Электроорган своими руками схема. Как собрать электроорган своими руками: пошаговое руководство по созданию синтезатора

Хотите создать свой собственный синтезатор. Какие компоненты потребуются для сборки электрооргана. Как спроектировать схему и собрать устройство шаг за шагом. Какие функции можно реализовать в самодельном синтезаторе.

Основные компоненты для сборки электрооргана

Для создания простейшего электрооргана своими руками потребуются следующие основные компоненты:

• Генераторы тона (например, на микросхемах 4060)
• Клавиатура или кнопки
• Микроконтроллер для обработки сигналов
• Усилитель звука (например, на микросхеме LM386)
• Блок питания
• Динамик или выход на наушники

Количество и тип компонентов будут зависеть от желаемой функциональности синтезатора. Для начала можно собрать простую модель с минимальным набором функций.

Проектирование схемы электрооргана

Проектирование схемы — важный этап создания синтезатора. Основные шаги:

1. Определить необходимое количество генераторов тона для желаемого диапазона звучания
2. Рассчитать номиналы компонентов для получения нужных частот
3. Спроектировать схему клавиатуры/кнопок
4. Добавить микроконтроллер для обработки сигналов
5. Разработать схему усилителя и выходного каскада
6. Продумать схему питания всех узлов

Для проектирования удобно использовать специальные программы, например KiCad или Eagle. Они позволяют нарисовать принципиальную схему и разработать печатную плату.

Сборка генераторов тона

Генераторы тона — ключевой элемент синтезатора. Они создают звуковые колебания определенной частоты. Для простого электрооргана можно использовать следующую схему на основе микросхемы 4060:

• Микросхема 4060 — генератор и делитель частоты
• Резисторы R1, R2 — задают частоту генерации
• Конденсатор C1 — часть RC-цепочки генератора
• Выходы Q4-Q13 — деленные частоты для разных нот

Для полноценного синтезатора потребуется 12 таких генераторов — по одному на каждую ноту октавы. Частоту каждого генератора нужно настроить с помощью подстроечного резистора.

Создание клавиатуры или кнопочной панели

Клавиатура или кнопочная панель нужна для управления синтезатором. Варианты реализации:

• Матричная клавиатура из кнопок
• Сенсорные кнопки на микросхеме
• Готовая клавиатура от старого синтезатора

Клавиши подключаются к микроконтроллеру, который обрабатывает нажатия и управляет генераторами тона. Для простого органа можно обойтись без контроллера, подключив кнопки напрямую к генераторам.

Добавление микроконтроллера для расширения функционала

Микроконтроллер позволяет значительно расширить возможности синтезатора. С его помощью можно реализовать:

• Различные звуковые эффекты (реверберация, хорус и т.д.)
• Арпеджиатор
• Полифонию
• Сохранение и загрузку пресетов
• MIDI-интерфейс

Для начала подойдет простой микроконтроллер вроде Arduino Nano. В дальнейшем можно использовать более мощные чипы, например STM32 или ESP32, для реализации сложных алгоритмов обработки звука.

Сборка усилителя и выходного каскада

Для усиления сигнала с генераторов тона понадобится усилитель. Простой вариант — на микросхеме LM386:

• Входной сигнал подается на вывод 3
• Конденсатор C1 задает коэффициент усиления
• Выход усилителя — вывод 5
• Питание 5-12В подключается к выводу 6

К выходу усилителя можно подключить динамик или разъем для наушников. Для лучшего качества звука рекомендуется использовать более продвинутые усилители, например на микросхемах TDA2030 или LM1875.

Настройка и калибровка синтезатора

После сборки всех компонентов необходимо провести настройку синтезатора:

1. Откалибровать частоты генераторов тона с помощью тюнера
2. Настроить громкость и тембр звучания
3. Отрегулировать чувствительность клавиш
4. Запрограммировать микроконтроллер для реализации нужных функций
5. Проверить работу всех узлов синтезатора

Процесс настройки может быть довольно трудоемким, но он необходим для получения качественного звучания. Для точной настройки частот удобно использовать осциллограф.

Добавление дополнительных функций и эффектов

После сборки базовой версии синтезатора можно постепенно расширять его функционал. Некоторые идеи для улучшения:

• Добавить фильтры для изменения тембра звука
• Реализовать огибающую ADSR для управления громкостью
• Встроить секвенсор для записи и воспроизведения мелодий
• Добавить эффекты: реверберацию, дилей, хорус и т.д.
• Реализовать полифонию для проигрывания аккордов
• Встроить MIDI-интерфейс для подключения к компьютеру

Расширение функционала потребует доработки схемы и программного обеспечения микроконтроллера. Это отличная возможность для экспериментов и изучения принципов синтеза звука.

Как перестать разговаривать с людьми и собрать свой первый синтезатор / Хабр

Жизнь в 2021 не стала легче. Ледники всё ещё тают, границы закрыты, биткоин дорожает, а просмотров у любого челленджа в Тиктоке больше чем у всех видео с канала NASA вместе взятых. Что делать технарю, чтобы почувствовать себя уютнее в постоянно меняющемся мире где в новостях пишут что Земля снова плоская, а коллеги у кулера всерьёз обсуждают программирование микроконтроллеров на JavaScript?

Выход есть: зимой пора сделать то о чём вы давно мечтали, но не знали с какой стороны подступиться — собрать свой первый синтезатор. Я собрал 10 штук и сейчас расскажу с чего можно начать.

Зачем мне вообще таким заниматься?!

Во-первых, это может превратиться в клёвое хобби. Теория синтеза звука в целом и преобразование звуковых волн в частности вообще очень глубокая тема в которую можно нырнуть на годы и которая тесно связана с математикой. Любой может купить Korg Volca и крутить на нём ручки, но пойди разберись как именно каждая влияет на форму волны и почему.

Кроме того, у этого хобби так много разных граней, что оно привлекает совершенно разных специалистов от квадратных учёных, которые пишут матаппарат для DSP чтобы разговаривать с китами до круглых музыкантов которые при помощи синтезаторов (представьте себе) делают музыку. Наверняка в таком широком спектре вы легко найдёте сообщество единомышленников, или просто заведёте интересные знакомства.

Во-вторых, вы гарантированно узнаете что-то новое. И речь не просто об отличиях VCO от VCA. У меня был неплохой опыт с электроникой, но тут меня окунули головой в полистирольные конденсаторы и двуполярное питание. Где ещё такое встретишь?

