распространяющиеся в составе PyQt.

Модернизируем синтезатор своими руками

Мой графический интерфейс к LinuxSampler и FluidSynth, написанный на PyQt5

Далее последовала кросс-компиляция LinuxSampler и его зависимостей: libaudiofile, libfftw, libgig, libsndfile, libsamplerate. В libsndfile была обнаружена интересная фича, названная в коде библиотеки «Ultimate sanity check» — assert на то, что тип off_t имеет размер 8 байт.

В моем случае это оказалось не так. К счастью, простое удаление этой “проверки на вменяемость” полностью решило проблему.

Интересно, почему она делает эту проверку во время выполнения а, не прерывается на этапе configure — все равно ведь работать не будет, зачем тогда компилировать?

Дополнительно был скомпилирован JACK в качестве драйвера вывода звука для LinuxSampler. Для него потребовались патчи arm-timestamp.

patch и atomic.patch отсюда. Также я компилировал с такими флагами для GCC, чтобы включить поддержку расширений NEON для ARM: -march=armv7-a -mtune=cortex-a8 -mfpu=neon -ffast-math -funsafe-math-optimizations -O3.

На данной стадии у меня работал JACK и LinuxSampler, через который я мог проигрывать MIDI-файлы с помощью jack-smf-player. Вместе с графическим интерфейсом (см.

выше) был написан питоновский модуль для работы с LinuxSampler по протоколу LSCP, а также с помощью SWIG сгенерирован биндинг для libgig, которая позволяет загружать GIG-файлы, и, в частности, выяснить какие внутри есть инструменты, чтобы их можно было выбрать из списка в интерфейсе на Qt.

Ближе к завершению проекта эти наработки, а также весь связанный с проектом оригинальный исходный код будет выложен на GitHub для всех желающих.

В следующей статье я расскажу:

  • Как устроена клавиатурная матрица синтезатора
  • Как я менял сгоревший МК сканера клавиатуры на ATmega, про прошивку прямо с платы, и как микроконтроллер общается с LinuxSampler
  • Как я делал ядро с поддержкой Realtime Preemption на основе стокового и как решались многочисленные возникшие проблемы
  • Как проходило общение с техподдержкой фирмы EmbedSky Tech
  • Как удалось снизить задержку (latency) звука при нажатии на клавиши синтезатора с нескольких десятков до нескольких миллисекунд

Все описанные в этой и следующей статье манипуляции с незначительными отличиями можно проделать также и с использованием других подходящих ARM-платформ включая Raspberry Pi, для изготовления своего собственного универсального синтезатора из старой MIDI-клавиатуры. Из преимуществ последней можно отметить наличие более мощного аппаратного FPU и возможность сборки Qt 5 с поддержкой OpenGL ES 2.0.

Следующая статья >>

Источник: https://habr.com/post/214147/

Как сделать синтезатор

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.

Модернизируем синтезатор своими руками

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.

Модернизируем синтезатор своими руками

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.

Модернизируем синтезатор своими руками

Аналогичную схему, но на полную октаву из 12 тонов можно сделать на микросхеме ISM7555. Это интегральный таймер. Частотозадающие цепи реализованы на переменных резисторах.

Модернизируем синтезатор своими руками

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.

Модернизируем синтезатор своими рукамиМикросхема 4060 питается напряжением от 3 до 18 вольт, поэтому блок питания может быть любой конструкции 

Источник: https://dinamikservis.ru/blog/tsifrovoe-pianino/kak-sdelat-sintezator/

Схемы | Модульные синтезаторы

  • rpocc
  • Обновлена схема блока питания, кроме того опубликована ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА, годная для печати утюгом.
  • Предыдущая версия содержала графические ошибки и сумбур, поэтому её лучше забыть
  • Модернизируем синтезатор своими руками

rpocc

В настоящее время существует несколько плагинов для секвенсеров, которые работают с CV: например, Expert Sleepers Silent Way и M.O.T.U. Volta. Кроме того, любой особенный источник CV можно создать в средах SynthEdit, SynthMaker, Pure Data, Max/MSP и т.п.

