Primo prototipo di vco autocostruito

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

20-08-14 13.02

Tempo fa aprii una discussione nella polis su una mia idea lavorativa per il futuro accennando che stavo progettando un sintetizzatore analogico semimodulare.

Dopo 5-6 mesi di lavoro a giugno ho completato il primo prototipo del VCO che andrò ad utilizzare e ho potuto testarlo giusto in tempo per presentare il progetto all'esame di stato.
Questo primo prototipo ha molti problemi di funzionamento che sto correggendo nel prototipo successivo che fanno sì che sia praticamente inutilizzabile, però ho anche ottenuto dei risultati in quanto i blocchi funzionali del VCO che non funzionano correttamente sono solo 2 su 5 e in particolare il convertitore esponenziale e il formatore dell'onda triangolare (nel prototipo che sto progettando adesso questi due circuiti verranno completamente stravolti in quanto credo di aver commesso alcuni gravi errori in fase di progettazione).

Volevo condividere con voi questo primo, se pur parziale, traguardo e vorrei chiedere cosa ne pensate delle forme d'onda a dente di sega e quadra (con PWM regolabile) che ho ottenuto (purtroppo non posso registrarle perchè a casa non ho un alimentatore duale per alimentare il VCO, provvedereò a comprarlo al più presto).

Foto del prototipo senza pannello (Scusate le scritte):


Onda a dente di sega:


Onda quadra:


PS: il pannello lo disegnerò con il prototipo che sto progettando adesso
Edited 20 Ago. 2014 11:06

Commenta

  • franki
  • Membro: Expert
  • Risp: 917
  • Loc: Imperia
  • Thanks: 95  

20-08-14 13.32

Ciao Generale, ben risentito! Sulle forme d'onda, saranno sicuramente ben suonanti, ma dacci qualche dettaglio:

é un vero VCO, totalmente analogico? Perchè il dente di sega mi sembra un pò strano.
Mia curiosità, che oscilloscopio usi?
L'onda quadra mantiene la forma nell'intero range audio, o si deforma sulle frequenze molto basse o molto alte?

Commenta

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

20-08-14 15.06

Il VCO è totalmente analogico e funziona con un classico integratore resettato, le prove mi pare di averle fatte a 20kHz ma non ne sono sicuro (non ho provato invece le frequenze più basse).
L'oscilloscopio era un Techtronix digitale ma non ricordo il modello perchè le prove le ho fatte a scuola.
Quando l'ho provato mi sembrava strano che avesse degli spigoli così definiti però a quanto pare ho calcolato bene la corrente di scarica del condensatore emo.

PS: ho trovato una copia della relazione di progetto che avevo casa; le prove le ho fatte a 2V di tensione in ingresso al generatore di rampa quindi 3640 Hz in uscita, non 20kHz come ricordavo... le farei adesso a 20kHz per vedere come si comporta ma non ho un alimentatore dualeemo
Edited 20 Ago. 2014 13:12

Commenta

  • thermidor
  • Membro: Senior
  • Risp: 331
  • Loc: Torino
  • Thanks: 29  

20-08-14 19.24

Per esprimere una opinione bisognerebbe che si vedesse lo schema.
Comunque bravo.

Commenta

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

20-08-14 19.48

Ve lo posto fra un'attimo che devo trasformarlo in immagine.
Thermidor devo proprio ringraziarti perchè grazie al tuo blog ho capito molte cose che non mi erano chiare e devo ammettere che per certe parti del circuito mi sono ispirato ai tuoi schemi.emo

Commenta

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

20-08-14 19.55

Ecco gli schemi:

Prima parte:


Seconda parte (formatore d'onda):


Scusate se viene la pagina per scaricare le immagini ma non riescoa capire come mettere un link diretto su imageshack...
Gli schemi sono senza valori, se volete posso inviare a chi interessato la relazione di progetto in openoffice (anche word ma potrebbero esserci degli errori nell'intestazione delle pagine).

Commenta

  • mima85
  • Membro: Supporter
  • Risp: 12859
  • Loc: Como
  • Thanks: 1605  

20-08-14 19.59

Per ora mi limito a farti i complimenti per il lavoro e la tenacia emo

Imbattersi da studenti di elettronica nella costruzione di un synth analogico non è da tutti. Bravo Generale!

Commenta

  • franki
  • Membro: Expert
  • Risp: 917
  • Loc: Imperia
  • Thanks: 95  

20-08-14 21.01

Se il diodo D1 vuole essere il convertitore esponenziale si, penso che qualche problema lo dia emo
questo stadio va rifatto....le onde triangolari si ottengono mescolando opportunamente due denti di sega in controfase, dovresti prevedere trimmer di regolazione dei livelli in uscita, altrimenti l'onda quadra esce sparata mentre la sinusoidale è molto più debole.