Эту картинку видел, наверное, каждый, кто хоть раз пытался подойти к теме. (Ray Wilson, musicfromouterspace.com )

В-третьих, большинство синтезаторов (в том числе проприетарных) дружелюбны к модификациям. Даже собирая что-то по инструкции у вас есть шанс случайно сделать уникальный синт, который будет только у вас. А история знает множество примеров того, как ошибки в схемотехнике или неправильные, а то и просто бракованные, компоненты становились основой звука который в будущем назовут легендарным. В конце-концов, есть circuit bending — набор почти хаотичных техник, которые позволяют вносить изменения в существующие печатные платы которые способны сильно изменить звук устройства.

Любая издающая звуки детская игрушка — потенциальная жертва circuit bending’a

В-четвёртых, вы можете делать это просто чтобы сэкономить деньги. Сюрприз: open-source синтезатор в виде кита с доставкой из-за рубежа будет стоить в 2-3 раза дороже, чем если вы сами купите все компоненты и спаяете его на коленке.

И наконец: на любом синтезаторе много клёвых ручек и мигающих лампочек. Давайте не будем себя обманывать — это, очевидно, главная причина чтобы его собрать.

Единственный вопрос на который нужно ответить прежде чем начать: Умеете ли вы паять?

Я не умею паять и презираю паяльник

Такое случается. К счастью, даже в этом случае есть возможность сделать что-то самостоятельно. Из-за того, что среди музыкантов очень много адептов DIY-культуры, этим активно пользуются крупные производители оборудования.

Например, вот Korg NTS-1 — монофонический синтезатор, который стоит сравнительно недорого не смотря на то, что базируется на довольно мощном чипе, использующем движок из более дорогой модели «настоящего» синтезатора — Korg Minilogue. Низкая цена обусловлена тем, что пользователю самому придётся его собирать. Паять ничего не нужно, речь лишь об отвёрточной сборке. Кроме того, компания сэкономила на материалах: корпусные детали — обычные PCB, которые приходят даже не разделёнными на части, и логистике — ни тебе блоков питания, ни громоздкой упаковки.

Korg NTS-1

Похожим образом они уже выпускали переиздание легендарного Korg MS-20, который в собранном виде занял бы половину вашего стола, а разобранным приходит в коробке ноутбучного размера. Собрать его едва ли сложнее, чем табурет из Икеи.

Похожие проекты с отвёрточной сборкой есть у Moog (Werkstatt-01), Meeblip (SE), Gakken (SX-150) и много у кого ещё.

Moog Werkstatt-01

Если вам кажется, что даже Lego собрать сложнее, чем закрутить несколько винтов отвёрткой, то вы правы. Сборка таких синтезаторов вряд ли займёт хотя бы час, и на полноценное хобби потянет вряд ли.

Другое дело синтезатор на макетной плате. В интернете можно найти достаточно дизайнов примитивных синтезаторов для запуска которых нужно минимум компонентов, а соединять их вместе припоем не обязательно — можно всё смонтировать на макетке.

Система Rad-Fi от bleeplabs.com

Для этого неплохо подойдут синтезаторы на популярной микросхеме-счётчике 555. Их очень много, а способов дорабатывать дизайн и модифицировать звук ещё больше. При этом даже такие, казалось бы примитивные, проекты позволяют довольно глубоко погрузиться в тему аналогового синтеза, операционных усилителей и фильтров.

Вряд ли у вас получится сделать что-то прорывное или сложное при помощи одной лишь макетки, но как точка входа в тему самодельных синтов макетка неплоха. И никакой вам вонючей канифоли и горячих паяльников за которые непонятно с какой стороны браться.

Я презираю паяльник, но очень люблю программировать

Не смотря на то, что это подмножество прошлой категории, я выделил его в самостоятельный раздел лишь из-за размера. Здесь мы вступаем на необычную территорию, но не упомянуть о ней я не могу. Речь не просто о софте для лайвкодингa по которому и так написано много статей и снято ещё больше видео. И даже не о нодовых системах в которых можно спроектировать не только полноценный синтезатор, но даже уникальный осциллятор, а то и вовсе DSP.

Вместо всего этого хочу привести в пример хардварные платформы для которых вы можете написать прошивки и приложения, которые будут исполняться на готовом, специализированном железе, а не на вашем ноутбуке. Их преимущество в том что паять и собирать ничего не нужно, а железо абстрагировано от кода специальной библиотекой, или целым набором софтовых компонентов. В общем, для создания собственного уникального синтезатора, лупера или эффекта не придётся изучать верилог, ассемблер и разбираться как работать с прерываниями, а потом ещё вооружившись осциллографом делать дебоунс для кнопок.

Monome Norns shield (kit version)

Norns is many of things написано на сайте Monome. Как по мне лучшее определение для этого устройства — музыкальный компьютер. Это полностью открытая и хорошо документированная платформа построенная на базе Raspberry Pi. Компания Monome разработала дополнительную плату для RPi на которой помимо 24 битного кодека с аудио входом-выходом есть 3 кнопки, 3 энкодера и потрясающий OLED экран.

Под капотом Linux, Supercollider, Softcut и куча дополнительных утилит и GUI, которые позволяют работать со всем этим как с цельным устройством. Под платформу написано уже много приложений разной степени странности. Среди них есть синтезаторы, трекеры, секвенсоры, эффекты, луперы и пр. Дисплей низкого разрешения подталкивает к созданию странных интерфейсов по типу тех, что делала Teenage Engineering в эпоху OP-1, где вы управляли звуком при помощи желудка коровы или катали шары внутри вращающихся октагонов. Типичный представитель приложений — Icarus — дрон синт где вы застряли между Морем и Солнцем.

Устройство можно купить в готовом виде, или в качестве упрощённого кита для отвёрточной сборки, или посоурсить и спаять самостоятельно. На данном этапе Norns больше похож на игрушку для креативных программистов (отличный подарок вашему домашнему программисту), чем на полноценный инструмент, но потенциал у этого музыкального компьютера на мой взгляд огромный.

Из похожего: Zynthian, Axoloti

Kelpie — простенький, портативный синтезатор на базе Teensy

Долгое время для аудиоприложений электронщики-любители использовали (и продолжают) плату Teensy. Причины простые: она компактная, дешевая, для неё есть плата расширения с хорошим аудиокодеком и, главное: написана отличная библиотека для работы со звуком, которая позволяет использовать готовые осцилляторы, эффекты, микшеры, фильтры и другие важные элементы звукового синтеза.

Получается, что минимальный набор можно сделать почти без пайки, а если вам чего-то не хватает, то можно купить готовое аудиоустройство на базе Teensy и перепрограммировать его так, как вам захочется.

Серьёзно, вот серия видео ↑, где автор делает простейший синтезатор на Teensy с нуля подробно объясняя каждый свой шаг и решение. Именно этот плейлист в конце лета подтолкнул меня к более глубокому изучению того, что сейчас происходит на синтезаторной open-source сцене. Больше всего впечатлило, что автор начал с проектирования синтезатора в Pure Data, а потом уже реализовывал его в железе.