Для вывода CV на «железо» необходим аудио-интерфейс, умеющий выводить постоянный ток. (имеющий DC-coupled выходы) Большинство аудио-интерфейсов имеют защитные ВЧ-фильтры, включённые прямо перед аудио-выходом.

Эти фильтры пропускают только переменный ток (Выходы AC-coupled) и обеспечивают хороший динамический диапазон аудио. Для работы с постоянным током часто используются некоторые старые профессиональные интерфейсы (MOTU 828 и некоторые другие).

Также, компания Expert Sleepers предлагает целый ряд специализированных DC-coupled аудио-интерфейсов и ADAT-преобразователей. Интерфейсы хороши, но дороговаты.

USB Аудио-интерфейс ESI Gigaport HD известен своей невысокой ценой, поддержкой 24/96 и большим количеством выходов. Этот интерфейс «из коробки» имеет AC-coupled выходы, однако его можно довольно просто модифицировать для поддержки вывода CV.

Модернизируем синтезатор своими рукамиВнутри прибора требуется найти электролитические конденсаторы C36, C41, C46…C71 (помечены красным). Чтобы отменить их действие, достаточно замкнуть их выводы накоротко. Один из вариантов: это просто припаять к их площадкам перемычки. Другой вариант — установить переключатели для выбора желаемого режима работы.
Модернизируем синтезатор своими руками

В итоге получается интерфейс, который поддерживает и CV и аудио.

Измеренные характеристики

  • Число каналов: 8
  • Амплитуда: 6v p-p максимум
  • Максимальное положительное значение (32767 или 8388607) инвертируется (драйверы версии 3).
  • Взаимопроникновение каналов на DC:

Источник: https://www.modularsynth.ru/category/schematics/

Модульный синтезатор своими руками (часть 1)

Думаю, многие, кто увлекается радиолюбительством ни раз ловили себя на мысли сделать модульный синтезатор своими руками или просто определённый блок, который обрабатывал бы звук именно так, как задумал автор. У этой идеи есть 2 подхода: 1) стать профессиональным радиоэлектронщиком самостоятельно с «нуля» в процессе домашнего самообучения; 2) создавать «методом тыка» с помощью DIY-синтезаторов (тут можно выделить две категории – аналоговый и цифровой подход). Мы рассмотрим подробно оба направления!

Часть 1: Стать профессиональным радиоэлектронщиком с «чистого листа».

Я сам увлекаюсь радиоэлектроникой с детства – это привил мне мой папа – профессиональный телемастер (сейчас уже гл. энергетик и завхоз Троицкой центральной больницы в Москве).  Уже в 12 лет я травил платы со своей первой цветомузыкой и не плохо разбирался в схемах, хотя не знал назначения многих компонентов и того, как они действуют.

Не докончив университет по специальности инженер автоматизации технических процессов, где также учёба была постоянно связана с электроникой, но поступив в колледж на электрика, а после его окончания – заново в университет по специальности инженер-электрик – у меня скопился довольно богатый опыт, а лучше даже скажу — план-программа того, как подтянуть человека с «полного нуля» до хорошего базового уровня знаний основ электротехники и радиоэлектроники. Учась в университете, мне приходится прибегать к ней часто – как старосту группы, меня иногда просят объяснить какой-либо предмет, но мне проще человеку дать поэтапный список шагов, которые ему помогут восполнить пробелы и понять суть.

Чего же касается радиоэлектроники, то в мою план-программу входит самые лучшие книги, конспекты и обучающие видео, которые методом тщательного отбора взяты из интернета.

Программа рассчитана именно для тех, кто вообще не знаком с радиоэлектроникой и даже не помнит школьный курс физики и математики, но хочет посвятить свою жизнь паянию синтезаторов и примочек, а самое главное к их конструированию! Но изучать её надо строго по пунктам – от первого до последнего, не перепрыгивая (если, конечно, вы уже знаете что-то из этого, то такой манёвр разрешителен), чтобы стать профессиональным радиолюбителем-инженером. Рассмотрим по пунктам:

Этап первый: базовые знания — физика школьного курса, «алгебра и начала анализ».