Commenta

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

20-08-14 21.33

Quello con il diodo è un amplificatore antilogaritmico (o esponenziale) dovrebbe funzionare correttamente, il problema secondo me è nel controllo di temperatura (che nello schema non si vede).
avevo pensato di stabilizzare in temperatura il tutto con una resistenza riscaldatrice che portasse a 60°C il diodo in modo da mantenerlo a quella temperatura tramite un controllo automatico in on-off ma ho pensato che tentare una compensazione con un termistore NTC al posto del resistore di retroazione di tale amplificatore potrebbe essere più economico e efficace.
Per quanto riguarda i livelli di uscita sono tutti 8Vpp.

PS: in effetti però adesso che mi ci fai pensare l'onda quadra ha più potenza dell'onda sinusoidale... dovrò cambiare gli amplificatori che regolano le uscite.
Edited 20 Ago. 2014 19:35

Commenta

  • thermidor
  • Membro: Senior
  • Risp: 331
  • Loc: Torino
  • Thanks: 29  

21-08-14 02.10

Prima di tutto bravo perchè comunque hai fatto qualcosa di funzionante.
Però quando si pubblicano gli schemi occorrerebbe mettere anche i valori dei componenti e le sigle degli operazionali.
Comunque uno stadio di conversione esponenziale con un diodo dà sicuramente molti problemi, non solo per il diodo in se, ma considera che lavori con correnti in ingresso all' operazionale molto basse, e la tensione di offset e la corrente di bias dell'operazionale si fanno sentire eccome e pure quelle si spostano con la temperatura.
Il modo più semplice è quello di usare delle TEMPCO, non è che diano dei risultati eccellenti ma è il sistema più usato, dato che è difficile reperire questi componenti potresti provare ad usare una sezione di un LM13700 in configurazione da partitore, questo componente dovrebbe rispondere alle variazioni di temperatura come una TEMPCO, però dovrei rivedere i conti per essere sicuro.
Un'altra cosa il transistor di reset viene comandato appunto solo durante il reset, durante la fase di carica del condensatore non è polarizzato, probabilmente funziona ma non è sicuro che sia così dato che la base è floating.
Sarebbe poi necessario aggiungere una resistenza in serie a C1 per compensare l'offset in frequenza generato dal tempo di reset.
Il waveshaper a parte l'allineamento dei livelli credo che non dia grandi problemi, a una prima occhiata, la sinusoide sarà non perfetta ma decente.
Vai che vai bene, l'importante è partire il resto viene da sè.

Commenta

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

21-08-14 11.31

Nel waveshaper (non ho caito perchè) non mi funziona il raddrizzatore di precisione con i due transistor, vedo in uscita solo rumore (certo dovrò dare una controllata più approfondita al cablaggio).
In effetti per il transistor non ci avevo pensato alla base flottante... avevo messo quel diodo in più per proteggere la base dalla tensione inversa che mi da in uscita il comparatore.
Scusa se non ci sono i valori, quelli sono gli schemi che avevo usato per la relazione nella quale ci sono due pagine con l'elenco dei componenti (a scuola ci hanno detto di fare schema ed eleco componenti separati anche se non capisco il perchè).
Vi ringrazio per i complimenti emo

Commenta

  • thermidor
  • Membro: Senior
  • Risp: 331
  • Loc: Torino
  • Thanks: 29  

21-08-14 20.46

Si magari hai un errore di montaggio, assicurati che la rampa sia simmetrica allo 0V. Regolando la tensione continua regoli la precisione della conversione, ma comunque il valore è li intorno. E poi naturalmente R13 deve essere molto maggiore di R10 almeno 10 volte.
Una ultima cosa, mi pare che usi anche troppi operazionali, non è che servano tutti.

Commenta

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

22-08-14 11.52

sì in effetti hsi ragione, ogni tanto non mi accorgo che uno stadio con due operazionali in realtà posso farlo con uno emo
comunque volevo chiedere, per la base del transistor se ci collego una resistenza da 1M per riferirla a massa come si fa con le griglie delle valvole il tutto funziona?

