ArSid - Arduino Sid Synthesizer

Sat 23-Mar-19
22:29:31




Versterker Uit

Datum: Mon 17 June 2019
Samenvatting: De versterker voor het uitgaande signaal.
 Soort Artikel: Electro
Status: Maken



[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes]
ampuit_01-blokschema.jpg
1/12: ampuit_01-blokschema.jpg.
ampuit_02-vca.jpg
2/12: ampuit_02-vca.jpg.
ampuit_03-opzet.jpg
3/12: ampuit_03-opzet.jpg.
ampuit_04-opzet1.jpg
4/12: ampuit_04-opzet1.jpg.
ampuit_05-opzet1.jpg
5/12: ampuit_05-opzet1.jpg.
ampuit_06_scoop-pin4-open.jpg
6/12: ampuit_06_scoop-pin4-open.jpg.
Meer
[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes]

Het signaal uit de Sid's zijn niet meteen geschikt om naar een audio-installatie te voeren. In elke groep Sid's (0..3 (Hoog) en 4..7 (Laag)) moeten de signalen van de Sid's met elkaar worden gemengt. Daarna moeten de groepen signalen worden uitgesplitst naar het Linker en Rechter Audio kanaal (want Stereo). En natturlijk zijn er de Audio-potentiometers in het bovenpaneel, die moeten bepalen hoeveel signaal van elke Sid-groep er naar elk van de Audio-kanalen worden gevoerd. Het blokschema (anderhalf jaar geleden opgezet) maakt duidelijk hoe dit gerealiseerd gaat worden.

Een eerste opzet.

Er is begonnen met een eerste opzet (ook dit was anderhalf jaar geleden). Een logische manier zou zijn om de Audio-signalen door de Audio-Potentiometers (Potmeters) te laten gaan. Nadeel is dat dit gevoeliger voor storing - en wel vanuit de ArSid zelf. Behalve dat de Arduino op 16MHz draait en er een Oscillator van 1MHz (op de Decoder-print) is, veroorzaakt de programmatuur nog enkele lagere frequenties, namelijk voor de Led's, Display, Potentiometers en Schakelaars. En dit gebeurt met blokgolf-pulsen (met sterke harmonische frequenties). Deze signalen kunnen gemakkelijk door de Audio-kabels worden opgepikt - ongewenste signalen. Ook zou dit met afgeschermde kabel moet gebeuren, welke solderingen erg snel los kunnen raken (is de ervaring), vooral wanneer ze veel bewogen moeten worden (zoals met een deksel die (nog) veel open en dicht wordt gedaan).

Al bij het solderen van de regel componenten in de ArSid-deksel is al besloten om geen Audio-signalen rechtstreeks door de Audio-potentiometers te laten gaan, maar om de Sid-signalen met gelijkspanningen te regelen. De versterkers moeten dit natuurlijk aankunnen en er is gezocht naar een compact VCA-idee.

De VCA.

Een VCA (letterlijk Voltage Controlled Amplifier) is een versterker waarbij een spanning bepaalt hoe groot de versterking is. Er is hiervoor een IC (met Datasheet) gevonden, namelijk de THAT2180B (Zie Linken). Dit VCA-IC is een hoog-prestatie onderdeel, ontworpen voor toepassingen in het Audio-bereik (zoals onder andere in Faders, Panners, Compressors, Equalizers, Filters en Oscillators). Het heeft een stroom-ingang, een stroom-uitgang en twee spanningsgevoelige regelingangen met een tegengestelde polariteit.

Dat het voor professioneel gebruik is, verraad de prijs al. Er zijn 3 varianten, een goedkope C, een middelmatige B en een dure A, met een harmonische vervorming van 0.05% (C), 0.02% (B) en 0.01% (A) (bij 1V, 1kHz en 0dB). Hier is gekozen voor de B-variant.

In de Datasheet staat ook een typische gebruikschema (in het Engels: Typical Application Circuit). Met een aantal opamps er omheen is er een eerste schematische opzet gemaakt.

Breadboard opbouw.

Met de beschikbare onderdelen is er een eerste opzet gebouwd op een breadboard (zo'n plank met gaatjes). Een aantal component-waardes zijn nog niet aanwezig, dus er zijn andere waardes gebruikt (bijvoorbeeld weerstanden en condensatoren die in serie staan om een bepaalde waarde te krijgen). Al met al werkt het idee wel, maar een opzet met de juiste waardes is nog nodig. Op de foto's zijn een Audio-potentiometer te zien en de VCA (een smal IC met de Pins in 1 rij). De foto's tonen ook dat de voedingsspanning al uit de ArSid wordt genomen (de kabel met Rood (+12V), Zwart (0V) en Blauwe (-12V) draden). Twee witte draden uit de ArSid naar de Breadboard zijn twee uitgangen uit de (Hoog)Sid's.

