Cómo hacer: hacer un sintetizador digital

La enseñanza de esta semana proviene de nuestro colaborador más reciente: Logan Williams.

Esta sencilla guía le mostrará cómo construir un sintetizador digital que genera y manipula ondas cuadradas. Su sintetizador tendrá un oscilador que produce un tono variable controlado por un potenciómetro, y también un LFO que modula ese tono con frecuencia variable. El pago inicial de este proyecto es bastante bajo y se puede construir por menos de $ 20.

Encontrar las piezas

El primer paso para construir este sintetizador digital es obtener las partes que necesita. La mayoría de ellos se pueden comprar en RadioShack, pero los precios de RadioShack suelen ser mucho más caros que los pedidos en línea. Todas las piezas para este proyecto se pueden comprar en Jameco, Digi-Key o Mouser. A continuación, proporcionamos los números de pieza de Jameco. Si no le importa esperar, esta es la mejor manera de pedir piezas.

Nombre del artículo RadioShack Jameco

No representado

Nombre del artículo RadioShack Jameco

Instrumentos

Nota: Los potenciómetros y el conector de sonido deben estar pegados con cinta adhesiva o soldados a un cable de núcleo sólido de 22 AWG. Se recomienda encarecidamente soldar, ya que produce una conexión más segura.

Crea un oscilador

Antes de que podamos comenzar con el sintetizador digital, necesitamos generar el voltaje correcto. La mayoría de ustedes sabrá cómo usar un regulador de voltaje 7805 de 5V. Es muy simple; conecte los + 9V de la batería al pin izquierdo, conecte a tierra el pin del medio y el de la derecha es + 5V.

El circuito más básico de cualquier sintetizador es el oscilador. Un oscilador de onda cuadrada alterna constantemente entre dos voltajes, en este caso + 5V y 0V. Tenemos un inversor lógico para crear esto que funciona de manera bastante simple; si recibe + 5V en (lógica 1), da
s 0V externo
(0 lógico) y si recibe 0 lógico, da 1 lógico como salida. Cuando la entrada y la salida están conectadas juntas, oscilará rápidamente entre esos dos valores: 0 entra, sale como 1, entra, sale como 0, etc.

El problema es que oscila demasiado rápido. Se puede agregar un circuito de retardo de condensador de resistencia (RC) para ralentizarlo. Esto obliga a la corriente de salida a cargar el condensador antes de que pueda pasar a la entrada. El breve retardo resultante ralentiza las oscilaciones a frecuencias audibles.

Para construir el oscilador, ensamble el diagrama a continuación en una placa.

Terminado, el oscilador se ve así:

Conecte un lado del conector de sonido a 0 V y el otro lado a la salida, y sonará así:

Controlando el oscilador

Podemos hacer las cosas más interesantes permitiendo al usuario cambiar la frecuencia. Reemplazamos la resistencia constante R1 con un potenciómetro, como el 100K R2. Este es un cambio simple y se refleja en este esquema modificado.

Ahora el oscilador suena así:

Mucho más interesante. Intente tocar una canción eficaz si se atreve.

Ajuste de ciclo obligatorio

Podemos agregar algunos controles básicos de campana para hacer que el oscilador sea más interesante. El ciclo de trabajo de una onda cuadrada es el tiempo que pasa en el 1 lógico frente al 0 lógico. Por ejemplo, una onda que pasa 1 ms a + 5 V y 1 ms a 0 V por ciclo tendría un ciclo de trabajo del 50%. 1,5 ms a + 5 V y 0,5 ms a 0 V sería un ciclo de trabajo del 75%. Para ajustar el ciclo de funcionamiento de la onda, podemos agregar otro potenciómetro y diodo al circuito. Cuando la entrada es alta y la salida es baja, la corriente podrá fluir a través de ambos potenciómetros, disminuyendo el tiempo necesario para cargar el condensador y aumentando el ciclo de carga.

Debería sonar así cuando termine:

Creando LFO

Un oscilador de frecuencia (LFO) es un oscilador que oscila muy lentamente, de 1 a 100 ciclos por segundo. Usaremos LFO para alternar el tono de nuestro oscilador entre dos frecuencias diferentes. Esto se puede utilizar para una sirena, como efectos de sonido, control de campana o secuencias musicales.

