Թվային Թերեմին. Առանց հպման երաժշտական գործիք ՝ 4 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Թվային էլեկտրոնիկայի հետ այս փորձի ժամանակ ես ձեզ ցույց կտամ, թե ինչպես կարելի է երաժշտություն ստեղծել (դրան մոտ ՝ P) ՝ առանց երաժշտական գործիքին դիպչելու ՝ օգտագործելով Oscillators & Op-amp: Հիմնականում այս գործիքը կոչվում է Թերեմին, որն ի սկզբանե կառուցվել է անալոգային սարքերի միջոցով ՝ ռուս գիտնական Լեոն Թերեմինի կողմից: Բայց մենք դա նախագծելու ենք IC- ների միջոցով, որոնք առաջացնում են թվային ազդանշաններ, իսկ հետագայում դրանք վերածելու ենք երաժշտության անալոգային: Կփորձեմ բացատրել նաև շրջանի յուրաքանչյուր փուլը: Հուսով եմ, որ ձեզ դուր կգա այն, ինչ դուք սովորել եք ձեր քոլեջում:

Ես նաև նախագծել եմ այս սխեման www.tinkercad.com կայքում և կատարել դրա բաղադրիչների մոդելավորումը: Կարող եք տեսնել, թե ինչպես է այն փորձարկվում և շահարկվում, ինչպես ցանկանում եք, քանի որ այնտեղ կորցնելու ոչինչ չկա, միայն սովորել և զվարճանալ:

Քայլ 1: Բաղադրիչներ

Ահա այս սխեմայի կառուցման համար անհրաժեշտ բոլոր էական բաղադրիչների ցանկը.

1) MCP602 OpAmp (դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչ) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

3) Ռեզիստորներ ՝ 6x 10k, 1x 5.1k, 1x6.8k և 1x 1.5k

4) պոտենցիոմետր `2x 10k զամբյուղ

5) կոնդենսատորներ ՝ 2x 100pF, 1x 1nF և 1x 4.7µF կոնդենսատոր (էլեկտրոլիտիկ)

6) Breadboard/PCB տախտակ

7) Աստղադիտակային ալեհավաք (նվազագույն պահանջը ՝ 6 մմ տրամագիծ և 40 սմ+ երկարություն) Կամ ավելի լավ է օգտագործել պղնձե խողովակը տվյալ չափսերով ՝ ավելի լավ զգայունության համար

8) Power DC Jack (5.5mmx2.1mm) և Audio Jack (3.5mm)

9) այլ բաղադրիչներ, ինչպիսիք են մետաղալարերը և զոդման մասերը

Նշում. Այս բոլոր բաղադրիչները կարող եք հեշտությամբ գտնել Ռադիոյի տնակում կամ առցանց ՝ amazon/ebay- ում: Նաև նշեք, որ tinkercad միացման դեպքում op-amp & Nand դարպասները տարբեր են, բայց դրանք նույնպես կաշխատեն: Դեռևս, եթե որևէ դժվարություն եք գտնում որևէ բաղադրիչ ձեռք բերելու հարցում, տեղեկացրեք ինձ:

Քայլ 2: Եկեք հասկանանք շրջանային աշխատանքը

Վերևում կարող եք գտնել սխեմայի դասավորության պատկերը ՝ հղման համար:

Աշխատանք. Հիմնականում թերմինը գործում է այն սկզբունքով, որ մենք երկու տարբեր տատանումներից առաջացնում ենք երկու տատանողական (սինուսային ալիք) ազդանշաններ. Եվ մենք հիմնականում վերցնում ենք այդ երկու հաճախականությունների ազդանշանների տարբերությունը `ելքային ազդանշանները լսելի հաճախականությունների տիրույթում (2Hz-20kHz) ստանալու համար:

* Ինչպե՞ս ենք մենք:

Ինչպես տեսնում եք, NAND դարպասի (U2B) միացումից ներքև գտնվում է Ֆիքսված տատանում, իսկ վերը նշված NAND դարպասի միացումը (U1B) փոփոխական տատանումների միացում է, որի ընդհանուր հաճախականությունը փոքր -ինչ տատանվում է դրան միացված ալեհավաքի շուրջը ձեռքի շարժումով: (Ինչպե՞ս)

* Ինչպե՞ս է ձեռքի շարժումը ալեհավաքի շուրջ փոխում տատանումների հաճախականությունը:

Բացատրություն. Իրականում, այստեղ ալեհավաքը միացված է C1 կոնդենսատորի հետ զուգահեռ: Անթենան հանդես է գալիս որպես Կոնդենսատորի ափսեից մեկը, իսկ մեր ձեռքը `կոնդենսատորի ափսեի մյուս կողմը (որը հիմնավորված է մեր մարմնի միջով): Այսպիսով, հիմնականում մենք ավարտում ենք լրացուցիչ (զուգահեռ) Կոնդենսատիվ շրջանը և, հետևաբար, միացնում ընդհանուր հզորությունը շղթային: (Քանի որ զուգահեռաբար ավելացվում են կոնդենսատորներ):

* Ինչպե՞ս են առաջանում տատանումներ ՝ օգտագործելով NAND Gate- ը:

