VCO untuk synth V / Octave dan pasokan baterai?

8

Sudah menjadi impian saya untuk membangun synthesizer analog selama beberapa tahun.

Saat ini saya telah membangun VCO berdasarkan timer 555, yang saya tahu umumnya tidak memiliki respons frekuensi yang akurat tanpa banyak sirkuit tambahan.

555 VCO

Saya juga membangun VCO berdasarkan pada op-amp LM358. Ini sepertinya terdengar lebih baik dan lebih stabil.

358 VCO

Banyak desain VCO yang saya temukan di internet cukup rumit untuk dibuat dan membutuhkan catu daya + -12v. Berikut ini contoh yang dirancang untuk dijalankan pada dua baterai 9v terbalik.

358 V / Hz VCO

Apa yang saya cari adalah desain sederhana, bukan komponen dalam jumlah besar, respons frekuensi V / Oktaf dan digerakkan oleh DC dari baterai (atau dua) (dengan rentang frekuensi audio di suatu tempat antara 20Hz-12,5kHz).

Saya juga mempertimbangkan pendekatan DCO, metode Juno menggunakan pembagi yang dapat diprogram untuk mendapatkan frekuensi dari master clock tampaknya sangat menarik.

oscillator music vco blarg
sumber
Berapa rentang frekuensi? Menyebutkan 555 menyiratkan Anda berbicara tentang kHz, bukan MHz, tetapi Anda tidak pernah mengatakannya.
The Photon
rentang frekuensi audio. baru saja mengedit pertanyaan untuk memasukkan ini.
blarg
1V / oktaf menyiratkan hubungan eksponensial antara tegangan dan frekuensi. Melakukan hal ini dalam domain analog biasanya melibatkan semacam dioda junction, dan butuh sedikit perhatian (dan kompleksitas) untuk membuat sirkuit seperti itu cukup akurat dan stabil untuk keperluan musik. Bagaimana perasaan Anda tentang "mensimulasikan" fungsi ini dengan mikrokontroler chip tunggal?
Dave Tweed
2
1V per oktaf dengan rentang 20Hz hingga 15KHz adalah tegangan kontrol yang mungkin akan menjadi masalah dengan baterai 9V. Saya tidak mengatakan bahwa Anda tidak dapat menurunkannya tetapi saya mengatakan ini menambahkan sedikit lebih banyak kerumitan dan Anda mencari desain yang sederhana. Linearitas VCO analog sederhana juga sangat buruk terutama jika perlu bentang 9+ oktaf. Saya akan mempertimbangkan pendekatan digital.
Andy alias
1
@JackDamery - sirkuit baru yang Anda tambahkan masih berupa rangkaian Hz linier per volt - Anda tidak dapat menggunakan ini untuk VCO dalam synthesizer - harus oktaf / volt.
Andy alias

Jawaban:

6

Ada alasan mengapa synths analog sebagian besar sudah usang saat ini, dan yang utama adalah bahwa membuat VCO yang baik yang tetap selaras dengan berbagai voltase dan suhu sangat sulit. Saya menyarankan alternatif, pendekatan hybrid.

Gunakan mikrokontroler sederhana, baik dengan DAC bawaan atau audio eksternal DAC, sebagai "osilator" Anda. Input ke MCU dapat berupa tegangan analog ke ADC internal, data MIDI, atau beberapa data digital lainnya. Outputnya akan menjadi gelombang sinus dari frekuensi yang benar. Output kemudian pergi ke sirkuit analog pilihan Anda.

Pastikan untuk menjalankan MCU dari osilator XTAL atau kuarsa nyata dan bukan dari osilator internal. Osilator internal tidak cukup akurat untuk menjaga hal-hal tetap selaras.

Hal keren tentang pendekatan ini adalah Anda dapat dengan mudah menampilkan hal-hal selain gelombang sinus. Persegi, segitiga, gigi gergaji, atau sesuatu "kebiasaan" semudah gelombang sinus. Ini memberi Anda filter analog lebih harmonis untuk dimainkan dan menciptakan suara yang lebih menarik dan berguna. Oh, dan itu daya yang cukup rendah jika dibandingkan dengan cara-cara khas untuk melakukan VCO.