El circuito para controlar el LFO es un poco más complejo que los que usamos antes. Debido a que usa un capacitor con 10 veces la capacitancia y un potenciómetro con 10 veces la resistencia, las oscilaciones son 100 veces más lentas que nuestro primer oscilador. El LFO se conecta a la puerta del transistor IRF 510 MOSFET. Cuando la salida del LFO es + 5V, el transistor conecta su fuente y drenaje. Con estos pines conectados, la corriente puede fluir a través del segundo potenciómetro, aumentando el tono. Cuando el LFO vuelve a 0 V, el potenciómetro se desconecta y el tono vuelve a su nivel original.

Hay bastantes sonidos que se pueden producir con el LFO, como este:

y esto:

Conclusión

Ahora ha creado su propio sintetizador digital simple. Siga experimentando con diferentes métodos de control. La frecuencia se ajusta solo con la resistencia, por lo que casi cualquier cosa se puede usar como entrada. Prueba con una fotocélula o un sensor flexible. Intente combinar el LFO y el ciclo de configuración. ¡Intenta usarlo para hacer música! Nos encantaría ver qué se te ocurre.

• Adrian dice:

  Gran artículo, siempre quise probarlo, pero nunca tuve tiempo de averiguar cómo hacerlo yo mismo. ¡Ahora finalmente puedo insertar algunos trucos!
  ¿Veremos más artículos sobre filtros, etc.?

• rezar dice:

  la foto es de color? Que está pasando aqui

• Kellen dice:

  ¡Me encanta ver más cosas de este tipo que puedo juntar!

• Dave dice:

  Esto es genial. Le mostré a un amigo algunos componentes electrónicos básicos y le pedí que conectara una fotocélula a un oscilador. Aquí está el siguiente paso obvio. Estoy ansioso por saber cómo hacer un microcontrolador con un desarrollador de construcción casera.

• una sinfonía retorcida dice:

  libros de texto? ¿Será este un tema recurrente semanal aquí? ¡Eso espero! Si es así, votaría por un tutorial sobre la construcción de un termostato digital, un excelente proyecto sobre el manejo de microcontroladores, relés de salidas LCD, entradas de sensores analógicos, así como interfaces humanas y un paquete hermoso.

  Este mod de sintetizador es bastante bueno, también es lo suficientemente simple como para que ya tenga todas las partes que necesito para construir uno.

• Urza dice:

  Interesante. ¿Alguien tiene alguna idea de lo bajo que esto podría crear una ola estable? Una vez intenté crear un generador de pinzas con un circuito simple con un temporizador 555, pero no bajaba hasta unos 100 Hz antes de que se volviera realmente inestable. Terminé usando la tarjeta de sonido de mi computadora con un software generador de tonos que me llevó sin problemas a 1Hz.

• Chris dice:

  Las horribles muestras de sonido me recuerdan a una pitillera en la que soldaba un ruido de transistor. Con casi la misma ira. ¿Principios de los 80?

• Dave dice:

  Sinfonía retorcida:

  Aunque este es un gran proyecto para aprender, no es bueno usarlo a menos que tenga un gran presupuesto y muchos recursos y tiempo para probar. Estas son las razones:

  1. Mida la temperatura. ¿Está subiendo la temperatura en el termostato? ¿Es constante? ¿En qué punto mide la temperatura y con qué rapidez reacciona al cambio ambiental? Todas las cosas con las que puedes lidiar, pero cuenta con muchos giros y mucho código para "grabar y aprender".

  2. Modo de falla. Este es el más grande. Definitivamente regresa a casa y encuentra tu temperatura a 120. Puedes imaginar muchas opciones aquí.

  Lo sé porque hace unos años pensé "Voy a construir un termostato de comunicación programable que robe energía" y lo hice. Después de un TUN de trabajo, funcionó casi aceptablemente, pero me deshice del proyecto cuando me di cuenta de que podía incendiar mi casa.

• Fred DASP dice:

  Bela! con duct bike, podemos hacer comprobaciones PWM.

• ron sin dice:

  ¡Qué gran tutorial! ahora para un filtro di-resonante ????

• DaveB dice:

  Definitivamente el mejor proyecto ruidoso que he visto (aunque no he visto tanto), y realmente dio buenas explicaciones de cómo funcionaba la cosa. ¡Gracias!

• Puñal dice:

  Esto es bueno, excepto por las ondas cuadradas que no agradan mucho a los hablantes. Me gustaría ver un sintetizador que pudiera hacer ondas sinusoidales.