Daisy Patch — Eurorack модуль на основе платы Daisy Seed

Насмотревшись на то, как лихо используется в аудиоприложениях Teensy, ребята из Electrosmith решили сделать похожую плату но уже с чётким фокусом в аудиоустройства — Daisy Seed. Для этого они установили более интересный кодек прямо на плату (теперь не нужно собирать дурацкие сэндвичи из аудиоинтерфейсов) и сделали несколько комплиментарных устройств для неё. От традиционной dev board, до гитарной педали.

Но главное: их библиотека позволяет с некоторыми ограничениями исполнять ваши патчи из Max/MSP и PureData прямо на устройстве. Такой патч можно залить, например, в Eurorack модуль с Daisy Seed у которого есть полноценный CV IN/OUT.

Если вы думаете, что всё это «ардуиноподобные приколы», которые могут быть интересны только кухонным самоделкиным, то скажу, что на этих платах уже существуют коммерчески-успешные девайсы. Например, нью-йоркская Noise Engineering делает на основе Daisy целую серию популярных модулей из линеек Versio и Iteritas.

Я не умею паять, но давно хотел научиться

Кажется, вы наш главный пациент. О прикладной стороне дела написано уже так много, что про паяльники и флюсы я тут упоминать не стану. Ещё во времена лохматых мамонтов я переводил и красил комикс об азах пайки — воспользуйтесь им если такой формат вам подходит.

Классический набор Atari Punk Console

Однако, я подсвечу пару особенностей, которые могут показаться контринтуитивными. Например, если вы ни разу в жизни не покупали радиодетали самостоятельно, то начать с готового кита — безопасный и разумный выбор, который, скорее всего, приведёт к первой небольшой победе. Иначе заказ десятков совершенно разных компонентов по BOM может превратиться в многочасовую пытку, а когда вы в итоге увидите время исполнения заказа (например, два месяца — у нас тут кризис полупроводников, ну), то вовсе передумаете учиться паять.

И ещё: бытует мнение, что начинать нужно с выводных компонентов. Это те, которые, вставляются в отверстия печатной платы, запаиваются, а их излишки потом откусываются. И пусть я не согласен с этим утверждением в полной мере, незнакомому человеку посоветовал бы именно дизайны с выводными компонентами ведь они наглядно учат главному: залог качественной пайки — хорошо прогретые поверхности. А поверхностей у выводных компонентов в избытке.)

Набор 8BITM8 — «педаль» bitcrush эффекта

Если не добавлять в требования полный, true open-source, то готовых китов в интернете очень много. Такие устройства можно найти на любой вкус: от классических шумелок на таймере 555 до хардварных синтезаторов из Commodore64 (чип-синтезатор SID) или Sega (YM2612). Все они не сложные и, справедливости ради, нужно сказать, что вы вряд ли проведёте много времени «играя» на них. Однако, эти киты — отличный способ научиться паять ведь компонентов немного, они выводные, а в комплекте почти всегда есть инструкция.

Самый простой способ найти много интересных китов: заглянуть на tindie.com и отфильтровать проекты по тегу Sound. Вы получите примерно 800 проектов (далеко не все из них синтезаторы) и как минимум 5-10% из них будут очень хороши.

Если вас интересуют в первую очередь аналоговые синтезаторы, то можно обратить внимание на олдскульные дизайны, которые работают на операционных усилителях. Раньше такие публиковали в журналах для радиолюбителей по всему миру.

Изнаночная сторона синтезатора Noise Toaster. Безумный, по меркам цифровой электроники, BOM, где чуть ли не каждый компонент со своим уникальным номиналом.

У таких дизайнов есть две особенности: Во-первых, нужно тщательно проверять BOM т. к. некоторые компоненты могут быть устаревшими и достать их будет сложно. Во-вторых, скорее всего вы не найдёте готовой разводки в интернете: только скан из журнала, который можно превратить в печатную плату воспользовавшись технологией лазерного утюга.

Кайф таких проектов в том, что они полностью аналоговые, hacker-friendly, часто совместимы с модульными синтезаторами, а к схемотехнике почти всегда приложено подробное описание принципа работы.

Синтезатор WP-20. Такую картинку можно превратить в печатную плату при помощи хлорного железа, утюга и терпения.

Главное место с которого можно смело начинать — это сайт Рэя Вилсона musicfromouterspace.com . Это такая мекка для всех интересующихся аналоговым синтезом и синтезаторами на опампах. Масса готовых, богато описанных дизайнов на совершенно любой вкус и разной сложности. Начинать можно с Echo Rockit и Noise Toaster, и продвигаться дальше вплоть до Sound Lab Mini Synth mk2.

На сайте много отлично иллюстрированных статей для начинающих. Например, про особенности конденсаторов которые используются в синтах, или про то как читать аналоговые схемы. Рэй Вилсон совместно с Make даже выпускал книгу о проектировании аналоговых синтезаторов. Недавно её можно было за копейки купить через Humble Bundle.

Другие несложные open-source девайсы для начинающих: Le Strum, Yowler, Lunchbeat, DrumKid.

Я паяю как бог

Для вас открыты вообще все двери. Если вы готовы к самостоятельному соурсингу, то это одновременно сильно сэкономит деньги и расширит спектр доступных проектов. А если вы умеете и хотите разводить печатные платы, то могу заверить что в свободном доступе столько проектов со схемотехникой, но без разводки (или с устаревшей разводкой), что хватит на пару жизней.

Самые мелкие компоненты, какие я встречал в open-source проектах — 0603, самый «сложный» корпус — QFN32. На фото плата Norns.

По моему опыту работа связанная с предварительным изучением проекта и закупкой компонентов занимает примерно 70-80% от всего потраченного на производство времени. Оставшиеся 20% это, непосредственно, процесс пайки/сборки устройства и его отладка.

Поэтому качественная документация очень важна. Я частенько натыкаюсь на проекты где нужно напялить на себя шляпу Шерлока Холмса, взять лупу Шерлока Холмса и потом с раскуренной трубкой Шерлока Холмса по крупицам разыскивать BOM, исходники прошивки, схемотехнику и разводку в репозиториях, форумах, личном блоге автора, чтобы просто понять это вообще чисто теоретически соберётся или нет.

Такие, плохо документированные проекты совсем непопулярны, но они есть и их много. Поэтому поговорим о тех, других, с качественной документацией.)

Meeblip Triode, как и многие подобные устройства, состоит из 2 этажей плат

Компания Meeblip неспешно выпускает синтезаторы уже больше 10 лет. Предлагаю обратить внимание на Triode — басовитый синтезатор с двумя осцилляторами, LFO и огибающей, который сделан на Atmega32, чья прошивка полностью открыта и написана на ассемблере.