Na het kopen van de echt benodigde waardes (voor de weerstanden en de condensatoren) is een nieuwe opzet gemaakt. De resultaten zien er iets beter uit. Op dit moment is er 1 Sid-voice aangezet en deze produceert een keurige zaagtand. Zelfs de 1MHz-frequentie in het Sid-signaal is er al zoveel mogelijk uitgefilterd, op de oscilloscoop-beelden is het bovenste signaal een stuk smaller dan deze eerst was. Echter op de oscilloscoop is ook te zien dat het uitgangs-signaal enorm afwijkt van het ingangssignaal. Na het prikken van de oscillosscoop op enkele punten, blijkt deze vervorming van het VCA-IC te komen. Deze vervorming zorgt dat er extra harmonischen (= extra hogere frequenties) ontstaan. En dat wil ik niet.

De datasheet van de VCA werd nog een keer bestudeerd. Een wijziging die ik al in mijn eerste opzet heb gemaakt, is de weerstand van 20kE uit de toepassingsschema uit de datasheet. 20kE is geen standaard waarde uit de E12-weerstanden reeks, wel 18kE en 22kE. In mijn eerste opzet heb ik voor 18kE gekozen voor de weerstand die voor de VCA zit en 22kE voor de weerstand over de Opamp (hier "OP275" genaamd). De VCA stuurt een stroom uit aan de uitgang. Om hier weer een spanning van te maken is er een omzetter voor nodig - dit doet de opamp "OP275".

Na de waarde wijziging van de weerstand over deze opamp (van 22kE) in 18kE, ziet de signaal-vorm er beter uit, maar voldoet het nog steeds niet aan wat ik wil. Op dat moment ziet het uitgangs-signaal eruit als op de hiergegeven foto van het oscillosscoop-beeld. Het begin is wel een zaagtand, maar op een bepaald moment loopt het signaal vlak. En het varieren van de volume-potentiometer brengt hier geen verbetering in.

Toen is er gekeken naar pen4 van de VCA, daar waar "SYM" bij staat (van Symetrie). Als eerste is met een instel-weerstand (tussen +12V en -12V) de spanning op deze pin gevarieerd. Draaien hieraan zorgt dat de vorm van het uitgangs-signaal behoorlijk te varieren is. Het blijkt dat deze spanning rond de 0V (is de GND, de massa) moet liggen maar deze verloopt met het volume. Vervolgens is deze pin4 aan de 0V (GND) gelegd. Het oscilloscoop-beeld geeft nu een getrapte zaagtand. Hij stijgt eerst veel tot een bepaald punt, daarna stijgt het met een flauwere helling. Met het draaien aan de volume-potentiometer varieren beide hellingen, welke ook afhangt van de stand van de instel-waarde. Uiteindelijk betekent dit dat, afhankelijk van de volume-stand, er meer of minder extra harmonischen te horen zijn. Ook dit is niet de bedoeling.

De datasheet is verder bestudeerd en in een eerste blokschema van de VCA (zie datasheet) toont een verband tussen Pin4 en Pin2. Na het verbinden van Pin4 rechtstreeks aan Pin2, blijft het signaal keurig dezelfde vorm te houden als het ingangssignaal, onafhankelijk van de stand van de volume-potentiometer. Als tweede test is de Sid overgeschakeld naar een blokgolf. Voornamelijk de scherpte van de hoeken van een blokgolf is een maat voor hoe goed de schakeling is (en hoe slecht de vervorming is). Ook dit ziet er goed uit. De foto's van de tweede opzet toont dat de bread-board er ook een stuk opgeruimder uitziet ...

... en dan, dan blijkt de ArSid kuren te vertonen - Het display geeft geen volledig beeld meer en de LedRij werkt niet meer ... ook blijken de twee hoge Sids (de beide 6581) er uitgeklapt te zijn. Er komt geen geluid meer uit. Dan blijven de lage Sids (de 8580) over.

Nog te doen.

Sids onderzoeken. Verder bouwen.


Linken.

  1. That 2180x Series Pre-trimmed Blackmer® Voltage-Controlled Amplifier ICs (That Corporation)
  2. Datasheet van de That 2180x




[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes]

Afbeeldingen

ampuit_01-blokschema.jpg
1/12: ampuit_01-blokschema.jpg.
ampuit_02-vca.jpg
2/12: ampuit_02-vca.jpg.
ampuit_03-opzet.jpg
3/12: ampuit_03-opzet.jpg.
ampuit_04-opzet1.jpg
4/12: ampuit_04-opzet1.jpg.
ampuit_05-opzet1.jpg
5/12: ampuit_05-opzet1.jpg.
ampuit_06_scoop-pin4-open.jpg
6/12: ampuit_06_scoop-pin4-open.jpg.
ampuit_07_scoop-pin4-massa.jpg
7/12: ampuit_07_scoop-pin4-massa.jpg.
ampuit_08_scoop-pin4-pin2.jpg
8/12: ampuit_08_scoop-pin4-pin2.jpg.
ampuit_09_scoop-pin4-pin2-blok.jpg
9/12: ampuit_09_scoop-pin4-pin2-blok.jpg.
ampuit_10-opzet2.jpg
10/12: ampuit_10-opzet2.jpg.
ampuit_11-opzet2.jpg
11/12: ampuit_11-opzet2.jpg.
ampuit_19-ruimte-over.jpg
12/12: ampuit_19-ruimte-over.jpg.
[Tekst] [Afbeeldingen] [Aansluitingen] [Broncodes]