  Mi otra preocupación es crear música real con esto, necesitará cerca de un tono perfecto o algún tipo de controlador automático.

  Ha pasado un tiempo desde que pasé algún tiempo trabajando en electrónica, pero ¿sería trivial diseñar un oscilador que no use una rejilla RC para determinar el tono? Lo pregunto principalmente porque me interesaría construir un dispositivo musical que pudiera generar al menos una octava de tonos precisos.

• ulf dice:

  Me parece un sintetizador analógico, no digital.

  • Bowzertyui dice:

    Realmente, tienen que cambiar el título.

• tjhow dice:

  dulce, en realidad podría probar este.

• Caída con ruido dice:

  Esto es genial. ¿Alguien conoce un buen lugar para conseguir estas piezas en el Reino Unido?

• Basurero dice:

  Dios mío, ¿por qué la imagen no se vuelve negra como todos los demás? Esto asusta ... Bonito artículo ...

• Dave dice:

  Puñal:

  Parece que necesita un microcontrolador simple (pic, avr, msp430, elija su veneno) conectado a un teclado (o solo un montón de botones), un transistor y un altavoz.

  Lo bueno es que podría aproximarse a una onda sinusoidal con puente H y modulación de ancho de pulso. Muy pocas piezas, cableadas fácilmente.

  Sería un pequeño proyecto divertido.

• vuelo dice:

  genial como! De hecho, puedo construir este, ¡y me encantan las cosas con sonido! ¡Me encantaría ver más de estos!

• Sean dice:

  análogo

• Puñal dice:

  @dave

  ¿Así que simplemente programe el uC para que emita esta o aquella frecuencia con tal o cual botón presionado? Pensé que sería la forma más rápida.

  En cuanto a la "aproximación" de una onda sinusoidal con un puente en H, después de una lectura rápida parece que no habría "suavizado" de la señal, así que en lugar de simplemente "golpear" el cono (del altavoz) hacia adelante, también lo 'golpearía' hacia atrás. ¿No sería más dañino que una onda cuadrada recta?

  Si me equivoco, avíseme.

• Maní dice:

  ¡Esto es IMPERIAL! Como han dicho muchas otras personas, Alwasy quería hacer esto, ¡y está contento de ver algunos trucos más simples en la web para gente tonta como yo! 🙂

  Dices "... la frecuencia se ajusta solo con la resistencia, por lo que casi cualquier cosa se puede usar como entrada ...". ¿Eso significa que podría usar mi guitarra para "activar" la cosa de alguna manera?

• Jon Richards dice:

  Parece genial, pero no hay forma de que pueda lograrlo.

• rojo dice:

  # 17: Busque algunos controladores de audio de Clase D. Si están diseñados correctamente, el uso de un PWM para controlar un altavoz no lo destruirá.

• pemdasi dice:

  es un sintetizador analógico, que solo emite una señal digital porque es una onda cuadrada.

  Re: control tonal, los diseñadores de sintetizadores modulares hacen décadas con osciladores controlados por voltaje sin microprocesadores. Modos cuadrado, sierra, seno, anillo, filtros VC, etc. Hay muchos esquemas en línea si está interesado, y puede elegir un convertidor de voltaje de control medio barato para conectarlo a su computadora o teclado medio.

• Gonzalo dice:

  ¡Frio!

  Hice el mío hoy, ojalá tuviera casi todos los artículos.

  Pero hay un problema: NUNCA tienes que conectar el pin 2 a un altavoz, tienes que invertirlo dos veces, de lo contrario el tono será diferente con otro altavoz (cambios de impedancia)

• Eliot dice:

  Me alegro de que hayan disfrutado de este proyecto, incluso si no podemos encontrar el nombre correcto para él.

• logan williams dice:

  @ Gonzalo: Sí, lo sé. Por eso digo que debe conectarlo a un altavoz mejorado, porque entonces se almacenará en búfer.

• Andy dice:

  ¡Buena publicación! Me gustaría ver más de estos en el futuro. Todavía estoy aprendiendo la mayoría de estas cosas, y los artículos paso a paso con explicaciones de las partes y el proyecto son increíbles. ¡Sigan con el buen trabajo!

• John R dice:

  Oh mis oídos. volver a los microcontroladores y otras cosas además del circuito flex / sonido crapiófilo ¡gracias!.