Это несложный в сборке синтезатор с крупными SMD компонентами и достаточно интересным звуком, чтобы провалиться в него на многие часы. Главный секрет — крутите ручки так медленно, как только сможете, чтобы ничего не пропустить.) Кстати, у этого синтезатора есть второй режим работы — FM. Как его активировать описано в пользовательской документации.

Клон Mutable Instruments Clouds выполненный в виде DIY кита. Просто какое-то чудо, что большинство дизайнов MI до сих пор публикуются под CC-BY-SA.

Если бы у меня спросили кто из ныне живущих сделал самый весомый вклад в open-source синтезаторы, я бы назвал французов из Mutable Instruments. Они до сих пор делают open-source модули, которые имеют огромный успех и встречаются в каждом первом еврорэке. За свою десятилетнюю историю ребята накопили столько опыта, что теперь их приглашают делать «селебрити пресеты» для Arturia и Korg. Их знают буквально все, кто хоть чуть-чуть касался модульных синтов.

Я же хочу показать вам standalone синтезаторы MI. А именно монофонический Shruthi и ни на что не похожий Ambika. Это синтезаторы на Atmega64 с совершенно взрослым набором функций (хоспади, там даже есть матрица модуляции), поддержка которых закончилась ещё в 2015. Напишу лишь по строчке о каждом.

Аналоговый фильтр 4-pole Mission для Shruthi-1. Полистирольные конденсаторы, опампы, которые не производятся уже 20 лет — полный набор для настоящего ценителя страданий.

Shruthi — «гибридный» синтезатор где звук генерируется цифровой частью, но перед выходом пропускается через аналоговый фильтр, что придаёт ему характерный оттенок. Только лишь официальных фильтров существует 6 штук, среди которых есть даже советский Поливокс.

Ambika — построенный на базе Shruthi полифонический синт состоящий из 6 отдельных плат голосов. Фактически это 6 Shruthi объединённых между собой сложным софтом, который позволяет легко комбинировать эти голоса в любых соотношениях. Ambika может быть даже шестью монофоническими синтами одновременно.

Чё ещё за полифония?!

В полифонических синтезаторах «звучат» несколько одновременно зажатых клавиш. Кол-во одновременно звучащих клавиш определяется кол-вом «голосов» синтезатора. Полифония позволяет играть аккордами и делает звук не просто более богатым, но многослойным, добавляет ему ещё одно измерение.

В монофонических синтах звучит только одна клавиша, которую нажали последней.

Бывают ещё парафонические синтезаторы.

MI Ambika. Хорошо видны 6 плат «голосов» (voice card).

MI делают эталонную документацию на open-source проекты. Их платы прекрасно разведены, в их БОМах ровно столько информации сколько необходимо, а их инструкции к синтезаторам хочется читать от корки до корки.

Плата Norns довольно простая, правда, компоненты на ней дорогие.

Про возможности Norns я уже рассказывал выше в разделе про платформы. С хардварной точки зрения это «звуковуха» с дисплеем и кнопками для Raspberry Pi 3, которая работает под управлением Linux. Проект хорошо документирован, но главное: у него лучшее коммьюнити какое я встречал. На форуме Lines или в Discord вам быстро помогут решить любую проблему с железом или софтом.

Не знаю есть ли смысл собирать Norns прямо сейчас, или лучше подождать: ходят слухи, что скоро эту плату переведут на новый кодек т.к. старый Cirrus Logic CS4270 — совершенно невозможно купить из-за кризиса полупроводников.

Если решитесь, обратите внимание на тамошние кнопки и дисплей. Кнопки будет сложно найти в местных магазинах (я в итоге покупал в Mouser), а дисплей придётся купить оригинальный т.к. китайские копии не подойдут по размеру — компоновка платы очень тесная.

PreenFM2 c OLED дисплеем

Ещё один француз выросший из Shruthi, но не имеющий с ним почти ничего общего: полностью цифровой FM-синтезатор PreenFM2. Сейчас существует новая версия PreenFM3, но она уже проприетарная (вам придётся купить готовую плату), в то время как PreenFM2 полностью открыт.

Само устройство довольно простое. Используются одновременно выводные и SMD компоненты. Синтезатор, благодаря прошивке, напичкан фичами и умеет отдавать до 16 голосов полифонии. Есть арпеджиатор и секвенсор, а встроенная USB-флешка может хранить огромное число пресетов. Рекомендую сразу собирать его с OLED экраном.

Ссылки

В заключении хочу сказать, что всё связанное с этим хобби не так страшно, как выглядит на фотографиях. Получится ли у вас что-то с первого раза? — Совершенно точно нет. Будет ли результат стоить потраченных усилий? — однозначно да.

Я постарался показать вам направления с которых можно начать и подкинул ключевых слов которые можно скормить поисковику, предостерёг вас о типичных ошибках новичков, которые совершал сам. А напоследок ещё поделюсь интересными ссылками:

• Music Tech DIY — раздел форума modwiggler.com с непрекращающимся обсуждением старых и новых дизайнов и модификаций.

• Форум Mutable Instruments — кладезь информации по продуктам MI и их многочисленным форкам.

• Synth DIY wiki — периодически обновляемая вики с обширным списком дизайнов.

• Musicfromouterspace.com — хорошо иллюстрированная теория с отличными прикладными примерами. Если сомневаетесь откуда начать, то начните отсюда.

• Look mum no computer — канал с почти абсурдными, по большей части музыкальными, проектами. Оторваться невозможно.

• Moritz Klein — канал где автор объясняет теорию и схемотехнику так, что понятно даже мне.

• Мой список из нескольких десятков open-source синтезаторов с демками и тегами.

• Бракованные детали — канал в котором я страдаю пытаясь собрать 16 синтезаторов за 16 недель.

Самодельный музыкальный синтезатор

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. 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.

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.

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

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.

Печатная плата:

Подготовленная плата для кнопок с оригинальным размером кнопок:

А вот сборка:

Схемы и провода:

Первоначальная сборка закончена.

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	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Схема 1
IC1-IC6	Микросхема	4060N	6		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
D4-D39	Выпрямительный диод	1N4148	36		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1-C12	Конденсатор	0.01 мкФ	12		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1, R4, R7, R10, R13, R16	Резистор	10 кОм	6		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R2, R5, R8, R11, R14, R17	Подстроечный резистор	10 кОм	6		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R3, R6, R9, R12, R15, R18	Резистор	100 кОм	6		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Схема 2
IC1	Линейный регулятор	LM7805	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
D1-D4	Выпрямительный диод	1N4148	4		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1	Конденсатор	0. 1 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C2	Электролитический конденсатор	470 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C3	Электролитический конденсатор	220 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1	Резистор	330 Ом	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Схема 3
IC1	Аудио усилитель	LM386	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1	Конденсатор	0. 05 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C2	Конденсатор	0.1 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C4, C6	Электролитический конденсатор	10 мкФ	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1	Резистор	10 Ом	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
						Добавить все

^{Скачать список элементов (PDF)}

Оригинал статьи

Теги:

• Перевод

Планирование места для органов — Ассоциация производителей органов Америки

Введение

Эта брошюра предназначена для помощи в планировании установки органа. Он отвечает на часто задаваемые вопросы об основных компонентах, размещении органа и технических требованиях. Мы призываем к установлению диалога между архитектором и органостроителем. Эта коммуникация с самых ранних стадий жизненно важна для успеха проекта. Любой высококачественный производитель органов будет рад помочь на этапах проектирования.

