Producir diferentes tipos de tonos usando el temporizador 555

En primer lugar, si está tratando de hacer algo musicalmente interesante con el temporizador 555, lo mejor que puede hacer es echar un vistazo a la consola Atari Punk .

En cuanto a las preguntas: un temporizador 555 en realidad produce dos formas de onda fácilmente accesibles: una onda cuadrada y una onda pseudo-triangular. Veamos el circuito astable:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Ejecutar una simulación transitoria del circuito nos da lo siguiente:

La forma de onda pseudotriangular que se observa aquí proviene del filtrado de la onda cuadrada para producir un tono más "puro", eliminando el contenido de alta frecuencia de la onda cuadrada y acercándolo a una onda sinusoidal. En la síntesis musical, esto se conoce como síntesis sustractiva, ya que elimina el contenido de la señal para producir la salida, aquí lograda por el filtro de paso bajo del subcircuito RC. (Tenga en cuenta que esto no se puede escuchar directamente sin almacenamiento en búfer porque cambiar la impedancia arruina el oscilador).

Para llegar a una onda sinusoidal, tendría que tener un filtro de orden superior justo por encima de la fundamental de la onda cuadrada para eliminar todos los armónicos. Esto sería un desafío para un sintetizador ya que los cambios fundamentales y, por lo tanto, el filtro también tendría que cambiar la frecuencia de corte, lo cual es un desafío para el diseño.

1. Una respuesta directa a su pregunta sobre cómo obtener una onda sinusoidal sería apilar varias etapas RC en serie y eso filtraría la salida lo suficiente como para producir algo cercano a un seno. Es posible que necesite un búfer (por ejemplo, de un amplificador operacional) primero.

^{simular este circuito}

El esquema anterior da el siguiente resultado: ¡ Esta no es una onda sinusoidal perfecta, pero está mucho más cerca que el "triángulo"! El circuito consta de tres etapas de un filtro RC de paso bajo que forman un filtro de tercer orden. Para calcular el corte del filtro RC, simplemente use

$$f_\mathrm{c} = \frac{1}{2 \pi R C}$$ Para un corte de 132 Hz, podría usar un capacitor de 10n con una resistencia de 120k, pero puede modificar los valores según lo que tenga disponible y la precisión que necesite.

2. Para crear señales más complejas, necesita técnicas de síntesis más sofisticadas. A menudo, estos son más fáciles de implementar en el software, ya que para generar la forma de onda a la que hace referencia, simplemente podría dibujarla en un sintetizador de tabla de ondas. Crear esa forma de onda exacta en hardware (sin un microcontrolador o similar) sería difícil, pero podría hacerse con un análisis de la respuesta de frecuencia y alguna aproximación utilizando una técnica de síntesis adecuada (por ejemplo, modulación de amplitud, modulación de frecuencia).

Finalmente, si yo fuera usted y estuviera tratando de construir un sintetizador básico usando temporizadores 555, buscaría combinar osciladores y filtros. Tomando un solo 555 y controlando el tono (continuamente) y mezclándolo con un segundo oscilador, puedes crear algunos sonidos extraños. Busque cómo hacer un búfer y un amplificador sumador con un amplificador operacional y podrá hacer una gran cantidad de sonidos diferentes.

¡Buena suerte!