Synth "digital" pertama pada 1980-an menggunakan pendekatan hybrid ini dan benar-benar merupakan kemajuan teknologi utama yang membuat synth memiliki daya tarik pasar yang lebih luas - setidaknya sampai kita memiliki kekuatan pemrosesan untuk melakukannya sepenuhnya dalam domain digital.


sumber
2
Terima kasih atas tanggapan informatif ini. Pendekatan ini sangat menarik, mungkin saya bisa mendapatkan suara yang mirip dengan Korg DW8000? Saya pikir tingkat kesulitan, kurva belajar yang curam dan ketidakpastian adalah bagian dari daya tarik membangun synth analog.
blarg
@JackDamery - jika Anda melewati rute ini, jangan meremehkan ketepatan ADC. Kontrol 3 oktaf dari 1V ke 4V mencakup 36 semitone dan jika Anda menginginkan efek glissando "halus", Anda mungkin ingin mengincar 20 langkah per semitone. Pada ujung bawah spektrum, perubahan semitone akan menjadi perubahan volt sekitar 50mV dan karena itu Anda akan membutuhkan 2,5mV untuk langkah 1/20 semitone. Ini menyiratkan resolusi ADC sekitar 11 bit dan ini hanya untuk VCO tiga oktaf. Go for 16 bit jika Anda bisa.
Andy alias
Saya telah menyelidiki menggunakan perpustakaan ini untuk Arduino sebagai generator bentuk gelombang dan kemudian waveshaping / penyaringan menggunakan sirkuit analog. Sungguh saya lebih suka untuk abstrak generasi bentuk gelombang dari setiap mikrokontroler sekalipun. Apakah saya mengerti dalam tanggapan asli Anda, Anda menyarankan menggunakan tegangan analog untuk memvariasikan frekuensi osilator digital untuk mensimulasikan variasi analog.
blarg
@JackDamery Anda dapat menggunakan cara apa pun yang Anda inginkan untuk mengontrol MCU: MIDI, analog in, I2C, SPI, dll. Itu sepenuhnya terserah Anda, dan tergantung pada bagaimana sistem Anda terlihat. Saya, secara pribadi, akan menggunakan koneksi digital karena saya tidak suka mengacaukan ketidakakuratan sinyal analog, tetapi analog juga bisa bekerja.
Pendekatan lain yang saya ingat pernah lihat di synth plug-board seseorang (sekitar 1989) tetapi tidak pernah digunakan secara pribadi adalah dengan menggunakan mikroprosesor, DAC, dan sampel analog quad dan tahan ("quash") untuk menghasilkan tegangan kontrol untuk empat osilator linear-V / F . Prosesor dapat menggunakan tabel pencarian, menghilangkan kebutuhan untuk konverter eksponensial presisi.
supercat
4

Saya baru saja berhasil membangun VCO. Ini menghasilkan gelombang persegi dan segitiga, dapat dikontrol dengan tegangan (LFO, sequencer, dll) dan mudah dibangun. Lihat artikel ini . VCO ada di halaman 10. Meskipun skematisnya menyiratkan + -15V (30V) saya hanya menggunakan 0-9V. IC adalah LM13700 OTA (penguat transkonduktansi operasional). OTA banyak digunakan dalam synth analog karena kontrol tegangan dapat direalisasikan dengan mudah. OTA adalah sejenis op amp dengan beberapa fitur tambahan. Anda dapat membangun VCO, VCA dan VCF menggunakan IC ini dan dalam artikel-Marston ada contoh skema untuk ketiganya. OTA VCO dari artikel Ray Marston (Nuts & Volts)

alkopop79
sumber
Kirim saya pesan ke alkopop79 di gmail dot com! Saya bisa menguraikan lebih lanjut tentang OTA. Saya sangat merekomendasikan membaca buku 'Op-amp IC sirkuit (mini-notebook Engineer) Forest Mim. LM13700 dapat dibeli murah dari Rapid Online di Inggris (harganya sangat mahal di Ebay!). Menggunakan OTA tidak semudah itu tetapi jauh lebih menyenangkan daripada mikrokontroler! Mereka telah digunakan sejak 70-an di banyak synth.
alkopop79
2

Bagaimana dengan sesuatu seperti AD654 ? Kisaran freq adalah 0-500kHz. Ini merdu dengan pasangan RC, di manaf=V10RC. Jika Anda tidak bisa mendapatkan kisaran dengan benar, Anda selalu dapat memunculkan pembagian-oleh-10 pada output.

