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Autor Tópico: Sintetizador Analógico  (Lida 2198 vezes)

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Offline MAntunes

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Sintetizador Analógico
« em: 04 de Outubro de 2015, 23:34 »
Boas pessoal.
Desde que tive a cadeira de Eletrónica I que fiquei fascinado por este tema, principalmente pela parte analógica.
Após procurar bastante um projeto em que pudesse aplicar esses conhecimentos, cheguei ao sintetizador analógico, visto que posso aplicar filtros, osciladores, amplificadores, etc.
Os meus conhecimentos ainda são muito básicos nesta área, mas gostava de aprender muito mais! 
Sendo assim e visto que quero começar pelo inicio, alguém sabe de alguma bibliografia que me possa ajudar nisto? Já tenho o Sedra & Smith e o Art of Electronics para a eletrónica básica, mas gostava de algo mais que aprofundasse os filtros e osciladores (VCO, VCF, LFO, etc).
Além disto, tenho uma questão, visto que vou ter que simular bastante, antes de partir para a pratica, qual é o simulador que aconselham? LT Spice, Tina Spice, Multisim (o que tenho usado no curso)? Além disso, alguém me pode recomendar opamps que se adequem a este uso?

Comecei por tentar arranjar maneira de alimentar os vários opamps que vou ter que usar e após pesquisar cheguei ao circuito simples de ground virtual com um buffer de corrente:



Problema: Valor das resistências. Acham que o valor de 100K se adequa? Sei que se o baixar o circuito vai consumir mais corrente. Mas se foi alto demais pode alterar o valor das tensões desejadas. Tenho também que escolher um opamp com uma corrente de saída razoável (ainda não sei quanto o projeto final irá consumir, mas queria já jogar pelo seguro já de inicio). Aceito também sugestões de como tornar o circuito mais robusto.

Uma coisa que queria era que este projeto fosse totalmente analógico, sem ajuda de microcontroladores. Sei que vai ser uma tarefa complicada.
Vou utilizando este tópico para ir mostrando os progressos.
Agradeço desde já a ajuda que disponibilizarem.
Cumprimentos!
« Última modificação: 04 de Outubro de 2015, 23:36 por MAntunes »

Offline KammutierSpule

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #1 em: 05 de Outubro de 2015, 00:02 »
Um dos problemas da simulacao, 'e q na pratica (ex: copiar ideias de esquemas online) usam-se amplificadores que nao sao muito comuns ou nao existem simulacoes. Sao Opamps que o ganho 'e controlado por tensao.
Alguns dos opamps (que sao usados em filtros historicos) sao mesmo dificeis de encontrar nos dias de hj.

Algo que podias pensar era fazer algo hibrido. Por exemplo o micro gerar o equivalente ao VCO e depois usar opamps para os filtros.

Offline senso

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #2 em: 05 de Outubro de 2015, 02:58 »
Vale mil vezes mais um transformador com center tap e ter uma fonte bipolar a sério, quando tens dezenas de op-amps um ground virtual vai dançar por todo o lado e tornar a coisa ultra instavel.
Tens uma série no Hack a Day sobre geração de sons com pouco mais que inverters/portas lógicas, resistências e condensadores.
E o mundo dos synths analógicos está bem vivo, tens milhentos esquemas, réplicas de synths "miticos" com componentes faceis de se arranjar, é só pesquisar, que existe tanta, mas tanta informação sobre o assunto.
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Offline Njay

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #3 em: 05 de Outubro de 2015, 03:01 »
Podes começar por montar um VCO muito simples, capaz de atacar directamente um altofalante:

http://embeddeddreams.com/site/2008/10/06/fun-and-easy-to-build-buzzer-circuit/
(ou em Espanhol se preferires, em Pt não tenho: http://embeddeddreams.com/site/2009/02/08/circuito-de-sonido-divertido-y-facil-de-construir/)

Se removeres P1 e aplicares uma tensão a R1, o tom é proporcional à tensão.
É um circuito muito básico mas dá para brincar um bocado. Se meteres um condensador maiorzinho entre a entrada e o GND, e depois meteres um outro oscilador mais lento a ligar R1 a Vcc e a desligar (como um multivibrador astável, que é outro circuito clássico simples só com 2 transístores, ou um 555), tens uma sirene. E etc etc etc...

