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东方红半导体演奏器V5.0

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简介

东方红半导体演奏器第三版的简化版,依旧不使用单片机/FPGA,在保留原效果的同时将电路简化,单张7.5*10cm 双面PCB对复刻非常友好。无需编程和固件烧录,插电后简单校准就可以唱响。

简介:东方红半导体演奏器第三版的简化版,依旧不使用单片机/FPGA,在保留原效果的同时将电路简化,单张7.5*10cm 双面PCB对复刻非常友好。无需编程和固件烧录,插电后简单校准就可以唱响。
复刻成本:29.5

开源协议

Public Domain

创建时间:2024-09-26 01:29:24更新时间:2024-12-18 01:44:45

描述

PCB尺寸:7.5 * 10 CM 双面 常规工艺(最小过孔0.305mm,网络间距0.152mm)

供电:TypeC 5V 100mA (或 DC-05接口 7-12 V 内正外负)

经典平均工作电流:35-38mA(不接喇叭、耳机负载时)

LFO震荡频率:3-4Hz

播放曲目:《东方红》前半曲,F调 3/4拍

播放速度:20秒/遍

整机只有一个电源开关,打开电源后机器自动复位工作。另设一音量调节旋钮。采用最常见的LM324(LM358的四运放版本)作为滤波、合成和颤音控制电压驱动。针对LM324在5V时的有效动态范围(0.8-3.6V),对电路做了专门的优化。该运放基本满足本设计需求,功耗较低,成本低。

生成颤音(FM调制)和衰减音(AM)调制的基本原理与第三版相同。

利用NE555实现FM调制的基本原理:NE555/CMOS 555的5脚一般为旁路电容接地端,但如果使用外部电压输入该端口(直流偏置为2/3 VCC的小幅度交流信号),会影响555内部比较器的上下触发阈值,从而在定时电阻电容不变的情况下小幅度改变震荡频率。控制信号幅度越小,调节范围内线性度越好。当控制信号由LFO产生时,即可在输出端实现类似合成器的FM颤音效果。

利用NE555实现AM调制的基本原理:NE555 / CMOS 555 的7脚一般用来给震荡部分做放电,但也是一个天然的开漏输出,只需要改变外部上拉电阻的电源电压,就可以实现方波乘法。如果电源电压以指数形式衰减,在放电端即可得到减幅输出。此时放电端不再参与震荡,转由原输出端(3脚)参与无稳态震荡。

 

组装完成后的音阶校准步骤(重要):初次组装完成后,只需拔掉IC18和IC17,然后调节R13-R18使6个校准点(被方框丝印框起来的焊盘)输出频率等于对应标注频率(单位:Hz),然后断电,插上IC18和IC17,再通电,调节RP2,校准板背面标注的“3.2Hz”方波校准点,校准完成后就无需再其他操作,只要焊接无误,器件正常,整机即可正常工作。

(因此IC18和IC17建议加焊芯片座,方便插拔调试;实在不加座也行,第一步调节R13-18的时候不焊这俩芯片即可)

 

器件选型建议:

74芯片:由于电路的简化,如上电复位、二极管编码器、与门驱动器等处的简化设计,对逻辑芯片有低输入电流、高输出拉电流的要求,因此应选用CMOS器件,如74HC、74AC、74ACT、74AHC等

555定时器芯片:电路中使用了4颗双555芯片,即556。也应选用CMOS版本:ICM7556、TLC556、5G7556、HA17556等。CMOS版555/556的输入电流小,输出对称,输出电平翻转时对电源污染小(详细参考ICM7556 datasheet)。

运放和音频放大器:无论使用LM324,还是RRO版本的LMV324,还是RRIO版本的SGM324等等,都可以。由于FM调制的实际中值电压在3.33V,只需保证运放工作在当前电源下的有效动态区时的最高输出摆幅大于3.33V+0.2V即可。LM386可以任选,-1,-3,-4后缀均可。

(2024-12-18补档)无极电容建议选用MLCC/独石电容。瓷片电容容量公差大,温漂较大,不推荐使用。

 

其他标注*:

1.  2024-12-18注:如需调节颤音(FM调制)的深度,可以修改 R50 阻值,电阻增大颤音效果更明显,电阻减小颤音效果减弱。但该电阻阻值不建议超过30KΩ,否则可能导致555定时器无法正常工作。目前原理图标注的27K为颤音较明显的参考值;若觉得颤音幅度太大,可根据实际听感,减小到15K或者10K为宜,但尽量不小于5K,否则听起来好像没加颤音。

 

实物图1:

实物图2:

设计图

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