Como são feitos os cartões musicais eletrônicos?

Lembro que há muito tempo, quando eu era criança (nos anos 80), havia alguns cartões eletrônicos que, quando abertos, começam a tocar músicas simples através de um pequeno alto-falante piezoelétrico.

Uma rápida olhada no quadro revela um pequeno chip preto e alguns circuitos sob:

Gostaria de saber como o pequeno chip preto é implementado? (Nunca há informações ou rótulos escritos nele.)

O chip é fabricado usando a mesma tecnologia dos microprocessadores modernos (tecnologia CMOS, mas com um processo nm muito grande, já que o tamanho aqui não é um problema?)

Também estou intrigado com o fato de não haver crystal oscillatorou capacitorno quadro, o que pode ter sido útil para gerar ondas quadradas para o alto-falante.

Esses chips de som foram e ainda são uma criação da corporação Seiko / Epson ou de uma de suas subsidiárias. Foi um produto derivado dos processos CMOS de potência extremamente baixa que eles desenvolveram para o negócio de relógios. O design do IC em si é na verdade um uProcessador de 4 bits com ROM de máscara para as diferentes "músicas". Eles também forneceram unidades mais caras baseadas em OTP (EEPRom) para experimentação antes de trocar a máscara.

Tenho certeza de que existem várias empresas que poderiam fazer isso e as pesquisas no "chip de música para cartões comemorativos" mostram muitas referências de Shenzhen.

Eles são comprados como KGD (Known Good Die) em pacotes de waffle e colados ao PWB (PCB), ligados por cabos às almofadas e cobertos com epóxi. Tenho certeza que hoje em dia você pode obtê-los com bônus.

O volume desses cartões era alto o suficiente para justificar um chip personalizado. O processo de fabricação é chamado de "chip on board", ou frequentemente apenas COB. O chip de silício descoberto é montado diretamente na placa de circuito e, em seguida, uma gota de epóxi é colocada sobre ele para protegê-lo. Em alto volume, isso é mais barato do que usar um chip embalado.

Se esse era um chip personalizado, provavelmente contém uma ROM e um pequeno seqüenciador para ler as amostras de som, provavelmente um gerador PWM para criar um loop aberto de áudio de classe D. Essas são apenas suposições da minha parte, mas seria a primeira abordagem que eu investigaria se tivesse a tarefa de criar algo assim. Acima de tudo, tem que ser barato. A qualidade do som não é um problema. O alto-falante precisa ser tão pequeno e barato que será o fator limitante da qualidade. Você deseja que a taxa de amostragem seja alta o suficiente para não adicionar muito ruído de quantização. Ele só tem que funcionar por alguns minutos e será jogado de qualquer maneira.

Você notará que o cartão tem quatro coisas.

1 pilhas pequenas

2 a bolha preta (a eletrônica)

3 um interruptor bruto que desliza entre contatos

4 um alto-falante barato e desagradável

O chip é ligado quando a energia das baterias é conectada a ele através dos contatos do comutador.

O blob preto é uma resina epóxi que cobre um pequeno chip de circuito integrado conectado à placa de circuito impresso com fios. Este é exatamente o mesmo tipo de coisa que você normalmente esperaria em um chip IC 'normal' com pernas. Apenas usando o chip ligado à placa, é mais barato e menor.

O chip não requer capacitores ou xtals porque possui um oscilador interno (assim como muitos de seus irmãos maiores).

Ele basicamente divide essa frequência e segue um programa simples para emitir som. Ao usar o PWM (modulação por largura de pulso), ele pode criar fala e outros 'sons'.