Wprowadzenie
Od dłuższego czasu nosiłem się z zamiarem przerobienia jakiegoś małego, taniego syntezatorka. Miałem niezwykłą ochotę posiąść małe, bateryjnie zasilane urządzenie z wbudowanym głośnikiem, na którym mógłbym sobie pograć w wolnych chwilach. Początkowo chciałem dokonać prostego circuit-bendingu, jednak często mierne wyniki tego rodzaju operacji zniechęciły mnie już na wstępie. Postanowiłem podmienić układ syntezy na coś nieco poważniejszego. Poszukiwałem czegoś niewielkiego, o nierozbudowanym interfejsie i klasycznym brzmieniu. Wybór padł na Mooga Prodigy (rozważałem także Rogue). Nie jest to zwyczajny klon - posiada wiele możliwości niedostępnych w oryginalnym urządzeniu. Zmiana wnętrza Yamahy z cyfrowego na analogowy pociągnęła za sobą zmianę układu zasilania, jak również obsługi klawiatury. Budowa trwała ok. 10 miesięcy, a projekt został ochrzczony nazwą „Prodiż”.
Kilka słów o dawcy (Yamaha PSS-50):
Długo poszukiwałem właśnie tego konkretnego modelu – posiada on płaski, uniesiony panel przedni, minimalną ilość przetłoczeń i sporo miejsca wewnątrz. Nie da się ukryć, że to zabawka dla dzieci. 100 predefiniowanych brzmień, 22 rytmy perkusyjne, brak jakiegokolwiek wpływu na brzmienie (poza głośnością). Nie wyróżnia się niczym spośród wielu tego typu, produkowanych w latach 80-tych urządzeń. Syntezatorek udało się zakupić za 20 zł na bazarze, bez zasilacza i z brakującymi paroma przyciskami (za to z klapką na baterie!). Syntezator posiada nie najtragiczniejszą klawiaturę mini o zakresie 2,5 oktawy (jakości mniej więcej Korga Microkorga).
Charakterystyka Yamahy PSS-50:
- polifoniczny - 4 głosy,
- tor syntezy – cyfrowy, synteza FM, 2 operatory,
- wbudowany głośnik 0,8W,
- zasilanie – sieciowe 220 V) lub bateryjne (6x AA),
- wymiary i waga: 490 x 170 mm, 1,1 kg (bez baterii).
Parę słów o pierwowzorze:
Moog Prodigy produkowany był w latach 1979-1984. Był to, przeznaczony dla początkujących, dosyć prosty syntezator dźwięku. Jest to konstrukcja całkowicie analogowa, brzmieniem ponoć najbardziej zbliżona klasycznego Mooga Minimooga. "Na papierze" wygląda dosyć przeciętne jak na dzisiejsze standardy, jednak jego unikalne brzmienie zagwarantowało mu miejsce w historii elektronicznych instrumentów muzycznych. Wśród zespołów go używających byli: Astral Projection, Fatboy Slim, Depeche Mode, 808 State, Prodigy (od nazwy syntezatora pochodzi nazwa zespołu), Moloko, Trent Reznor, Rammstein, Massive Attack i wiele innych. Dobrze zachowane sztuki kosztują pomiędzy 1000-1500 dolarów, co czyni zakup dość nieopłacanym – za tą cenę można kupić sporo nowoczesnych analogów.
Charakterystyka syntezatora Moog Prodigy:
- monofoniczny,
- tor syntezy – analogowy, synteza substraktywna:
2x VCO – przebiegi: piła, trójkąt, prostokąt, z możliwością synchronizacji,
1x VCF – dolnoprzepustowy, -24dB/oct, samooscylujący,
1x LFO – przebiegi: trójkąt, prostokąt,
2x ADS(R) – dla obwiedni amplitudy i filtra,
- zasilanie – sieciowe (220 V),
- wymiary i waga – 690 x 480 mm, 16 kg.
