Wie entstehen elektronische Musikgrußkarten?

Ich erinnere mich, dass es vor langer Zeit, als ich ein Kind war (in den 80ern), einige elektronische Grußkarten gab, die beim Öffnen über einen kleinen piezoelektrischen Lautsprecher anfingen, einfache Melodien zu spielen.

Ein kurzer Blick auf die Platine zeigt einen kleinen schwarzen Chip und einige Schaltkreise unter:

Ich möchte wissen, wie der kleine schwarze Chip implementiert ist? (Es sind niemals Informationen oder Aufkleber darauf geschrieben.)

Wird der Chip mit der gleichen Technologie wie moderne Mikroprozessoren hergestellt (CMOS-Technologie, jedoch mit einem sehr großen nm-Prozess, da die Größe hier kein Problem darstellt?)

Ich bin auch verwirrt über die Tatsache, dass es keine crystal oscillatoroder keine capacitorauf der Platine gibt, was nützlich gewesen sein könnte, um die Rechteckwellen für den Sprecher zu erzeugen.

Diese Soundchips waren und sind eine Kreation der Seiko / Epson Corporation oder einer ihrer Tochtergesellschaften. Es war ein Spin-off-Produkt aus den extrem stromsparenden CMOS-Prozessen, die sie für das Uhrengeschäft entwickelt haben. Das Design des IC selbst ist eigentlich ein 4bit uProcessor mit Masken-ROM für die verschiedenen "Tunes". Sie lieferten auch teurere OTP (EEPRom) -basierte Geräte zum Experimentieren, bevor die Maske gewechselt wurde.

Ich bin mir sicher, dass es eine Reihe von Unternehmen gibt, die diese herstellen könnten, und die Suche nach "Grußkarten-Musikchips" zeigt viele Shenzhen-Referenzen.

Sie werden als KGD (Known Good Die) in Waffelpacks gekauft und dann auf die Leiterplatte geklebt, mit den Pads verbunden und mit Epoxidharz überzogen. Ich bin mir sicher, dass Sie sie jetzt in ein paar Tagen mit Bump Bonds bekommen könnten.

Das Volumen dieser Karten war hoch genug, um einen kundenspezifischen Chip zu rechtfertigen. Der Herstellungsprozess wird "Chip on Board" oder oft nur COB genannt. Der bloße Siliziumchip wird direkt auf die Leiterplatte montiert und dann mit einem Klecks Epoxidharz überzogen, um ihn zu schützen. Bei hohen Stückzahlen ist dies billiger als die Verwendung eines verpackten Chips.

Wenn dies ein kundenspezifischer Chip war, enthält er wahrscheinlich ein ROM und einen kleinen Sequenzer zum Lesen der Sound-Samples, dann wahrscheinlich einen PWM-Generator, um eine offene Audio-Schleife der Klasse D zu erzeugen. Das sind nur Vermutungen von meiner Seite, aber es wäre der erste Ansatz, den ich untersuchen würde, wenn ich die Aufgabe hätte, mir so etwas auszudenken. Vor allem muss es billig sein. Die Klangqualität ist kein großes Problem. Der Lautsprecher muss so klein und billig sein, dass er den Qualitätsfaktor einschränkt. Sie möchten, dass die Abtastrate gerade hoch genug ist, um nicht zu viel Quantisierungsrauschen zu verursachen. Es muss nur ein paar Minuten arbeiten, dann wird es trotzdem geworfen.

Sie werden feststellen, dass die Karte vier Dinge enthält.

1 kleine Batterien

2 der schwarze Fleck (die Elektronik)

3 ein grober Schalter, der zwischen Kontakten gleitet

4 ein billiger und fieser lautsprecher

Der Chip wird eingeschaltet, wenn die Batterien über die Schaltkontakte mit Strom versorgt werden.

Der schwarze Fleck ist ein Epoxidharz, das einen kleinen integrierten Schaltkreischip bedeckt, der über Drähte mit der Leiterplatte verbunden ist. Dies ist genau das, was Sie normalerweise von einem "normalen" IC-Chip mit Beinen erwarten würden. Nur mit dem Chip auf der Platine ist es billiger und kleiner.

Der Chip benötigt keine Kondensatoren oder xtals, da er einen internen Oszillator hat (genau wie viele seiner größeren Brüder).

Es teilt im Wesentlichen diese Frequenz und folgt einem einfachen Programm zur Tonausgabe. Durch die Verwendung von PWM (Pulsweitenmodulation) können Sprache und andere "Geräusche" erzeugt werden.