Es war ein Traum von mir, seit einigen Jahren einen analogen Synthesizer zu bauen.
In dieser Zeit habe ich VCOs basierend auf dem 555-Timer gebaut, von denen ich weiß, dass sie im Allgemeinen keinen genauen Frequenzgang ohne viele zusätzliche Schaltkreise haben.
Ich habe auch einen VCO gebaut, der auf dem Operationsverstärker LM358 basiert. Dies scheint besser zu klingen und stabiler zu sein.
Viele VCO-Designs, die ich im Internet gefunden habe, sind ziemlich kompliziert zu bauen und erfordern das + -12V-Netzteil. Hier ist ein Beispiel für eine, die für den Betrieb mit zwei invertierten 9-V-Batterien ausgelegt ist.
Was ich suche, ist ein einfaches Design, nicht viele Komponenten, ein V / Octave-Frequenzgang und Gleichstromversorgung über eine Batterie (oder zwei) (mit einem Audiofrequenzbereich zwischen 20 Hz und 12,5 kHz).
Ich denke auch über den DCO-Ansatz nach. Die Juno-Methode, einen programmierbaren Teiler zu verwenden, um eine Frequenz von einer Hauptuhr zu erreichen, scheint sehr attraktiv zu sein.
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Antworten:
Es gibt Gründe, warum analoge Synthesizer heutzutage weitgehend veraltet sind, und der Hauptgrund ist, dass es sehr schwierig ist, einen guten VCO herzustellen, der über einen weiten Bereich von Spannungen und Temperaturen im Einklang bleibt. Ich schlage einen alternativen, hybriden Ansatz vor.
Verwenden Sie einen einfachen Mikrocontroller, entweder mit integriertem DAC oder externem Audio-DAC, als "Oszillator". Der Eingang zur MCU kann eine analoge Spannung zum internen ADC, zu MIDI-Daten oder zu anderen digitalen Daten sein. Der Ausgang wäre eine Sinuswelle mit der richtigen Frequenz. Der Ausgang geht dann an die analoge Schaltung Ihrer Wahl.
Stellen Sie sicher, dass die MCU von einem echten XTAL- oder Quarzoszillator und nicht vom internen Oszillator betrieben wird. Der interne Oszillator ist nicht genau genug, um die Dinge in Einklang zu halten.
Das Coole an diesem Ansatz ist, dass Sie problemlos andere Dinge als Sinuswellen ausgeben können. Quadrat, Dreieck, Sägezahn oder etwas "Brauches" ist genauso einfach wie eine Sinuswelle. Dies gibt Ihren analogen Filtern mehr Harmonische zum Spielen und erzeugt interessantere und nützlichere Klänge. Oh, und es ist ziemlich wenig Strom im Vergleich zu den typischen Methoden, VCOs zu machen.
Die ersten "digitalen" Synthesizer in den 1980er Jahren verwendeten diesen hybriden Ansatz und sind wirklich der wichtigste technologische Fortschritt, der Synthesizer zu einer breiteren Marktattraktivität gemacht hat - zumindest bis wir die Verarbeitungsleistung haben, dies vollständig im digitalen Bereich zu tun.
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Ich habe gerade erfolgreich einen VCO gebaut. Es erzeugt Rechteck- und Dreieckswellen, kann mit Spannung (LFO, Sequenzer usw.) gesteuert werden und ist einfach zu bauen. Lesen Sie diesen Artikel. Der VCO befindet sich auf Seite 10. Obwohl das Schema + -15 V (30 V) impliziert, habe ich nur 0-9 V verwendet. Der IC ist ein LM13700 OTA (Operational Transconductance Amplifier). OTAs werden häufig in analogen Synthesizern verwendet, da die Spannungssteuerung leicht realisiert werden kann. Ein OTA ist eine Art Operationsverstärker mit einigen zusätzlichen Funktionen. Mit diesen ICs können Sie einen VCO, VCA und VCF erstellen. Im Marston-Artikel finden Sie Beispielschemata für alle drei.
