Experiment AudioElektronik Workshop April 2008 2008 Schweizerische Gesellschaft

Experiment Audio-Elektronik Workshop April 2008 © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 1

Experiment Audio-Elektronik Überblick 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Theorie: Grundschaltungen Teil 1 Sequenzer-Experimentier-Board Aufbau Verstärker Theorie: Digitale ICs Aufbau Taktgeber Aufbau Sequenzer Aufbau Klangerzeuger Feedback © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 2

Experiment Audio-Elektronik Grundschaltungen Teil 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. Spannungsteiler RC-Frequenzglieder Gleichrichter Verstärker mit Op-Amp Aktive Filter Frequenzweichen © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 3

Experiment Audio-Elektronik Spannungsteiler Grundlage Zwei Widerstände in Serie geben einen Spannungsteiler Spannungen teilen sich gemäss Grösse der Widerstände Je grösser die Belastung, desto kleiner die Ausgangsspannung Beispiel: Volume-Regler © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 4

Experiment Audio-Elektronik Passive Filter Grundlage Widerstand in Kombination mit Kondensator oder Spule Kondensator blockt tiefe Frequenzen, leitet hohe Frequenzen Kondensator auf Masse: Vernichtung hoher Frequenzen Beispiel: Klangregler, Kopplung © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 5

Experiment Audio-Elektronik Gleichrichter Grundlage Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung Diode lässt Strom nur in eine Richtung durch -> Gleichrichtung © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 6

Experiment Audio-Elektronik Brücken-Gleichrichter © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 7

Experiment Audio-Elektronik Verstärker mit Op-Amp Invertierender Verstärker Einfache Beschaltung mit nur 2 Widerständen Ausgangspannung invertiert (180 Grad Phasenverschoben) R 2 R 1 © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 8

Experiment Audio-Elektronik Invertierender Verstärker Praxis Beispiel Verstärkung 10 Betrieb an asym. Spannung -> Masse durch Spannungsteiler © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 9

Experiment Audio-Elektronik Verstärker mit Op-Amp Invertierender Verstärker Summierverstärker Mischer © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst Nichtinvertierender Verstärker 1: 1 Verstärker Impedanzwandler Subtrahierverstärker 10

Experiment Audio-Elektronik Aktiver Tiefpassfilter a) c) © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst b) a) Filter 1. Ordnung, invertiert b) Filter 1. Ordnung, nicht invertiert c) Filter 2. Ordnung, nicht invertiert 1 k. Hz Grenzfrequenz 11

Experiment Audio-Elektronik Frequenzweiche Grundlagen Für hohe Leistungen / Ströme z. B. in Lautsprecherboxen Ohne oder wenig ohmsche Widerstände, daher wenig Verlust © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 12

Experiment Audio-Elektronik Experimentier-Board Mitspieler Takt 4093 Sequenzer 4022 © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst Tongenerator 4093 Verstärker-Box 386 13

Experiment Audio-Elektronik Experimentier-Board © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 14

Experiment Audio-Elektronik Bestückung + 1 + © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst + + 15

Experiment Audio-Elektronik Verstärker © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 16

Experiment Audio-Elektronik Digitale ICs Eckdaten Arbeiten nur mit zwei Pegeln: Low & High bzw. 0 & 1. Beispiel: L = < 0. 8 Volt, H = > 2 Volt. Vielzahl von ICs von einfachen Funktionen bis Mikrocomputer. Gatter: ICs mit einfachen boolschen Operationen. © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 17

Experiment Audio-Elektronik Digitale ICs Familien TTL und CMOS Unterschied: Betriebsspannung und Spannungen für High/Low Betriebsspannung: TTL 5 V, CMOS 3 -15 Volt Digital to Analog Einige ICs lassen sich für Audioanwendungen zweckentfremden Inverter werden zu Lo. Fi Pre. Amps und Verzerrern (4046) Schmitt Inverter oder Schmitt Trigger zu Oszillatoren (40106, 4093) Zähler zu Sequenzern (4017, 4022) Binärzähler zu Sub-Oszillatoren (4040) © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 18

Experiment Audio-Elektronik Beispiel CMOS 4093 © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 19

Experiment Audio-Elektronik Beispiel Rechteck-Oszillator mit 4093 © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 20

Experiment Audio-Elektronik Taktgeber © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 21

Experiment Audio-Elektronik Sequenzer auf Steckbrett © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 22

Experiment Audio-Elektronik Sequenzer: Baby 10 http: //www. midiwall. com/gear/babyseq/ IC 1 = 4017 © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 23

Experiment Audio-Elektronik Sequenzer © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 24

Experiment Audio-Elektronik Lichtgesteuerter Oszillator © 2008 Schweizerische Gesellschaft für Mechatronische Kunst 25

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