Trudno spotkać mocno zmodyfikowanego Mooga Prodigy, z tego, co widziałem, mój egzemplarz jest w ścisłej czołówce pod tym względem (o ile nie najlepszy, że tak skromnie powiem). Inspirowałem się możliwościami urządzeń: Moog Micromoog, Source, Rogue, z nowszych - Sub Phatty oraz Minitaur. Modyfikacje obejmują:
- rozszerzenie zakresu tonalnego obu generatorów (o oktawę niżej) – OSC1 osiąga ok. 40 Hz, OSC2 ok. 80 Hz.
- rozszerzenie zakresu oscylacji dla LFO,
- dodanie modulacji PWM dla przebiegów prostokątnych,
- dodanie generatora szumu białego,
- dodanie suboscylatora (-1 lub -2 oktawy) dla VCO2 (osiąga do ~20 Hz przy nastawie -2 oktawy),
- dodanie układu przesterowania filtra (działa cuda w połączeniu z obwiednią amplitudy),
- zwiększenie ilości celów modulacji dla LFO i generatorów obwiedni,
- OSC2 może sterować częstotliwością odcięcia filtra,
- dodanie konwertera sygnału wyzwalającego obwiednię (Moog stosował mało popularny standard S-trigger, konwerter pozwala na użycie V-trigger),
- zrezygnowałem z „pokrętła” „modulation wheel” - zostało zastąpione potencjometrami.
Odrzucone modyfikacje (głownie ze względu na brak miejsca na panelu przednim):
- synchronizacja OSC2 z LFO,
- możliwość modulacji częstotliwości OSC1 z generatora obwiedni,
- zewnętrzne wejścia CV dla PWM dla OSC2,
- modulacja krzyżowa generatorów,
- zewnętrzne wejście synchronizacji OSC2,
- sterownik klawiatury matrycowej miał zawierać arpegiator oraz prosty sekwencer.
Problemy z budową starych syntezatorów na podstawie schematów
Dostępne schematy urządzeń z lat 70-80 to w 100% skany, czasami słabej jakości. Często (o ile nie zawsze) są rysowane ręcznie. Notorycznie zdarza się, że zapis „uF” jest nierozróżnialny od „nF”, z winy skanowania brakuje także kropek w wartościach elementów (4.7nF czy 47nF ?). Zdarzą się nieoznakowanie układy scalone, pomylone oznaczenia ich pinów i błędne połączenia lub ich brak. Czasami na schematach brakuje elementów, które są umieszczone na PCB. Spotkałem się także z błędnym symbolem tranzystora (PNP zamiast NPN) połączonym z brakiem typu elementu. Biorąc pod uwagę, że niektóre układy scalone kosztują ponad 100 zł (i nie posiadają zamienników), błędy w schemacie mogą wiele kosztować. Bardzo przydają się zdjęcia PCB oryginalnych urządzeń, tych jednak w internecie często nie ma. Tu zaczynają się poszukiwania ludzi, którzy zechcą rozebrać swoje urządzenia i porobić zdjęcia, co trwa czasem kilka miesięcy. Po zbudowaniu urządzenia, nie wiadomo jednak, czy działa ono poprawnie – wiadomo jedynie, że wydaje dźwięk. Tu zaczyna się szukanie próbek nagrań oryginalnych urządzeń i dostrajanie układu. Przy odrobinie dobrej woli, rezultat prac może być lepszy od oryginału.
Problemy z odtworzeniem Mooga Prodigy:
- brak zamienników dla niektórych elementów (np. potencjometr odwrotnie logarytmiczny 2M),
- brak 4 kondensatorów na schemacie (wartości i położenie wydedukowałem z PCB),
- koszmarne wartości użytych rezystorów (szereg E96),
- użycie klawiatury typu „2-bus” – w skrócie mówiąc: pod każdym klawiszem są 2 styki (2 magistrale) - naciśnięcie klawisza powoduje zwarcie jednego styku, po ok. 10 ms zwierany jest następny styk; zachowanie to zasymulowałem za pomocą osobnego układu, obsługującego jednocześnie klawiaturę matrycową z Yamahy PSS-50,
- koszmarna procedura strojenia generatorów (4 trymery / generator),
- mała obudowa Yamahy spowodowała, że musiałem zrezygnować z niektórych modyfikacji.
Pozytywne i pocieszające aspekty:
- doskonały opis w instrukcji serwisowej,
- elementy unikalne za granicą są bez problemu dostępne w Polsce.