Em puto montei uma cena destas, com os 2 osciladores (o VCO e o astável), que tem uma série de controlos, e aquilo ainda fazia uma série de sons diferentes e engraçados.

Offline MAntunes

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #4 em: 12 de Outubro de 2015, 01:06 »
Um dos problemas da simulacao, 'e q na pratica (ex: copiar ideias de esquemas online) usam-se amplificadores que nao sao muito comuns ou nao existem simulacoes. Sao Opamps que o ganho 'e controlado por tensao.
Alguns dos opamps (que sao usados em filtros historicos) sao mesmo dificeis de encontrar nos dias de hj.

Algo que podias pensar era fazer algo hibrido. Por exemplo o micro gerar o equivalente ao VCO e depois usar opamps para os filtros.

Obrigado pela ajuda! O meu objectivo inicial era mesmo fazer algo totalmente analógico, mas essa ideia também não é má... Sempre dava uso a uns Atmega328 que tenho aqui por casa para ver se finalmente dou o salto do Arduino, já vi uns tutoriais bons pela net e aqui pelo fórum.

Vale mil vezes mais um transformador com center tap e ter uma fonte bipolar a sério, quando tens dezenas de op-amps um ground virtual vai dançar por todo o lado e tornar a coisa ultra instavel.
Tens uma série no Hack a Day sobre geração de sons com pouco mais que inverters/portas lógicas, resistências e condensadores.
E o mundo dos synths analógicos está bem vivo, tens milhentos esquemas, réplicas de synths "miticos" com componentes faceis de se arranjar, é só pesquisar, que existe tanta, mas tanta informação sobre o assunto.

Mas não há mesmo maneira de fazer um circuito estável, que possa alimentar vários opamps através de uma única fonte DC? A maioria dos circuitos que vi pela net são deste género :/
De resto obrigado pela ajuda senso, vou pesquisar bastante!

Podes começar por montar um VCO muito simples, capaz de atacar directamente um altofalante:

http://embeddeddreams.com/site/2008/10/06/fun-and-easy-to-build-buzzer-circuit/
(ou em Espanhol se preferires, em Pt não tenho: http://embeddeddreams.com/site/2009/02/08/circuito-de-sonido-divertido-y-facil-de-construir/)

Se removeres P1 e aplicares uma tensão a R1, o tom é proporcional à tensão.
É um circuito muito básico mas dá para brincar um bocado. Se meteres um condensador maiorzinho entre a entrada e o GND, e depois meteres um outro oscilador mais lento a ligar R1 a Vcc e a desligar (como um multivibrador astável, que é outro circuito clássico simples só com 2 transístores, ou um 555), tens uma sirene. E etc etc etc...

Em puto montei uma cena destas, com os 2 osciladores (o VCO e o astável), que tem uma série de controlos, e aquilo ainda fazia uma série de sons diferentes e engraçados.

Muito obrigado Njay, esse circuito parece ser simples de analisar e perceber! Tenho também aqui em casa alguns 555 que sobraram de um projecto anterior.

O meu objectivo era começar por algo simples e ir evoluindo a pouco e pouco! Obrigado pela ajuda até agora, vou dando noticias à medida que as coisas evoluam :)

Offline KammutierSpule

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #5 em: 12 de Outubro de 2015, 08:26 »
Mas não há mesmo maneira de fazer um circuito estável, que possa alimentar vários opamps através de uma única fonte DC? A maioria dos circuitos que vi pela net são deste género :/

Nao tenho conhecimento de opamps, mas, penso que existem os "normais" rail-to-rail em que podes usar no teu circuito um divisor de tensao /regulador para teres o ponto do centro.
Ex: se usares +5V, fazes um regulador para +2.5V e usas como centro da onda. A onda varia de 0V a +5V
E nao eh preciso tensoes negativas.

Offline dropes

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #6 em: 12 de Outubro de 2015, 10:56 »
Certo... se levar um condensador de saída (o que é indispensável) teoricamente o sinal pode ir de 0 a 5V.
No divisor resistivo tem de levar sempre um condensador, neste caso dos 2.5V ao Gnd.

Offline KammutierSpule

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #7 em: 12 de Outubro de 2015, 11:08 »
Certo... se levar um condensador de saída (o que é indispensável) teoricamente o sinal pode ir de 0 a 5V.
No divisor resistivo tem de levar sempre um condensador, neste caso dos 2.5V ao Gnd.