Знание физики и математики — это бесценно! Ни один генератор или фильтр вы не сможете создать, если не будете знать высшую математику и физику (я конечно пугаю, их расчёт довольно таки прост…но что-то вы должны знать, к примеру матрицы, комплексные числа и дифференцирование).

Поэтому нужно начинать именно с этого. Если вы их не любите значит у вас был скучный учитель. Но преподаватели преподавателям рознь.

Самый лучший «физик школьного курса» — это Павел Андреевич Виктор из Ришельевского лицея — заслуженный учитель Украины, кандидат физико-математических наук:

Конечно, можно пройти весь курс, так как он объясняет просто изумительно, но на это уйдёт много времени. Поэтому начните чисто с электродинамики.

Обязательно заведите тетрадь, чтобы делать конспект – это очень важно для запоминания. Если вы каждый день будете «проходить» по одному ролику, то через два месяца будете знать в совершенстве базис.

Не думаю, что есть кто-то в ютубе, кто лучше его объясняет физику.

При этом попутно начинаем читать книгу Виктор Борисов «Юный радиолюбитель» — это обязательно! С ней я провёл своё детство и считаю её отличным «вступлением» в радиоэлектронику.

По поводу алгебры и начала анализа, то я вам советую начать читать такую интересную книгу Каганов М. И.  «Абстракция в математике и в физике», которая во-первых, привьёт вам любовь к данном предмету (если у вас её нет), а во вторых вы вспомните некоторые основы математики.

Книга очень интересная, так как повествует от том, чем вообще занимаются математики и в какие «дебри они залезли». После того как вы её прочитаете (достаточно только раздел математики), можно приступать к изучению «алгебры и начала анализа». В принципе, для этого подойдет учебник Алимов А.Ш, Колягин Ю.М. и др.

«Алгебра и начала анализа», как по мне – один из самых лучших и понятных.

Второй этап: продвинутые знания — высшая математика и основы электротехники и радиоэлектроники.

Высшая математика очень легко изучается с помощью самого лучшего конспекта по ней — Д. Т. Письменный «Высшая математика. Конспект лекций. Полный курс» — даже самые полные троечники в школе будут знать матан как минимум на твёрдую четвёрку – это 100% подтверждено практикой. Просто шикарная книга, в которой всё разжёвано до мелочей и очень понятным языком.

Теперь основы электротехники. Изучаем Н.Н. Гусев «Электротехника и основы промышленной электроники». Оттуда берём умение вычислять токи методом Киргофа, методом контурных токов, построение потенциальных диаграмм, векторная диаграмма токов, отображение токов в комплексной плоскости. В принципе этого достаточно.

ORCad

С этого момента закупаемся программой ORCad (или как вариант — NI Multisim) и начинаем проектировать простые схемы из «основ электротехники» и «юный радиолюбитель». Попутно изучая Виктора Акуленко  «OrCAD для чайников» (г. Тюмень) и Кеоун Дж. «OrCaD Pspice. Аналих электрических цепей».

Третий этап: радиоэлектроника.

После того, как вы прошли два предыдущих этапа – время перейти к изучению радиоэлектроники. Здесь нам поможет такой канал на ютубе как «Электротехника и электроника для программистов»:

Это самый лучший канал по радиоэлектроники на просторах ютуба – лучше его нет в принципе. Там полный курс того, что нужно знать для создания электроники любой сложности. Но синтезаторы я не отнёс бы к электроники сложного уровня, скорее среднего, а иногда даже – малого.

Кроме этого
желательно прочитать книгу создание
Грэм Д  «Проектирование и применение
операционных усилителей» и Цыкина А.В.
 «Проектирование транзисторных усилителей
низкой частоты».

  • Продолжение следует…
  • Трунов Сергей.
  • Наше сообщество в Контакте Твиттере Фэйсбуке Ютубе Дзене

Материал является авторским, при копировании ссылка на статью или сайт sergeitrunov.ru обязательна!

Похожее

Источник: https://sergeitrunov.ru/modulnyj-sintezator-svoimi-rukami-chast-1/

Ссылка на основную публикацию