¿Cómo se hacen las tarjetas de felicitación musicales electrónicas?

Recuerdo que hace mucho tiempo, cuando era niño (en los años 80) había algunas tarjetas de felicitación electrónicas que, cuando se abren, comienzan a reproducir melodías simples a través de un pequeño altavoz piezoeléctrico.

Un vistazo rápido al tablero revela un pequeño chip negro y algunos circuitos debajo:

Me gustaría saber cómo se implementa el pequeño chip negro. (Nunca hay ninguna información o etiqueta escrita en él).

¿El chip está hecho con la misma tecnología que los microprocesadores modernos (tecnología CMOS, pero con un proceso de nm muy grande ya que el tamaño aquí no es un problema?)

También estoy sorprendido por el hecho de que no es crystal oscillatoro capacitoren el tablero, que podría haber sido útil para generar las ondas cuadradas para el altavoz.

Estos chips de sonido fueron y siguen siendo una creación de Seiko / Epson Corporation o una de sus subsidiarias. Fue un producto derivado de los procesos CMOS de extremadamente baja potencia que desarrollaron para el negocio de los relojes. El diseño del propio IC es en realidad un uProcessor de 4 bits con ROM de máscara para las diferentes "melodías". También proporcionaron unidades basadas en OTP (EEPRom) más caras para la experimentación antes de cambiar la máscara.

Estoy seguro de que hay varias compañías que podrían hacer esto y las búsquedas en "chip de música para tarjetas de felicitación" muestran muchas referencias de Shenzhen.

Se compran como KGD (Die Good Good Die) en paquetes de waffles y luego se pegan al PWB (PCB), se unen por cable a las almohadillas y se cubren con epoxi. Estoy seguro de que hoy en día podrías conseguirlos con bonos de choque.

El volumen de estas tarjetas era tan alto que probablemente justificaba un chip personalizado. El proceso de fabricación se llama "chip on board" o, a menudo, solo COB. El chip de silicio desnudo se monta directamente en la placa de circuito, luego se aplica una gota de epoxi para protegerlo. En grandes volúmenes, esto es más barato que usar un chip empaquetado.

Si se trataba de un chip personalizado, probablemente contenga una ROM y un pequeño secuenciador para leer las muestras de sonido, y luego probablemente un generador PWM para hacer un bucle abierto de audio de clase D. Esas son solo conjeturas de mi parte, pero sería el primer enfoque que investigaría si tuviera la tarea de llegar a algo como esto. Sobre todo, tiene que ser barato. La calidad del sonido no es un gran problema. El altavoz debe ser tan pequeño y barato que será el factor limitante de la calidad. Desea que la frecuencia de muestreo sea lo suficientemente alta como para no agregar demasiado ruido de cuantización. Solo tiene que funcionar durante unos minutos, luego se arrojará de todos modos.

Notarás que la tarjeta tiene cuatro cosas.

1 pilas pequeñas

2 la mancha negra (la electrónica)

3 un interruptor crudo que se desliza entre contactos

4 un altavoz barato y desagradable

El chip se enciende cuando se conecta la energía de las baterías a través de los contactos del interruptor.

La gota negra es una resina epoxi que cubre un pequeño chip de circuito integrado conectado a la PCB con cables. Este es exactamente el mismo tipo de cosas que normalmente esperaría en un chip IC 'normal' con patas. Simplemente usando el chip unido al tablero es más barato y más pequeño.

El chip no requiere condensadores o xtals porque tiene un oscilador interno (al igual que muchos de sus hermanos mayores).

Básicamente divide esta frecuencia y sigue un programa simple para emitir sonido. Mediante el uso de PWM (modulación de ancho de pulso) puede crear voz y otros 'sonidos'.