Konstrukcja urządzenia
Obudowa
Jak wspomniałem, dawcą obudowy została Yamaha PSS-50. Została z niej usunięta cała elektronika oraz panel przedni z przyciskami. Resztki nadruków usunąłem papierem ściernym, zaszpachlowałem zbędne otwory, usunąłem niektóre mocowania wewnątrz. Obudowa została odtłuszczona i pomalowana czerwoną farbą akrylową i zabezpieczona przezroczystym półmatem.
Panel przedni został zrobiony z 2 mm anodowanej blachy aluminiowej, nadruk to kalkomania zabezpieczona lakierem i utrwalona w wysokiej temperaturze. Projekt panelu wzorowany jest na Moogu Sub Phatty. W stosunku do innych syntezatorów starałem się poprawić spójność i logiczność opisów. Sporo uwagi poświęciłem ergonomii panelu przedniego (na pewno więcej niż 90% producentów popularnych instrumentów).
To głównie skomplikowany i narzucony kształt obudowy odpowiadał za czas budowy (10 miesięcy). Rozmiar największej płytki zależał od rozmiaru obudowy oraz projektu panelu przedniego. Projekt panelu zależał od możliwości syntezatora, od których zależał także rozmiar płytki (im więcej możliwości, tym bardziej skomplikowany układ). Aby przetestować wszystkie opcje, zbudowałem w pełni działający prototyp syntezatora. Chciałem „upchnąć” w urządzeniu maksymalnie dużo i mam wrażenie że nieco zapętliłem się podczas projektowania. O wiele prościej byłoby zrobić obudowę od podstaw, chciałem jednak uzyskać „tani efekt lat '80” połączony z „wilkiem w owczej skórze”. W pewnym momencie zrobiło się zbyt poważnie (zbudowałem komorę lakierniczą na balkonie i takie tam) i projekt przewidziany na 2 miesiące zajął 10.
Nagłośnienie
Oryginalna Yamaha używała głośnika o średnicy 68 mm i mocy 0,8 W. Postanowiłem zastąpić go czymś mocniejszym – niestety znalezienie pasującego głośnika o zbliżonej (takiej samej lub mniejszej) średnicy było niemożliwe – oryginalny głośnik jest bardzo płytki i obudowa była zaprojektowana dokładnie pod niego. Próbowałem zastosować 2 głośniki 25 mm firmy Veco (na papierze ich parametry wyglądały znakomicie), jednak brzmiały gorzej niż Yamaha. W końcu wykorzystałem oryginalny głośnik napędzany wzmacniaczem cyfrowym 3 W.
Elektronika
Układ zawiera 4 główne elementy:
- moduł brzmieniowy syntezatora (największa płytka),
- moduł obsługi klawiatury matrycowej,
- wzmacniacz cyfrowy,
- moduł zasilania – 2 przetwornice (+5 V, +/- 12 V).
Moduł brzmieniowy
Schemat zaczerpnąłem z instrukcji serwisowej dla Mooga Prodigy 336BX o numerze seryjnym powyżej 4160. Maksymalne wymiary płytki mogły wynosić 80x200 mm, nie mogłem zatem pozwolić sobie na zbytnią rozrzutność w projektowaniu. PCB oryginalnego Mooga mieściła jeszcze potencjometry i przełączniki, a jej szerokość wynosiła ponad 500 mm. Stąd też decyzja o łączeniu PCB z potencjometrami za pomocą przewodów. Tworzenie osobnej płytki z przełącznikami dla panelu przedniego, dla jednostkowej produkcji, byłoby stratą czasu i w tym przypadku niewiele by wniosło.
Wszystkie potencjometry to Alpha Taiwan 16 mm z osłoną przeciwpyłową, za wyjątkiem liniowego 5M (udało mi się kupić jakiegoś starego leżaka z osią 4 mm). Kółko „pitch bend” udało mi się pozyskać od znajomego. Do połączenia panelu z PCB zużyłem ok. 30-35 m przewodu.
