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PROGETTO E REALIZZAZIONE DI UNO STRUMENTO MUSICALE THEREMIN Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Università

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Presentazione sul tema: "PROGETTO E REALIZZAZIONE DI UNO STRUMENTO MUSICALE THEREMIN Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Università"— Transcript della presentazione:

1 PROGETTO E REALIZZAZIONE DI UNO STRUMENTO MUSICALE THEREMIN Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Università degli Studi di Pavia Relatore: Prof.ssa Carla VACCHI Correlatore: Dott. Daniele SCARPA Elaborato di Laurea di Nicola CODEGA Anno Accademico

2 -Che cosè un Theremin?- Strumento musicale elettronico analogico ideato nel 1920 dal fisico russo Lev Sergeevič Termen (Leon Theremin); Viene suonato attraverso luso di due antenne. Regola la nota emessa Regola il volume della nota

3 -Principio fondamentale di funzionamento- Principio eterdinamico: una mano o un qualsiasi oggetto, posto in prossimità di unantenna, rappresenta una capacità inserita tra il nodo del circuito a cui è collegata lantenna e massa. Come viene sfruttato questo effetto in modo da variare la nota di uno strumento musicale?

4 -Il suono- Il suono delle note può essere rappresentato come unoscillazione sinusoidale meccanica del mezzo che lo trasporta. Nel caso di strumenti elettronici, esso deriva necessariamente da una variabile elettrica (tensione o corrente) oscillante. Circuiti che realizzano questi segnali sono detti, appunto, oscillatori.

5 -Oscillatori armonici-

6 -Oscillatori armonici (2)- Obiettivo delloscillatore è quello di autosostenere il segnale che circola nellanello, con segnale nullo allingresso. Quindi, quando allinterno dellanello si genera un segnale sinusoidale… …esso deve continuare a presentarsi, anche se lingresso è assente. criterio di Barkhausen

7 -Principio di funzionamento- Come sfruttare leffetto eterdinamico in modo che si riesca a variare la nota di uno strumento musicale? In generale, per quanto riguarda gli oscillatori armonici: i componenti che costituiscono la rete di feedback f sono realizzati con capacità e induttanze; la frequenza di oscillazione dipende da questi valori.

8 -Principio di funzionamento- OSCILLATORE Come sfruttare leffetto eterdinamico in modo che si riesca a variare la nota di uno strumento musicale? Avvicinare/allontanare la mano dallantenna equivale a presentare una capacità aggiuntiva e variabile: di conseguenza varia anche la frequenza di oscillazione delloscillatore armonico.

9 -Theremin: discussione iniziale- la banda udibile va da circa 20 Hz a 20 kHz; costruire oscillatori che presentano queste frequenze vorrebbe dire utilizzare capacità/induttanze di valore elevato; è più semplice allora costruire due oscillatori ad alta frequenza, miscelare le due sinusoidi create e filtrarle passa-basso.

10 -Theremin: discussione iniziale- Definiti due segnali sinusoidali (con fase iniziale nulla per semplificare) è più semplice allora costruire due oscillatori ad alta frequenza, miscelare le due sinusoidi create e filtrarle passa-basso.

11 -Theremin: schema a blocchi- OSCILLATORE VARIABILE OSCILLATORE FISSO MIXER FILTRO PASSA BASSO CONTROLLO VOLUME CASSA ACUSTICA Nel progetto si è deciso di non utilizzare unantenna come controllo del volume, ma si è scelta una soluzione ottica: una fotoresistenza.

12 -Oscillatore?- a sfasamento; a ponte di Wien; Hartley; Clapp; Colpitts; ……………

13 -Oscillatore fisso: Colpitts- Scelto per: forma donda generata priva di componenti armoniche estranee. alte frequenze generabili.

14 -Oscillatore fisso: Colpitts- Scelto per: forma donda generata priva di componenti armoniche estranee. alte frequenze generabili. 1)Blocco amplificatore 2) Condensatori di disaccoppiamento 3) Rete di feedback

15 -Oscillatore variabile: Colpitts- Scelto per: forma donda generata priva di componenti armoniche estranee. alte frequenze generabili. Viene aggiunta lantenna in parallelo a una delle due capacità C1/2 e rappresenterà una variazione del valore di quella capacità.

16 -Theremin: schema a blocchi- OSCILLATORE VARIABILE OSCILLATORE FISSO MIXER FILTRO PASSA BASSO CONTROLLO VOLUME CASSA ACUSTICA

17 -Moltiplicazione di due sinusoidi- Operazionali con slew rate limitato. Necessità di ridurre i segnali di ingresso.

18 -Moltiplicazione di due sinusoidi- Integrato AD633JN della Analog Devices: implementa una moltiplicazione a quattro quadranti; in particolare, esegue loperazione

19 -Theremin: schema a blocchi- OSCILLATORE VARIABILE OSCILLATORE FISSO MIXER FILTRO PASSA BASSO CONTROLLO VOLUME CASSA ACUSTICA

20 Sallen Key guadagno regolabile facilmente con un operazionale retroazionato; due poli coincidenti per attenuare maggiormente le alte frequenze; realizza la funzione di trasferimento -Filtraggio passa basso-

21 Sallen Key: funzione di trasferimento -Filtraggio passa basso- Frequenza di taglio posta a 3kHz, dimensionando le C e le R.

22 -Theremin: schema a blocchi- OSCILLATORE VARIABILE OSCILLATORE FISSO MIXER FILTRO PASSA BASSO CONTROLLO VOLUME CASSA ACUSTICA

23 -Controllo del volume- Soluzione ottica al posto della classica antenna orizzontale: fotoresistenza NSL-19M51 Funzione di trasferimento: Con opportuni valori si ottiene: Fotoresistenza oscurata ha un valore di 20 M Ohm: Vout si annulla; Fotoresistenza illuminata ha un valore di 0 Ohm: Vout=-Vin.

24 -Theremin: schema a blocchi- OSCILLATORE VARIABILE OSCILLATORE FISSO MIXER FILTRO PASSA BASSO CONTROLLO VOLUME CASSA ACUSTICA

25 -Stadio di potenza di uscita- Progetto iniziale: pilotare una cassa passiva da 8 Ohm Necessità di uno stadio che fornisca sufficiente quantità di corrente al carico di bassa impedenza. Progetto finale: si utilizzano delle casse attive che amplificano il segnale in ingresso presentando unalta impedenza.

26 -Layout- - Oscillatori - Mixer - Filtro - Controllo del volume - Stadio di uscita

27 -Immagini-

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