Различные виды органов

Орган может быть сконструирован и установлен различными способами в зависимости от стиля помещения и музыкальных потребностей покупателя органа. На следующей странице показаны различные возможности установки органа. Компоненты органа могут размещаться в корпусе с отсеками, в которых монтируются дисплейные трубы (см. фото А, Б и С). Или их можно расположить так, чтобы получилась открытая конструкция (см. фото D, E и F).

Компоненты современного органа можно разделить на три основные категории:

1. трубы/ветровики
2. консоль
3. воздуходувка

Трубы размещаются на ветровых ящиках, которые ими управляют. Трубы и ветровки; должны располагаться вместе. Консоль (клавиатуры и органы управления остановкой) управляет ветровыми ящиками. Он может быть прикреплен к трубам / ветровым ящикам (в этом случае его часто называют пультом для ключей) или может быть в своем собственном корпусе на небольшом расстоянии. Точно так же воздуходувка может быть размещена вместе с трубами / ветряками, но часто предпочтительнее, чтобы она находилась в удаленном месте. Хотя у органа есть много других второстепенных компонентов, эти три элемента являются общими для всех инструментов и являются наиболее важными для рассмотрения при планировании пространства. Вопросы, касающиеся специфики компонентов, лучше оставить для обсуждения с конкретными сборщиками, но некоторая полезная информация будет представлена ​​позже.

Сердцем любого органа являются, конечно же, продуваемые ветром трубы, расположенные в инструменте рядами. Ранг — это набор труб одного тона (например, ряд гобоев или ряд флейт). Каждая труба в ряду соответствует клавише на клавиатуре.

Ранг может содержать 32 трубки для педальных рангов или 61 трубку для ручных рангов. Ряды труб стоят на ветровиках, которые представляют собой деревянные ящики, содержащие ветер (воздух под давлением). Когда органист за пультом активирует клапаны в духовых шкафах, ветер входит в трубы, заставляя их говорить.

Ряд труб способен издавать только один тип звука на одном уровне громкости. Таким образом, чтобы обеспечить разнообразие звуков и уровней громкости, орган состоит из разных рядов труб, на которых можно играть отдельно или в сочетании с другими рядами для создания различных возможностей звука.

Размер органа указывается в количестве рангов. Термин «стоп» (или «голос» или «регистр») часто является синонимом ранга, но иногда стоп включает несколько рангов. Стоп также относится к элементам управления на консоли, которые включают ранги, следовательно, «вытягивают все стопы». Количество клавиатур, называемых мануалами, также используется для обозначения размера органа. Размер значительно варьируется от одного органа к другому и обычно определяется размером помещения. Таблица «Общие рекомендации по размеру трубного органа», приведенная в Главе 7, содержит информацию о приблизительных рекомендуемых размерах и может использоваться только в качестве общего руководства.

Акустика

Планирование помещения с хорошими акустическими свойствами важно не только для органа, но и для любой музыки (инструментальной или хоровой) и устной речи. Чтобы обеспечить желаемые результаты, часто бывает целесообразно воспользоваться услугами инженера-акустика. Ищите того, кто понимает требования успешной музыкальной акустики, а также четкой разборчивости речи. Найдите того, кто продемонстрировал это понимание в церковных зданиях, которые вы можете посетить.

Важно спланировать помещение с приятными, отзывчивыми, резонирующими акустическими свойствами. Равномерное время реверберации 2-3 секунды при наполовину занятом здании является практической целью. Хотя можно создать успешный инструмент и в менее благоприятных условиях, это не самая желательная ситуация. Одно общее правило для достижения этой цели заключается в том, чтобы на каждого человека приходилось не менее 250 кубических футов объема. Комната должна одинаково реагировать во всех частотных диапазонах.

Акустическая характеристика помещения изначально определяется не только его кубическим объемом, но также формой и материалами. Лучше всего подойдет прямоугольный план с высоким ровным потолком. Слишком низкие боковые стенки не только уменьшают кубический объем, но и приводят к нежелательно низкому расположению трубок органа.

Твердые отражающие поверхности (пол, стены и потолок) способствуют лучшему отражению звука. Тщательно выбирайте все отделочные материалы. Следует избегать звукопоглощающих материалов (подушек для скамеек, ковров и т. д.). Наиболее желательны напольные покрытия из твердой древесины, бетона, плитки или мрамора. Идеально подходят стены из камня или гладкого кирпича. Как правило, чем прочнее материал, тем лучше результаты. Потолки также должны иметь твердую поверхность. Следует избегать пористых материалов. Если такой материал желателен по визуальным причинам, его следует загерметизировать полиуретановым герметиком. Особенно важно предусмотреть жесткие материалы рядом с хором и органом. Это значительно повлияет на общий эффект помещения. Распространение звука, желаемое равномерное распределение звука по комнате, частично создается архитектурными деталями, такими как пилястры, балки, молдинги и откосы. Неровные поверхности стен и потолка также способствуют распространению звука и должны быть включены в дизайн помещения, если это возможно.

При планировании хорошего помещения помните о следующих моментах: Планируйте акустику с естественной реверберацией. Поверхности (пол, стены, потолок) должны быть изготовлены из прочных, твердых, звукоотражающих материалов со звукорассеивающими элементами. Избегайте звукопоглощающих материалов. Минимальный кубический объем = 250 куб. футов на человека.

Местонахождение органа

Орган — это духовой инструмент. Чтобы инструмент естественным образом наполнял комнату музыкальным тоном, трубы/винтовые духовые шкафы должны располагаться на видном месте, без препятствий для распространения звука. Расположение на центральной оси комнаты идеально. Чем дальше от центральной оси и чем больше препятствий для выхода звука, тем менее желательно это место.

Функция инструмента важна при выборе места его расположения. Если орган будет использоваться для сопровождения хорового пения, то трубы и хор должны располагаться как можно ближе друг к другу. Расположение пульта должно обеспечивать хорошую видимость между органистом и хором, алтарем и алтарем.

Если инструмент находится в концертном зале, орган следует разместить так, чтобы между дирижером, органистом и инструменталистами была хорошая видимость.