Ya disse "divisor resistivo" mas para ser bem tem de ser um regulador de precisao. (exitem ICs especializados para dar essas referencias, precisao e poucos mA)

No entanto sei que a maior parte dos esquemas na net (old school) sao -V a +V
Nao sei quais os desafios de fazer as coisas 0..+V (num rail to rail).
Mas por isso a minha ideia qd pensei em brincar nesta area, era tentar "simplificar" e usar o que podesse em rail2rail e um MCU para ajudar em outras coisas (a fazer os LFO por exemplo. .com filtragem.. nao cria muito aliasing) .. compromissos.

Offline jm_araujo

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #8 em: 12 de Outubro de 2015, 11:22 »
No entanto sei que a maior parte dos esquemas na net (old school) sao -V a +V
Nem sempre. Se procurares esquemas de pedais de guitarra (há carradas na net) são quase sempre alimentados por uma pilha de 9V, e quando tem OPAMPs fazem uma virtual ground com um divisor resistivo e um condensador. Por exemplo (um bem complexo, equalizador de 7 bandas):
http://www.hobby-hour.com/electronics/s/schematics/boss-ge7-equalizer-schematic.png
A  virtual ground é R20/R23+C18. Se a carga que colocas sobre a mesma for pequena é suficiente (como neste exemplo apenas serve para referenciar os OPAMPS).


Edit:
Olha outro misto (analógico+digital). 7805 para secção digital, divisor+condensador (r27+r19//C23 canto inferior esquerdo) para 1/2Vcc para analógica:
http://www.hobby-hour.com/electronics/s/schematics/dd2-digital-delay-schematic.gif
« Última modificação: 12 de Outubro de 2015, 11:38 por jm_araujo »

Offline dropes

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #9 em: 12 de Outubro de 2015, 14:19 »
@jm_araujo, o 1º esquema está uma confusão a alimentação que não entendi a configuração daquilo.
Quanto à precisão do Gnd virtual não é necessária, afinal os condensadores bloqueiam a componente DC nos sinais e não fica critico.

ps: já verifiquei a referência r22/r23 do 1º circuito, mas a entrada continua uma trapalhada  :P
« Última modificação: 12 de Outubro de 2015, 14:22 por dropes »

Offline MAntunes

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #10 em: 12 de Outubro de 2015, 20:04 »
Após pesquisar um pouco, encontrei este site: http://tangentsoft.net/elec/vgrounds.html
Nesse link falam sobre um "rail splitter" e tem vários circuitos exemplo com a respectiva explicação. E falam também sobre os condensadores na saída, coisa que tenho que voltar a ler.

Vou também pesquisar sobre opamps rail-to-rail. Mas em quase todos os esquemas que vejo são usados opamps ditos normais.

O meu objectivo para este projecto é acima de tudo aprender, por isso quero explorar todas as opções! Como ainda não estou nada à vontade com osciladores, acho melhor começar por usar um microcontrolador ou um 555 para gerar uma onda quadrada e usar filtros para as modificar, coisa com já estou mais à vontade. Depois quando der a matéria de osciladores avanço.

Offline MAntunes

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #11 em: 30 de Novembro de 2015, 18:59 »
Boas pessoal, agora com as frequências não tive grande tempo para pensar nisto.
Vou continuar a investigar.
Tenho apenas duas dúvidas rápidas:

 - Tenho aqui dois ATmega 328p em casa, mas não tenho como os programar. Um simples USBASP com o avrdude serve perfeitamente para as coisas mais simples, certo? Todos os USBASP funcionam com este chip?

 - Qual são os opamps que mais usam e que têm aí por casa? LM741, TL071, LM358? Para começar a fazer umas experiências!

Cumps!

Offline jm_araujo

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #12 em: 30 de Novembro de 2015, 21:35 »
O 741  já é para o ultrapassado (ducks for cover).

TL07x/TL08x e LM358/324 para uso genérico parecem-me bem.

Offline senso

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Re: Sintetizador Analógico
« Responder #13 em: 30 de Novembro de 2015, 22:39 »
É mais peça de museu e pode levar a comportamentos estranhos que não se esperam em op-amps com 10-20 anos.
Avr fanboy