Բացատրություն. Սկզբում NAND դարպասի մուտքերից մեկը (օրինակ ՝ U2B- ը) գտնվում է Բարձր մակարդակի վրա (1), իսկ մյուս մուտքերը հիմնավորված են C2- ի միջոցով (այսինքն `0): Իսկ NAND GATE- ում (1 & 0) համադրության համար մենք ստանում ենք բարձր (1) ելք:

Այժմ, երբ ելքը ստանում է ԲԱՐՁՐ, այնուհետև ելքի հետադարձ կապի միջոցով (R3 և R10) մենք ստանում ենք Բարձր արժեք նախկինում հիմնավորված մուտքի նավահանգստին: Այսպիսով, ահա բուն բանը: Հետադարձ կապի ազդանշանից հետո C3 կոնդենսատորը լիցքավորվում է R3- ի միջոցով, որից հետո մենք ստանում ենք NAND Gate- ի երկու մուտքերը HIGH LEVEL (1 և 1) մակարդակում, և երկու բարձր տրամաբանական մուտքերի համար ելքը ցածր է (0): Այսպիսով, այժմ C2 կոնդենսատորը կրկին լիցքաթափվում է և կրկին NAND Gate- ի մուտքից մեկը ստանում է OWԱOWՐ: Այսպիսով, այս ցիկլը կրկնվում է, և մենք ստանում ենք տատանումները: Մենք կարող ենք վերահսկել տատանումների հաճախականությունը ՝ փոխելով դիմադրության և կոնդենսատորի արժեքը (C2), քանի որ կոնդենսատորի լիցքավորման ժամանակը կտատանվի տարբեր հզորությունների հետ, և, հետևաբար, տատանումների հաճախականությունը կտատանվի: Այսպես մենք ստանում ենք տատանում:

* Ինչպե՞ս ենք երաժշտական (լսելի) հաճախականություն ստանում բարձր հաճախականության ազդանշաններից:

Լսելի հաճախականությունների տիրույթ ստանալու համար մենք միմյանցից հանում ենք երկու հաճախականությունների ազդանշանները `ավելի ցածր հաճախականության ազդանշաններ ստանալու համար, ինչը լսելի տիրույթում է: Այստեղ մենք օգտագործում ենք Op-amp- ը, ինչպես դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչի փուլում: Հիմնականում այս փուլում այն հանում է երկու մուտքային ազդանշանները `ուժեղացված տարբերության (f1 - f2) ազդանշանը տալու համար: Ահա թե ինչպես ենք մենք ստանում լսելի հաճախականություն: Դեռևս անցանկալի ազդանշանները զտելու համար մենք օգտագործում ենք LOW pass զտիչ `աղմուկը զտելու համար:

Նշում. Այստեղ ստացված ելքային ազդանշանը շատ թույլ է, հետևաբար մեզ անհրաժեշտ է լրացուցիչ ուժեղացուցիչ `ազդանշանը ուժեղացնելու համար: Դուք կարող եք նախագծել ձեր սեփական ուժեղացուցիչի սխեման կամ պարզապես միացնել այս միացման ազդանշանը ցանկացած ուժեղացուցիչի:

Հուսով եմ, դուք հասկացաք այս շրջանի աշխատանքը: Դեռ կասկածներ կա՞ն: Ազատորեն հարցրեք ցանկացած պահի:

Քայլ 3. Նախագծեք սխեման

Խնդրում ենք նախ նախագծել ամբողջ սխեման նախնական սեղանի վրա և ստուգել այն: Այնուհետև այն նախագծեք միայն PCB- ով `համապատասխան զոդման միջոցով:

Նշում 1. Սա բարձր հաճախականության միացում է, ուստի նպատակահարմար է բաղադրիչները հնարավորինս մոտ պահել:

Նշում 2. Խնդրում ենք օգտագործել միայն +5V DC սնուցման աղբյուր (ոչ ավելի բարձր) ՝ IC լարման սահմանափակումների պատճառով:

Նշում 3. Անթենան շատ կարևոր է այս շղթայում, ուստի խնդրում ենք հետևել խստորեն տրված բոլոր հրահանգներին:

Քայլ 4. Շրջանային աշխատանք և ծրագրային մոդելավորում

Խնդրում ենք դիտել շղթայի մոդելավորումը և դրա տեսանյութը:

Ես ավելացրել եմ Multisim Circuit File- ը: Դուք կարող եք ուղղակիորեն միացնել միացումն այդ միջոցով և նախագծել ձեր սեփականը և կատարել մանիպուլյացիաներ:

Այո, ես նաև ավելացրել եմ Tinkercad (www.tinkercad.com/) շղթայի հղումը, այնտեղ կարող եք նախագծել ձեր սխեման ԿԱՄ շահարկել իմ շղթան, ինչպես նաև կատարել շղթայի մոդելավորում: Ամենայն բարիք սովորելով և դրանով խաղալով:

Tinkercad Circuit Link:

Հուսով եմ ձեզ դուր եկավ սա: Ես կփորձեմ այն ավելի կատարելագործել և շուտով ավելացնել դրա անալոգային տարբերակը և միկրոկոնտրոլերի հիման վրա (օգտագործելով VCO), որն ավելի լավ գծային արձագանք կունենա ալեհավաքի վերաբերյալ ձեռքի շարժումներին: Մինչ այդ, վայելեք խաղալ այս տերմինի հետ:

Թարմացում. Տղերք, ես նաև այս մեկ այլ տերմին եմ նախագծել ՝ օգտագործելով LDR & 555