Помните следующее:

• Расположите трубы как можно ближе к центральной оси комнаты.
• Обеспечьте хороший обзор органиста за пультом.
• Найдите хор и трубы/ветряки в той же части комнаты.
• Трубы/ветряки должны располагаться выше и позади участников хора или оркестра.

Ниже приведены типичные примеры расположения органов:

Изображение 1. Сидящие органы в типичных зданиях

Изображение 2. Сидящие органы в типичных зданиях Продолжение

Компоненты органа

Детали конструкции органа лучше всего узнать у строителя органа; тем не менее, следующая общая информация предлагается в качестве основы.

Три основных элемента органа были упомянуты на странице 2 и более подробно описаны ниже. Другим важным элементом является способ соединения между консолью и трубами/ветроуловителями. Это называется действием. Тип используемого действия в значительной степени определяет расположение компонентов органа. Сегодня широко используются два типа действий.

Действие

Механическое действие

Механические органы действия, или органы слежения, как их обычно называют, обычно строятся внутри деревянного шкафа, называемого ящиком для органа, который находится в комнате. Органы трекера имеют множество прямых механических соединений между консолью и трубами/ветроуловителями. Консоль обычно встраивается в нижнюю переднюю часть корпуса органа и называется пультом управления.

В механических исполнительных органах иногда используется отдельная или отдельная консоль. При использовании этой конфигурации механические соединения между консолью и корпусом органа устанавливаются в желобе, который находится на полу или встроен в него. Размер канавки высотой 16 дюймов и шириной 60 дюймов достаточен для большинства установок. Строитель органов предоставит более конкретные требования.

Электрическое действие

Органы электрического действия встраиваются либо в корпус органа, либо располагаются в камерах для органов или в другом пространстве, предусмотренном в комнате. Связь между клавиатурой и ветряными ящиками электрическая, работает от 10 до 30 вольт постоянного тока. Поэтому часто используется отдельная консоль. Связь между консолью и трубами представляет собой гибкий электрический кабель, поэтому консоль можно разместить в наиболее удобном для нужд храма месте. Однако следует соблюдать осторожность, чтобы избежать чрезмерного расстояния. Консоль также может быть установлена ​​на подвижной платформе или роликах.

Трубы/ветровые камеры

Вы можете увидеть расположение труб/ветровых труб в механическом и электрическом органах на схемах «Поперечное сечение заключенного в кожух органа» в Главе 5. Конфигурация и расположение могут различаться в зависимости от производителя. строителю, но пространство, необходимое для инструмента, несколько универсально.

Пространство, необходимое для механического органа действия, определяется размером корпуса. Вес приходится на площадь основания корпуса, а нагрузка на пол может варьироваться от 50 фунтов/кв. фут. до 1000 фунтов/кв. фут. для большого инструмента с небольшой площадью основания.

Поперечное сечение заключенного в кожух органа (механического действия)

Поперечное сечение заключенного в кожух органа (электрического действия)

Десятиуровневая ветровая камера с электрическим действием орган электрического действия. Они имеют длину от 8 до 10 футов и различаются по ширине в зависимости от количества рядов. Пол в зоне расположения этих частей должен выдерживать нагрузку от 450 до 500 фунтов на один ряд. Обычно это означает нагрузку на пол от 50 до 100 фунтов на кв. фут. Однако вес может быть сконцентрирован или распределен и может повлиять на необходимую поддержку. Для получения конкретной информации следует проконсультироваться с производителем органов.

Важно учитывать, что доступ к этим компонентам необходим для регулярной настройки и обслуживания. В приведенной ниже таблице «Средний размер и вес консоли» приведены некоторые полезные ссылки на размер и вес труб / ветровиков.

The Console

Left: Attached console (often called keydesk) Right: Detached Console

Average Console Size and Weights:

Manuals	Width	Depth	Height	Вес
2 (маленький)	5′	5′	3 фута 9 дюймов	500 фунтов
2 (большой)	6′	5′	4 фута 2 дюйма	700 фунтов
3	6 футов 7 дюймов	5 футов 6 дюймов	4 фута 4 дюйма (или более)	1000 фунтов
4	6 футов 10 дюймов	6′	4’8″ (или больше)	1300 фунтов

Воздуходувка

Все трубные органы должны иметь систему подачи ветра (сжатого воздуха) к ветрякам. Воздух нагнетается центробежным вентилятором с приводом от двигателя. Он идеально расположен в акустически изолированном месте, чтобы предотвратить передачу механического шума в помещение, где должен звучать орган. Воздух должен фильтроваться и вытягиваться из помещения, где расположены трубы/ветроуловители. Ветровая труба или ветровая линия должны быть подведены от воздуходувки к органу, и это обычно является обязанностью покупателя.

Требуемый диаметр ветровой линии составляет от 6 до 15 дюймов, обычно от 8 до 12 дюймов. Крайне важно, чтобы все швы ветропроводов были герметичны и должны быть сформированы с напуском в том же направлении, что и ветер. Проклеенных стыков недостаточно. Независимо от материала, ветропроводы должны быть закрыты с обоих концов в процессе строительства здания, чтобы на них не попадала пыль и мусор. Линии, проходящие через неотапливаемые/неохлаждаемые помещения, должны быть изолированы. Линии должны заканчиваться на расстоянии от 6 до 12 дюймов внутри воздуходувной комнаты и области органа. Ветропроводы могут быть изготовлены из оцинкованной трубы калибра 24 или из ПВХ-трубы, если это разрешено местными строительными нормами.

Электротехнические требования

Трубопроводные системы, требующие электричества, включают воздуходувку, рабочее освещение, консольное освещение, рабочие розетки и выпрямитель тока действия. Поскольку эти компоненты и номинальные токи значительно различаются от инструмента к инструменту, конкретные электрические вопросы должны быть адресованы производителю органов. Мощность двигателей вентиляторов варьируется от 1/4 до 10 лошадиных сил в зависимости от размера инструмента.

При предварительном планировании электроснабжения следует учитывать следующее:

1. Вентилятор(ы)

• Один выделенный контур на каждый вентилятор; обычно 110в. для малых органов, 220в. для средних и крупных инструментов.
• Трехфазное питание предпочтительно для вентиляторов мощностью более 1 л.с.

Светильники: (на трубах/ветрозащитах)

• Один или два выделенных контура.

Дуплексные розетки: (на трубах/духовках)

• Одна или две выделенные цепи (может совместно использовать цепь с № 2 выше для небольших приборов.)

Светильники: (на консоли)

• Одна выделенная цепь.

Выпрямитель: (обычно устанавливается с главным вентилятором)

• Требуется от одной до четырех выделенных цепей. Некоторые органы механического действия не требуют выпрямителя.

