独立开发合成器介绍&电路解析 - Nine Inch Nails 九寸钉第二代

项目介绍

九寸钉第二代是我基于PT2399 IC进行开发的一款噪音合成器,通过光敏电阻的外部控制,可以实现声音的快切,以及细节的控制。

专为快切/极端噪音而生
使用PT2399芯片,通过反馈回路,实现自激噪音核心输出,搭载光敏电阻(LDR),可实时感应光线变化调节反馈强度。纯模拟电路编码开关设计,搭配1k、10k、47k、1M四种差异化阻值电阻,覆盖高频尖刺、中低频碎噪、低频嗡鸣、混沌爆破四种核心质感。
输入输出:支持吉他/外接噪音源输入(6.35mm插座)
兼容MX键盘轴,直接作为普通开关使用,可用于切换输入偏置、触发反馈回路,按键触发干脆,搭配可调电阻可进一步丰富音色变化。

电路设计、PCB制作由我完成。

宣传图

3D渲染图

电路解析:

1.电源部分

电源部分使用了7805稳压模块,目的是保持板子内部的电压稳定在5V,防止外接错误的电源导致烧板。电路采用了钮子开关负责开关,同时配备了1N4007开关二极管作为防呆设计,防止因正负极接反而导致的电容损坏。

视线移动到下方的Filter部分,这部分是7805稳压器前面的电源滤波模块,使用了1000uF电解电容和100nF瓷片电容,分别过滤外部电路中不干净的频率,防止稳压模块自激损坏。然后后级再过一遍100uF电解与100nF瓷片电容作为稳压器后级滤波。

Filter外部右上角的10uF和100nF电容是作为二级滤波,防止进入到IC的电路不干净,产生杂音。

2.IC部分

IC采用PT2399,这是一款经典的混响芯片,是一款采用CMOS技术的单芯片回声处理器。它的引脚定义如下:

  • 1 脚:VCC → 5V 电源正(必须)

  • 2 脚:REF → 内部 2.5V 参考电压(≈VCC/2)

  • 3 脚:AGND → 模拟地(GND)

  • 4 脚:DGND → 数字地(和 AGND 共地)

  • 5 脚:CLK_O → 时钟输出

  • 6 脚:VCO → 压控振荡器频率调节(你实测产生反馈的关键脚)

  • 7 脚:CC1 → 电流控制 1

  • 8 脚:CC0 → 电流控制 0

  • 9 脚:OP1-OUT → 运放 1 输出

  • 10 脚:OP1-IN → 运放 1 输入

  • 11 脚:OP2-IN → 运放 2 输入

  • 12 脚:OP2-OUT → 运放 2 输出

  • 13 脚:LPF2-IN → 低通滤波 2 输入

  • 14 脚:LPF2-OUT → 低通滤波 2 输出

  • 15 脚:LPF1-OUT → 低通滤波 1 输出

  • 16 脚:LPF1-IN → 低通滤波 1 输入

首先,由前面电源滤波部分引出来的正极接入到VCC,为芯片提供电源。

然后将AGND与DGND一起连接到电源GND端。(GND_MIX)

Gnd_Mix与VCC之间并联10uF电解与0.1uf瓷片电容作为滤波电路。

2.回授链路

回授链路有若干条。

主要的回授电路是由VCO经过光敏电阻到AGND的,同时我在光敏电阻两端并联了一个10k的电位器,作为反馈量的细调。

为了提供音色的多样性,我再次并联了一个由开关、MX键轴、电阻串连而成的控制部分,可以提供直接的回授。其中电阻的目的是防止IC内部烧毁。

第二条链路是由LPF IN和OP1 IN一起经过MX键轴和开关、电位器回拉到GND组成的。

把 10 脚 和16 脚 一起拉到 GND,为了强制芯片进入不稳定、失真、自激的状态。

第三条链路是由2、5、7、9、12与9-10 11-12脚之间产生回授,我使用了编码开关以及电阻、开关作为控制。

第四条链路是16-15脚位,通过MX键轴控制。

3.声音链路

我提供了Audio in以及Audio out的6.35mm jack的组合,连接到运放输出以及运放输入脚位。