Scott Seidman
sumber
Jika Anda mulai mencari sendiri, saya menemukan bahwa untuk frekuensi rendah seperti ini istilah pencarian yang lebih baik adalah "Konverter tegangan ke frekuensi", karena VCO akan menghasilkan perangkat frekuensi yang jauh lebih tinggi
Scott Seidman
Saya melihat ada komunitas bangunan synth kecil. Namun seringkali desain mereka didasarkan pada IC yang sulit usang dan catu daya +/- 15v. AD564 terlihat menarik. Saya mencoba untuk menemukan contoh yang digunakan sebagai VCO.
blarg
Itu adalah VCO. IC ini harus melakukan apa yang Anda inginkan, asalkan Anda tidak memerlukan gelombang sinus, atau sesuatu seperti itu. Baca lembar data dengan hati-hati. Jika Anda ingin rentang input 5v, sepertinya Anda harus menyalakan w / 9v. Saya tidak dapat melihat batasan seberapa cepat input dapat bervariasi, tetapi mereka berbicara tentang IC setelah gelombang dosa 60Hz w / no prob, dan saya menduga itu akan mengikuti jauh lebih baik dari itu.
Scott Seidman
Kedengarannya seperti komunitas synth adalah seperti beberapa komunitas yang pernah saya tangani dalam sains, di mana sirkuit itu dikerjakan bertahun-tahun yang lalu oleh beberapa siswa lulusan berbakat (atau tidak) sejak lama, dan kemudian diserahkan dari mentor ke mentee seperti itu tulisan suci yang halus, tidak pernah diubah. ;)
Scott Seidman
AD654 terlihat seperti bagian yang keren, tetapi memiliki 10% "kesalahan kalibrasi skala penuh". Tidak jelas apa yang berkontribusi terhadap kesalahan ini, tetapi kemungkinan besar variasi dan penuaan chip-ke-chip. Ada juga beberapa halaman datasheet yang membahas kalibrasi.
1

@JackDamery - jika Anda dapat menyarankan sirkuit VCO dengan rel pasokan yang tidak cocok untuk baterai 9V maka mungkin seseorang dapat menyarankan perubahan untuk membuatnya bekerja dari baterai 9V. Tetapi hanya Anda yang tahu arti "sederhana". Selain itu, mungkin lebih mudah untuk menghasilkan rangkaian daya yang memberi +/- 12V dari baterai 9V tetapi perlu diketahui bahwa usia baterai mungkin berkurang.

Juga, Anda sekarang mengatakan Hz / V dalam pertanyaan Anda dan ini, saya tidak berpikir, adalah apa yang Anda butuhkan - Anda perlu menggandakan frekuensi untuk setiap langkah inkremental identik dalam tegangan yang dimasukkan yaitu 1 oktaf per volt seperti yang disebutkan sebelumnya. VCO synth yang tidak melakukan ini terbatas karena Anda tidak dapat "mencampur" output VCO dan mengontrolnya dari tegangan kontrol input yang sama tanpa membuang sampah ke telinga Anda.