Moduł obsługi klawiatury matrycowej
Zadaniem układu jest odczytanie, który przycisk na klawiaturze został wciśnięty i wygenerowanie sygnału ustalającego częstotliwość pracy generatorów (CV) oraz sygnału wyzwalającego generatory obwiedni (TRIGGER). Układ zrealizowano na mikrokontrolerze ATmega8, jako przetwornik C/A wykorzystano 5-bitową drabinkę R2R na rezystorach 0,1% - rozdzielczość 5 bitów jest tu całkowicie wystarczająca, ponieważ generowane jest jedno z 32 napięć z zakresu 0-2,666 V. Maksymalny czas odpowiedzi układu, po naciśnięciu przycisku, wynosi 1 ms, osiągana dokładność napięcia CV odpowiada +/- 2 centom.
Wzmacniacz cyfrowy
To tani moduł wzmacniacza 2x 3W opartego na układzie PAM8403, umieszczony został blisko gniazda wyjściowego. Jego zadaniem jest wysterowanie głośnika Yamaha o mocy 0,8 W. Pobór prądu nie przekracza 30 mA przy umiarkowanej głośności.
Moduł zasilania
Wytwarza napięcia zasilające +5 V, +12 V, -12V. Wykorzystano przetwornicę Traco Power +5V, 1A oraz Mean Well +/- 12 V, 2x 230 mA. Oryginalny Moog używał stabilizatorów 7812, 7912, a ponieważ ważne było dla mnie zasilanie bateryjne, wolałem skorzystać z gotowych przetwornic. Napięcie zasilania modułu może wynosić +9 – 18 V, pobór prądu wynosi 450 mA przy zasilaniu +12 V (sam układ podgrzewania generatorów pobiera ok. 1,5 W). Układ zasilania został maksymalnie oddalony od sekcji generatorów audio modułu syntezatora. Syntezator może korzystać z 8 baterii AA lub zasilacza sieciowego +12V DC. Na zasilaniu bateryjnym urządzenie działa ok. 4-5 godzin. Oryginalny koszyk na baterie mieścił tylko 6x AA, zamontowałem więc dodatkowy na 2x AA.
Podsumowanie
Czy to ma sens?
Finansowy – raczej przeciętny. Nakład pracy był na tyle duży, że w tym czasie zarobiłbym na oryginalnego Prodigy. Nie miałbym jednak serca, by go modyfikować (wiercić i dziurawić), a bardzo mi na tym zależało, gdyż uważam, że celowo zmarnowano potencjał tego syntezatora.
Kosztorys:
Yamaha PSS-50 – 20 zł
Lakiery, farby – 40 zł
Panel przedni, kalkomania – 30 zł
Potencjometry – 70 zł
Przełączniki obrotowe – 60 zł
Gałki – 50 zł
Przełączniki hebelkowe – 25 zł
Gniazda (Jack, zasilające) – 20 zł
Układ zasilania (przetwornice, drobnica) – 80 zł
PCB modułu dzwiękowego – 200 zł
Kondensatory, rezystory, IC, podstawki – 150-200 zł
Przewody (30 – 35 metrów) – 25 zł
Koszyk na baterie, złącza IDC, BLC, płytki uniwersalne, LEDy, dystanse – 25 zł
Pokrętło „pitch bend” (uszkodzone) - 2 piwa
Koszty przesyłek części – 40 zł
Razem: około 900 zł
Charakterystyka syntezatora Prodiż:
- monofoniczny,
- tor syntezy – analogowy, synteza substraktywna:
2x VCO – przebiegi: piła, trójkąt, prostokąt z PWM, szum biały, z możliwością synchronizacji,
1x suboscylator (przebieg prostokątny),
1x VCF – dolnoprzepustowy, -24dB/oct, samooscylujący,
1x LFO – przebiegi: trójkąt, prostokąt,
2x ADS(R) – dla obwiedni amplitudy, filtra oraz jako źródło modulacji generatorów.
- wbudowany głośnik 0,8W, wzmacniacz cyfrowy 3W
- zasilanie – sieciowe 230 V) lub bateryjne (8x AA),
- wymiary i waga: 490 x 170 mm, 1,8 kg (bez baterii)
Zdjęcia gotowego urządzenia
Próbka dźwięku
Nagranie bez dodatkowych efektów.
Cool? Ranking DIY
.
).