• chris dice:

  para cualquiera que quiera extender esto, Synthedit (http://www.synthedit.com/) podría ser útil para la creación de prototipos.

• Dave dice:

  Bueno, ningún altavoz solo puede funcionar hasta alrededor de 20 kHz. Seleccione los vehículos en consecuencia (vehículos que pueden operar> 100kHz) y si lanza un ciclo de trabajo más alto a 100kHz, se verá en el altavoz como un voltaje de entrada más alto. Si REALMENTE desea asegurarse de que un cuadrado de 100 kHz no tararea el altavoz a frecuencias ultrasónicas, puede poner un filtro RC en el camino para suavizarlo un poco.

• Otoño dice:

  Si desea crear una onda sinusoidal, solo necesita filtrar todas las armonías extrañas. Es más fácil decirlo que hacerlo ... pero un inductor en serie con la salida debería funcionar.

• w00tb0t dice:

  Destacado en Package Storm en la página principal.

  packetstormsecurity.org

• th0mas dice:

  Realmente genial !! ¡Como sugerencia para los seguimientos!

  - cómo modificar la onda cuadrada para que se convierta en un diente de sierra o sinusoidal
  - cómo modificar el circuito para usar un voltaje de control en lugar de una olla (creo que tengo ejemplos de este circuito en alguna parte)

• bagazo dice:

  Jejeje. Gran proyecto. Deberíamos aprender eso en la escuela.
  Tocar las dos demostraciones juntas también es muy divertido.

• andreo dice:

  agregar enlaces a los clips de música sería bueno, porque por alguna razón no puedo cargarlos con el subprograma Lightning

• El único stickman verdadero dice:

  @puñal:

  Si obtiene un puñado de interruptores momentáneos y resistencias en paralelo, puede hacer que la red RC genere una octava de tonos separados. En realidad, haría seleccionable un conjunto de resistencias codificadas en lugar del barrido lineal de la olla. Será monosónico y probablemente tendrás que trabajar un poco para configurarlo, pero esa es la forma más sencilla de hacerlo en mi humilde opinión.

  Además, la idea de un puente Dave-H funcionaría * con * modulación de ancho de pulso, como dijo originalmente. Sin PWM, tienes razón, en realidad solo amplificaría la señal.

• Palmadita dice:

  Esto será divertido, espero ver algunas adiciones a esto. Filtrar sería genial, otros tipos de fuentes OSC, etc. ¡¡Mantengamos esta viva !!

  Hola.

• dalasv dice:

  ¿Cuántos de estos podrías desconectar de una batería de 9v si modificaras el circuito? No tengo mucha experiencia en electrónica, pero me gustaría tener una veintena de osciladores en una caja, alimentados por un número mínimo de baterías.

  Sería aún mejor si pudiera usar AA recargables.

• logan williams dice:

  dalasv: Debería poder ejecutar bastantes, veinte sin problemas. Cada 40106 usa solo unos 20 ma, como máximo, creo, y cada 40106 proporciona 8 osciladores diferentes. El 7805 puede regular hasta 1A de corriente.

  AA? Seguro, paga por el esquema de mintyboost de Limor Fried: http://ladyada.net/make/mintyboost/. Puede generar 5 V de 2xAA y durar más de 1 batería de 9 V.

• vuelo dice:

  la conexión al cable 22AWG del radioshack es incorrecta, se conecta a su cable 22awg indefenso. Aquí está el cable de núcleo sólido:
  http://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2049742&cp

  solo para que no obtenga el tipo incorrecto si lo compra desde allí.

• logan williams dice:

  Will: gracias, corregido.

• bruce dice:

  Quizás solo sea una coincidencia, pero:
  Tristram Cary:
  creado uno de los primeros
  estudios de musica electronica

  Dr. quien
  compositor de tema
  murió a la edad de 82 años

  28 de abril de 2008 14:03
  Artículo de: AAP

  TRISTRAM Cary,
  el compositor de
  el tema del Dr. Who
  y pionero de la música electrónica,
  murió en Adelaida
  82 años.

  Cary también era conocido por codiseñar un sintetizador.
  utilizado por artistas de rock inclusive
  Pink Floyd,
  El Quién y
  Música de Roxy
  Co-diseñó el sintetizador VCS3,
  que se ha convertido en el instrumento indispensable
  para compositores clásicos de vanguardia y artistas de rock como
  Brian Eno,
  Organización Mundial de la Salud,
  Pink Floyd y
  King Crimson ..