Выпрямитель: (на консоли)

• Один или два выделенных контура. Некоторым органам консольный выпрямитель не требуется.

Выпрямитель работает от переменного тока и обеспечивает напряжение 10–30 В. Постоянный ток для управления внутренними компонентами консоли и ветровых ящиков. Изготовитель органа обычно предоставляет все необходимые выпрямители и всю проводку постоянного тока в органе. Покупатель несет ответственность за подключение всей проводки переменного тока во время установки органа.

Большинство производителей электрических органов требуют, чтобы покупатель устанавливал кабелепроводы между основными компонентами органа (консолью, трубами/ветряками и вентилятором), в которых может быть проложена проводка переменного и постоянного тока. Вот некоторые общие рекомендации, хотя требования значительно различаются:

1. Обеспечьте 3-дюймовый пустой кабелепровод от консоли до каждой области, где расположены трубы/ветровые ящики (включая удаленные места, такие как антифонные или эхо-отделения). Они будут использоваться для проводка постоянного тока органа
2. Обеспечьте кабелепровод диаметром 1/4″ (с проводами) от консоли к каждому местоположению воздуходувки (включая любые удаленные места). Они будут использоваться для включения и выключения вентилятора(ов) и выпрямителя(ей) с консоли.
3. Обеспечьте один или несколько кабелепроводов 1/4″ от источника переменного тока (панель управления) к консоли для освещения и/или выпрямителя.
4. Обеспечьте 1-дюймовый пустой трубопровод от главного вентилятора к основной зоне труб/вентиляторов. Он будет использоваться для подачи постоянного тока от выпрямителя к внутренним компонентам органа.

General Guidelines for Pipe Organ Size

(for preliminary planning purposes only)

Seating Capacity	Total Ranks	# of Manuals	Space Requirements 1
			Вертикальное расположение		Горизонтальное расположение
			Площадь пола 2	Высота 3	Площадь пола	Высота 3
100	3-10	1-2	8-10 кв. футов на ряд	10′-13′	8-10 кв. футов на ряд	10′-13′
150	5-13	1-2	8-10 кв. футов на ряд	13′-17′	8-10 кв. футов на ряд	10′-13′
200	11-16	2	6-8 кв. футов на ряд	17′-21′	5-8 кв. футов на ряд	13′-17′
250	14-20	2	6-8 кв. футов на ряд	17′-21′	5-8 кв. футов на ряд	13′-17′
300	18-24	2	6-8 кв. футов на ряд	17′-21′	5-8 кв. футов на ряд	13′-17′
350	22-29	2	6-8 кв. футов на ряд	17′-21′	5-8 кв. футов на ряд	13′-17′
400	26-35	2-3	3-6 кв. футов на ряд	21′-25′	5-8 кв. футов на ряд	17′-25′
450	30-42	3	3-6 кв. футов на ряд	21′-25′	5-8 кв. футов на ряд	17′-25′
500	34-50	3	3-6 кв. футов на ряд	21′-25′	5-8 кв. футов на ряд	17′-25′
600	39-57	3-4	3-6 кв. футов на ряд	21′-25′	5-8 кв. футов на ряд	17′-25′
700	46-64	3-4	3-6 кв. футов на ряд	21′-25′	5-8 кв. футов на ряд	17′-25′
800	50-71	3-4	3-6 кв. футов на ряд	25-35 футов	5-8 кв. футов на ряд	17′-25′
900	57-78	3-4	3-6 кв. футов на ряд	25-35 футов	5-8 кв. футов на ряд	17′-25′
1000	65-86	4	3-6 кв. футов на ряд	25-35 футов	5-8 кв. футов на ряд	17′-25′

¹ Только трубы/ветровики; консоль и вентилятор в комплект не входят. Включает в себя зоны доступа, такие как прогулочные доски и проход для настройки за заключенными в корпус органами. ² Глубина опоры для труб/ветровиков должна составлять от 1/4 до 1/2 ширины для хорошего звукового выхода. ³ Предполагается, что нижняя часть ветровой камеры находится на высоте 6 футов 0 дюймов над полом.

Примечание. Фактические требования к пространству зависят от многих факторов, включая тип действия, размеры (диаметры) труб, форму доступного пространства и т. д.

Библиография

Андерсон, Пол-Герхард. Органостроение и дизайн. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета, 1969.

Одсли, Джордж Эшдаун. Искусство органостроения. Нью-Йорк: Dover Publications, Inc., 1965.

Барнс, Уильям Х. Современный американский орган: его эволюция, дизайн и конструкция. Нью-Джерси: Дж. Фишер и братья, 1964.

Беранек, Лео. Музыка, Акустика. и Архитектура. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1962.

Блэнтон, Джозеф Э. Орган в церковном дизайне. Олбани, Техас: Venture Press, 19.57.

Блантон, Джозеф Э. Возрождение дела об органах. Олбани, Техас: Venture Press, 1965.

Херфорд, Питер. Создание музыки на органе, глава 2. Лондон: издательство Оксфордского университета, 1990.

Клайс, Ханс-Герд и Филипп. Расположение и планирование органов: руководство для архитекторов. Бонн, Германия: Йоханнес Клайс, Оргельбау, 1990.

Норман, Герберт и Х. Джон. Орган сегодня. Лондон: Барри и Роклифф, 1966.

Ридель, Скотт. Акустика в зале поклонения. Сент-Луис: издательство Concordia, 19.86.

Уильямс, Питер и Оуэн, Барбара. Орган. Нью-Йорк: WW Norton & Company, 1988.

Adventures in Top Octave Generation – Electric Druid

Можем ли мы сделать современную копию классического генератора верхней октавы/чипа синтезатора верхней октавы 1970-х годов, который использовался в классических струнных синтезаторах и комбинированные органы? Что будет вовлечено? Можем ли мы как-то улучшить оригиналы? Эта страница представляет собой краткое изложение того, что я узнал, делая это.

Немного фона

В конце 1970-х многие производители синтезаторов задумались о выпуске полифонических инструментов. Одной музыкальной областью, где это уже было сделано, были электронные органы того времени, и поэтому технология, используемая в органах, нашла свое применение в синтезаторах и породила поджанр, известный как «струнные синтезаторы», поскольку это было лучшим. шум они подняли! Большинство этих инструментов полностью полифонические. вы можете нажать все клавиши и услышать все ноты, хотя некоторые из них используют только один генератор огибающей и фильтр для формирования ноты («парафонический»). Так как же все это работало?

Как работают струнные синтезаторы и органы?