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@JackDamery - Wenn Sie eine VCO-Schaltung mit Versorgungsschienen vorschlagen können, die nicht gut zu einer 9-V-Batterie passt, kann möglicherweise jemand Änderungen vorschlagen, damit sie mit einer 9-V-Batterie funktioniert. Aber nur Sie wissen, wie viel "einfach" bedeutet. Es ist möglicherweise auch einfacher, Stromkreise zu erzeugen, die +/- 12 V aus der 9-V-Batterie liefern. Beachten Sie jedoch, dass die Lebensdauer der Batterie möglicherweise verkürzt wird.
Außerdem sagen Sie jetzt in Ihrer Frage Hz / V, und ich glaube nicht, dass Sie dies benötigen - Sie müssen die Frequenz für jeden identischen inkrementellen Schritt der eingegebenen Spannung verdoppeln, dh 1 Oktave pro Volt, wie zuvor erwähnt. Ein Synth-VCO, der dies nicht tut, ist insofern eingeschränkt, als Sie VCO-Ausgänge nicht "mischen" und von derselben Eingangssteuerspannung aus steuern können, ohne dass Ihnen Müll in die Ohren gerät.
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Im Allgemeinen ist die Stabilität ein großes Problem bei Oktav-Frequenz-Wandlern mit mehreren Oktaven, die in einem Musikinstrument benötigt werden. Es gibt viele Schaltkreise, daher werde ich nur auf die allgemeine Lösung des Stabilitätsproblems eingehen.
Sie benötigen eine Art Rückkopplungsschleife, um den Oszillator in Echtzeit abzustimmen. Sie könnten es in einen kleinen Mikrocontroller implementieren, der die Frequenzsollspannung misst und auch die Ausgangsfrequenz des Oszillators zählt. Der Einstellausgang der MCU kann über digitale Potentiometer bereitgestellt oder als Spannung in die Oszillatorschaltung eingespeist werden - alles hängt vom Design des Oszillators ab.
Der Grund, warum ich den Oszillator "Oktave-Frequenz" nenne, ist, dass er impliziert, dass die VF-Beziehung nichtlinear ist. Die Spannung ist proportional zum Logarithmus der Frequenz.
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Durch Verwendung eines Transistor-NPN / PNP-Übergangs / +/- 9-Volt-Batterie als Konstantstrom-Referenzquelle / in einen gleichstufigen Widerstandsspannungsteiler / kann eine genaue Steuerspannung von 1 Volt / Oktave abgeleitet werden. Die exponentielle Umwandlung erfolgt durch die Dioden / Basis 2 Log / oder 1v / Oktave = 12 Halbtöne = 2f.
Sowohl Sequential Circuits als auch Oberheim verwendeten ähnliche Ansätze. Ein ADC wurde verwendet, um Werte der Kontrolltöpfe zu lesen / aufzuzeichnen und diese digitalen Wörter als Programmfelder zu speichern.
Die tatsächlichen VCO '$ / VCF' $ / VC @ '$ waren Curtis Electronics Chips 3310/3320/3330 / und / SEM' $ ein weniger stabiler Chip, der in Revision 1 & 2 Prophets verwendet wurde.
DACS wurden für digitale Modulatoren / LFO $ / SAH / Arpeggiatos / Portamento / Summers usw. verwendet. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu tun.
Zunächst entscheiden / Additive oder subtraktive Synth? Ein Subtraktiv arbeitet mit VCF '$, um die Wellen zu formen / VCA' $, um ADSR auf beiden VCO '$ zu steuern. Die meisten frühen Synthesizer hatten eine Funktion zum Synchronisieren dieser Sprachoszillatoren.
Alle basierten auf 1 Volt / Oktave. Ein gutes Buch ? Musikalische Anwendungen von Mikroprozessoren ... Hal Chamberlain ... Electro Notes ...
Zu viele Quellen, um sie hier aufzulisten. Google es. Versuchen Sie Prophet 5 Schematics? OBXA / OB-8
Top-Down-Spannungsteiler / exponentielle / nichtlineare / transistorbasierte Tastaturteiler / 1 Volt pro Oktave. Ausgangs-CV '$ / Eingangs-CV' gleich @ 1V / Oktave. Standard.
http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/Voltage-controlled-oscillator-VCO-circuit-with-a-555-timer.php
https://drive.google.com/file/d/0B23HmiX6RdPbVVVCOUhpS05lNDg/view?usp=drivesdk
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