  Fundó el
  estudio de música electrónica en
  Royal College of Music de Londres
  en 1967
  y,
  siete años despues
  migrado a Australia
  establecer un estudio similar en
  la Universidad de Adelaida
  Conservatorio Superior de Música.

  El director de estudios de tecnología musical del conservatorio,
  Stephen Whittington, dijo que la contribución de Cary a la música
  fue imposible de cuantificar.

  “Él sentó las bases”, dijo hoy el Sr. Whittington.

  "Sin él, no tendríamos techno, rap ni ningún tipo de música
  que es compatible con la tecnología. "

  Cary, cuyo padre fue la eminente novelista nacida en Irlanda Joyce Cary,
  inventó la idea de la música electrónica y de cinta
  mientras que un oficial de radar naval durante la Segunda Guerra Mundial.

  “Tuvo una infancia realmente inusual, su padre era autor y TS
  Eliot
  y James Joyce siempre venía a tomar el té ", dijo el Sr. Whittington
  dijo.

  “Después de la guerra, los estadounidenses, británicos y alemanes tenían una gran cantidad
  de herramientas electrónicas que salieron al mercado y fueron increíbles
  barato, "
  Dijo el Sr. Whittington.

  "Fue entonces cuando empezó a tocar cosas".

  Cary ha compuesto para largometrajes de Hollywood, televisión, teatro
  y música de concierto.

  En 1991, recibió la Medalla de la Orden de Australia (OAM)
  por servicios a la música australiana.

  Murió la semana pasada a las
  el Royal Adelaide Hospital.

  • Nick Lejejs dice:

    En realidad, fue escrito por Delia Derbyshire, pero se le dio crédito a este tipo porque fue cuando la BBC no reconocía públicamente a las mujeres. Solo digo.

• fanto dice:

  caída con ruido:

  Maplin es lo suficientemente bueno para componentes electrónicos. Aunque pueden resultar un poco caras.

  Sin embargo, un tutorial muy interesante. Puede que ya tenga todo lo necesario para hacer uno de estos.

• macgyver2210 dice:

  Entonces, ¿cuál es la logística para crear una onda sinusoidal? ¿Es posible crear una onda sinusoidal real con un tipo diferente de puerta lógica o algo similar? Me imagino un bucle RC de carga lenta y descarte lento que podría funcionar, pero no soy tan bueno con la electrónica mental planificado.

• Dave dice:

  @macgyver:
  No con una puerta lógica; el problema con las puertas es que cambian lo más rápido posible, dando tan cerca de una onda cuadrada como lo permita el hardware. Para una frecuencia definida, puede hacerlo con un filtro, pero como se trata de una frecuencia fundamentalmente diferente, también está desactivada.

  Si no le importan los circuitos analógicos, aquí hay un enlace a un oscilador cuadrático que le dará una agradable onda sinusoidal con un bajo recuento de partículas:

  http://www.play-hookey.com/analog/sine_wave_generator.html

• John dice:

  haces lo mismo básicamente con un temporizador 555. Hice eso para una clase de lógica digital. las notas son frecuencias conocidas y se pueden encontrar en línea. el temporizador 555 tiene 8 temporizadores y usando fórmula y Excel utilicé diferentes resistencias y condensadores y usé interruptores de botón para crear un mini-sintetizador. lo más difícil es resolver problemas cuando las notas no son correctas.

• leroy dice:

  Acabo de construir esto y es increíble. suena intergaláctico. pero me gustaría agregar un controlador de volumen. ¿Alguna idea de cómo se hace esto? Puse un potenciómetro de línea de 10k en la salida, pero eso no parece hacer nada.

• avispa dice:

  @cualquiera está tratando de averiguar si se trata de un sintetizador analógico o digital. El hecho de que la salida se pueda representar como 1 y 0 no la convierte en digital. Esto es lo más analógico Lo-Fi que obtienes. ME ENCANTA ver un proyecto similar con un VCO rudimentario. Si no hay uno en 6 semanas cuando regrese de vacaciones, podría resolverlo yo mismo.

• Karlbe dice:

  Hola. ¡Gran proyecto!
  Sin embargo, no tiene éxito. Sin sonido.
  El voltaje se convierte a 5 V, por lo que está funcionando hasta ahora.
  ¿Hay voltaje entre los pines 1 y 2 del inversor 40106 o puedo verificar que esté funcionando?