Commenta

  • metallo
  • Membro: Expert
  • Risp: 2051
  • Loc: Milano
  • Thanks: 140  

22-08-14 11.56

Sto capendo meno dell'1% di quello che state dicendo ma cmq complimenti per quello che hai fatto.emo

Commenta

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

22-08-14 15.03

Ahahah grazie
tranquillo è normale, a me succede quando degli altri parlano di calcio emoemo

PS: ho avuto un'idea per non dovermi preoccupare dell'effetto della temperatura sul generatore di rampa (che mi portava l'errore della frequenza in uscita al limite dell'accettabile); pensavo di usare un convertitore F/V per ottenere dalla frequenza in uscita una tensione continua che rappresenta la tensione di controllo necessaria per ottenere quella frequenza per poi sottrarla a quella di controllo vera e proprio così da ottenere l'errore di frequenza in forma di tensione. Questo errore andrà poi sommato alla tensione di controllo così da eliminare l'errore stesso.
In pratica un sistema di retroazione negativa che controlla che la frequenza in uscita sia quella giusta così da ridurre drasticamente l'errore in temperatura e avere un oscillatore più stabile.
Edited 22 Ago. 2014 13:11

Commenta

  • metallo
  • Membro: Expert
  • Risp: 2051
  • Loc: Milano
  • Thanks: 140  

22-08-14 15.30

Generale ha scritto:
Ahahah grazie
tranquillo è normale, a me succede quando degli altri parlano di calcio emoemo



E quello succede anche a me...devo essere ignorante brutto allora :D

Commenta

  • zaphod
  • Membro: Guru
  • Risp: 6285
  • Loc: Savona
  • Thanks: 787  

22-08-14 16.29

@ metallo
Sto capendo meno dell'1% di quello che state dicendo ma cmq complimenti per quello che hai fatto.emo
Io ne comprendo ancora meno di te.
...abbastanza per accorgersi, comunque, che progettare e realizzare uno strumento elettronico è molto più complicato di quello che può sembrare. Non ditemi, per favore, "non è difficile, basta sapere cosa stai facendo" emo
Appunto, io per sapere cosa sto facendo dovrei passarmi due lustri su nozioni elettriche/elettroniche emo

Mi associo anch'io ai complimenti! Il post di Metallo è in effetti l'unica cosa che ho capito del thread emo

Commenta

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

22-08-14 16.36

grazie anche a te Zaphodemo
comunque progettare un sintetizzzatore è complicato anche per chi ne sa di più, per me è stat un'impresa soltanto finire questo prototipo (che neppure funziona completamente...)
magari il funzionamento di base è anche semplice il problema sono tutte le non idealità dei componenti di cui si deve tener conto, le dipendenze dalla temperatura, le tolleranze: è quello che rende difficile il progetto

Commenta

  • thermidor
  • Membro: Senior
  • Risp: 331
  • Loc: Torino
  • Thanks: 29  

23-08-14 00.13

Generale ha scritto:
pensavo di usare un convertitore F/V per ottenere dalla frequenza in uscita una tensione continua che rappresenta la tensione di controllo necessaria per ottenere quella frequenza per poi sottrarla a quella di controllo vera e proprio così da ottenere l'errore di frequenza in forma di tensione. Questo errore andrà poi sommato alla tensione di controllo così da eliminare l'errore stesso.

Beh l'idea è affascinante ma poco praticabile. In generale questi convertitori hanno un tempo di risposta piuttosto lento, e generalmente un ripple. In pratica non ci sono molte strade, o misuri la temperatura con delle TEMPCO o componenti attivi, o fai come sul KORG MS10/20 cioè usi un partitore di tensione direttamente esponenziale, o fai un sitema digitale.
Ma qui nasce la domanda: come generi la tensione di controllo con una tastiera analogica, autocostruita, o vuoi sfruttare una tastiera MIDI? Perchè fare un oscillatore abbastanza stabile non è che sia un problema, il problema è tenere stabile la tensione di controllo.
Allora parti da questo "come genero la tensione di controllo? MIDI o analogico?".
Analogico vuole dire una tastiera con generatore di corrente e un partitore resistivo lineare, oppure una tastiera un generatore di tensione e un partitore resistivo esponenziale.
MIDI vuole dire un microcontrollore, un PIC un ARM quello che vuoi, un filtro e un multiplexer, è il sistema che ho usato io e che puoi vedere sul mio blog, e quello non sbaglia neanche se gli spari.
Comunque non finisce ancora problemi ne troverai andando avanti, ma credimi si superano.
Non mollare.

Commenta

  • Generale
  • Membro: Expert
  • Risp: 1051
  • Loc: Udine
  • Thanks: 36  

23-08-14 00.24

per la tastiera pensavo di fare una via di mezzo:
leggere la matrice dei tasti con un pic e in base al tasto premuto fornire in uscita un certo valore di tensione (così ho le tensioni belle stabili e precise).
eventualmente implementerò anche un midi in ma non sono sicuro viste le mie scarse capacità di programmazione.
Per il convertitore F/V ho visto che ce ne sono già integrati, magari ci do un'occhiata giusto per non lasciare qualche possibilità intentata.

Commenta

LIST
ADD POST