В общем использовали следующую схему. Высокочастотный тактовый сигнал (обычно 1 или 2 МГц, иногда 4 МГц) управляет чипом генератора верхней октавы («TOG», также известным как «синтезатор верхней октавы», «TOS» или «делитель верхней октавы»), который воспроизводит всю ноту. частоты для верхней октавы как основные прямоугольные волны. Затем эти прямоугольные волны можно подавать на триггерные делители для получения ноты на октаву ниже. Выход этого флип-флипа затем можно подавать на другой триггер , чтобы получить октаву ниже, и так далее. К счастью, нам не нужна тонна отдельных чипов триггеров, потому что это устройство в основном представляет собой двоичный счетчик, и есть много доступных чипов счетчиков, которые будут производить все требуемые октавы при подаче самой высокой частоты ноты.

Все это использует довольно много микросхем (один осциллятор какого-то типа, генератор верхних октав и двенадцать делителей), но производит все тона, необходимые для всего органа – около 100 ступеней. Сто шагов из четырнадцати фишек — это неплохо, особенно в семидесятых!

Можем ли мы воспроизвести это с помощью современных технологий?

Есть простые биты и сложные биты. Делители — это самое простое, так как есть еще много чипов делителей и счетчиков, которые справятся с этой задачей. Сложнее всего — генератор верхней октавы. Для этого требуется двенадцать отдельных делителей, которые могут делить на большие числа (до ÷478), и он должен работать как минимум на входной частоте 2 МГц, с которой работали оригиналы. Есть разные способы попытаться это сделать. Одним из очевидных решений является использование «нестандартного оборудования» в программируемом логическом устройстве, таком как CPLD или FPGA. При наличии достаточно большого устройства с достаточным количеством гейтов это сработает, но это не самое простое и доступное решение. Альтернативой является попытка воссоздать разделители в программном обеспечении.

Итак, можно ли запрограммировать PIC для изготовления чипа TOG/TOS?

Вы можете легко написать код для создания схемы «деления на X». Если мы предположим, что наша тактовая частота инструкций является основной тактовой частотой, нам просто нужно будет выводить импульс для каждых X инструкций. Мы могли бы даже жестко закодировать это для максимальной скорости и эффективности. Это будет выглядеть примерно так:

ДелительЦикл:
   bsf OUTPUT_PIN  ; Установите выходной контакт высоким
   нет ; Ничего не делайте для многих инструкций, пока пульс не станет низким
   нет
   ; Etc - добавьте сюда необходимое количество "nop"
   bcf OUTPUT_PIN  ; Снова установите низкий уровень выходного контакта
   нет ; Ничего не делайте, пока пульс снова не станет высоким
   нет
   ; Etc - добавьте сюда необходимое количество "nop"
   перейти к DividerLoop 

Этот подход отлично подходит для создания одной заметки, но он вообще не масштабируется до нескольких заметок. Требуемые коэффициенты деления не являются простыми кратными друг другу (это приближения к числам, связанным корнем двенадцатой степени из двух — ой!), и это означает, что мы не можем выполнить простой цикл выходных данных. На самом деле последовательность вывода не повторяется очень долгое время. Однако есть и другой способ.

Альтернативная схема

А если мы вместо этого организуем работу так?

Здесь у нас нет отдельной верхней октавной микросхемы. Вместо этого каждый делитель производит одну частоту ноты, а затем все октавы из нее. Это намного проще сделать, так как теперь нашему программному обеспечению достаточно произвести только один делитель и последующие октавы. Код друида «NOTEDIV» для этого приведен ниже.

Один из способов представить этот код состоит в том, что мы создаем наивные прямоугольные сигналы без ограничения полосы частот с выходной частотой дискретизации 8 МГц. Это схема делителя, а не NCO/DDS с фазовым аккумулятором, поэтому джиттера на фронтах нет. Вместо этого мы принимаем ограниченную точность частоты метода делителя.

Этот код использует процедуру задержки с точностью до выборки. На частоте 8 МГц это 125 нс. Поскольку у нас более 8 выходов, мы не можем изменить их все сразу (регистры выходного порта имеют ширину всего 8 бит). Это означает, что между обновлениями для определенных выходов существует задержка в 2 инструкции/250 нс. Для звуковых частот это не имеет значения.

Код также использует четыре входных контакта на PIC для выбора между различными коэффициентами деления, и тогда нам нужен только один набор кода, а не двенадцать разных прошивок. Это дает нам чип общего назначения «Разделитель нот» для создания комбо-органов и струнных синтезаторов.

Можно ли что-то улучшить по сравнению с оригинальными чипами?

Что ж, мы можем запускать код быстрее, чем это могли бы сделать оригинальные чипы. Есть много дешевых PIC, которые будут работать с тактовой частотой 32 МГц, что дает цикл команд 8 МГц. Это как минимум на октаву выше, чем у оригинала, и на две октавы выше, чем у многих обычных чипов TOG.

Некоторые чипы Top Octave генерировали сигналы с коэффициентом заполнения 50% (чистые прямоугольные волны с нечетными гармониками), а другие — с коэффициентом заполнения 33% (более узкие импульсные волны с заметной второй гармоникой). Я смог добавить вход для выбора между двумя различными вариантами рабочего цикла; 50% и 25%. Пульсовая волна 25% имеет самую сильную 2-ю гармонику из всех пульсовых волн. На все выходы влияет выбор рабочего цикла, в отличие от того, что происходит, если вы используете делители, где выходы делителя равны 9.0563 привязывает к 50% прямоугольным волнам, независимо от ширины импульса, который вы подаете. Это делается путем И выходного сигнала с выходным сигналом на октаву выше. Поскольку все октавы находятся в двоичном счетчике, это просто операция И значения счетчика с копией, сдвинутой вправо.

Микросхемы PIC также могут работать от внешнего тактового генератора, и им не важно, какая у них частота. На самом деле, вы можете запускать их с LFO, если хотите, и… делать… очень… медленно… вычисления…!! Я подумал, что лучшим использованием этого средства будет запуск микросхем от одного главного высокочастотного ГУН, к которому можно применить модуляцию, и я разработал печатную плату, чтобы позволить мне протестировать работу набора из двенадцати микросхем NOTEDIV от ГУН на Микросхема фазовой автоподстройки частоты 4046. К сожалению, я обнаружил, что существуют огромные различия между чипами 4046 разных марок и даже между чипами одного и того же производителя. Все это работало, но я не мог получить нужный диапазон или настройку без настройки почти каждого значения резистора в схеме для каждого отдельного чипа. Это нормально для одноразового использования или для экспериментов, но бесполезно в качестве проекта для людей, которым просто нужно что-то простое, чтобы помочь им создать струнный синтезатор своей мечты. В результате моя разработка этой идеи на данный момент отошла на второй план, но у меня есть несколько печатных плат и чипов NOTEDIV, поэтому, если вы заинтересованы в дальнейшем развитии и хотели бы получить такой, свяжитесь со мной.