Andy alias
sumber
Inilah sirkuit yang saya coba tidak berhasil di +/- 9v menggunakan dua baterai pp3. Saya sangat ingin menyesuaikannya dengan 9v electro-music.com/forum/topic-41483.html
blarg
Ini adalah rangkaian Hz linier per volt dan tidak cocok untuk synthesizer musik. Itu harus Oktaf per volt yaitu frekuensi dua kali lipat untuk setiap kenaikan volt pada input VCO atau dengan kata lain setiap peningkatan semiton dihasilkan oleh peningkatan yang sama pada voltase input - pada 100Hz, semiton yang lebih tinggi adalah 105,9Hz, semiton berikutnya lebih tinggi adalah 112.2Hz - langkah baru menjadi 6.3Hz dibandingkan dengan 5.9Hz untuk langkah pertama.
Andy alias
Sejak itu saya membuatnya bekerja pada +/- 12v dan membangun konverter eksponensial 1v per oktaf untuk kontrol. Kontrol disediakan oleh MIDI ke CV menggunakan Arduino dengan DAC IC.
blarg
@JackDamery Jack yang sangat keren - konverter eksponensial mana yang Anda gunakan?
Andy alias
Terima kasih andy, itu hanya melacak sekitar 3 oktaf meskipun SANGAT analog. Berikut ini adalah klip suara soundcloud.com/dot. Saya menggunakan expo converter yang diilustrasikan di jendela kiri bawah skema ini, tetapi saya harus membuat sub transistor. electro-music.com/forum/phpbb-files/40106vco_954.png
blarg
0

Secara umum, stabilitas adalah masalah besar dengan konverter oktaf ke frekuensi beberapa oktaf yang diperlukan dalam alat musik. Ada banyak sirkuit di luar sana, jadi saya hanya akan membahas perbaikan umum masalah stabilitas.

Anda memerlukan semacam loop umpan balik untuk menyetel osilator secara real time. Anda dapat mengimplementasikannya dalam mikrokontroler kecil yang akan mengukur frekuensi setpoint frekuensi, dan juga akan menghitung frekuensi output osilator. Output penyesuaian MCU dapat diberikan melalui potensiometer digital, atau disuntikkan sebagai tegangan ke rangkaian osilator - semuanya tergantung pada desain osilator.

Alasan saya menyebut osilator "oktaf-ke-frekuensi" adalah karena ini menyiratkan bahwa hubungan VF adalah nonlinier. Tegangan sebanding dengan logaritma frekuensi.

Pasang kembali Monica
sumber
0

Dengan menggunakan transistor NPN / PNP junction / +/- baterai 9 volt sebagai sumber referensi arus konstan / menjadi pembagi tegangan resistif stepped yang sama / tegangan kontrol 1volt / oktaf yang akurat dapat diturunkan. Konversi eksponensial dilakukan oleh dioda / basis 2 Log / atau 1v / oktaf = 12 semitones = 2f.

Baik Sequential Circuits & Oberheim menggunakan pendekatan serupa. ADC digunakan untuk membaca / merekam nilai-nilai pot kontrol / dan kata-kata digital ini disimpan sebagai tambalan program.

VCO '$ / VCF' $ / VC @ '$ yang sebenarnya adalah Curtis Electronics Chips 3310/3320/3330 / dan atau SEM' $ chip yang kurang stabil yang digunakan dalam Nabi 1 & 2 Revisi.

DACS digunakan untuk modulator digital / $ LFO / SAH / Arpeggiatos / Portamento / Summers dll. Ada beberapa cara berbeda untuk melakukannya.

Pertama-tama memutuskan / Aditif atau Subtraktif Synth? Subtraktif beroperasi dengan menggunakan VCF '$ untuk membentuk gelombang / VCA' $ untuk mengontrol ADSR di kedua VCO '$ / Kebanyakan synth awal memiliki fitur untuk menyinkronkan Osilator Suara ini.

Semua didasarkan pada 1 volt / oktaf. Buku yang bagus? Aplikasi Musik Prosesor Mikro ... Hal Chamberlain ... Electro Notes ...

Terlalu banyak sumber untuk dicantumkan di sini. Google itu. Coba Nabi 5 Skema? OBXA / OB-8

Pembagi tegangan top down / pembagi keyboard berbasis eksponensial / non linier / transistor / 1 volt per oktaf. Output CV '$ / Input CV' sama @ 1v / oktaf. Standar.

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

Edward M Caraccioli
sumber