VCO для синтезатора V / Octave и батареи?

8

Моя мечта - создать аналоговый синтезатор на несколько лет.

За это время я построил VCO на основе таймера 555, который, как я знаю, обычно не имеет точного частотного отклика без большого количества дополнительных схем.

555 VCO

Я также построил VCO на основе операционного усилителя LM358. Кажется, это звучит лучше и будет более стабильным.

358 ГУН

Многие проекты VCO, которые я обнаружил в Интернете, довольно сложны для сборки и требуют питания +12 В. Вот пример одного, предназначенного для работы от двух инвертированных батарей 9В.

358 В / Гц VCO

То, что я ищу, - это простая конструкция, а не огромное количество компонентов, частотная характеристика V / Octave и питание от постоянного тока от батареи (или двух) (с диапазоном звуковых частот где-то между 20 Гц-12,5 кГц).

Я также рассматриваю подход DCO, метод Juno с использованием программируемого делителя для достижения частоты от главных часов кажется очень привлекательным.

oscillator music vco blarg
источник
Какой частотный диапазон? Упоминание 555 подразумевает, что вы говорите о кГц, а не о МГц, но никогда не говорите так.
Фотон
диапазон звуковых частот. только что отредактировал вопрос, чтобы включить это.
blarg
1 В / октава подразумевает экспоненциальную зависимость между напряжением и частотой. Выполнение этого в аналоговой области обычно требует какого-то диодного перехода, и требуется немало усилий (и сложностей), чтобы сделать такую ​​схему одновременно точной и достаточно стабильной для музыкальных целей. Как вы относитесь к «симуляции» этой функции с помощью однокристального микроконтроллера?
Дэйв Твид
2
1 В на октаву в диапазоне от 20 Гц до 15 кГц - это управляющее напряжение, которое, вероятно, будет проблемой для батареи 9 В. Я не говорю, что вы не можете уменьшить его, но я говорю, что это добавляет немного больше сложности, и вы ищете простой дизайн. Линейность простых аналоговых ГУН тоже очень плохая, особенно если они должны охватывать более 9 октав. Я бы рассмотрел цифровые подходы.
Энди ака
1
@JackDamery - новая цепь, которую вы добавили, по-прежнему представляет собой линейную цепь Гц на вольт - вы не можете использовать ее для VCO в синтезаторе - она ​​должна быть октава / вольт.
Энди ака

Ответы:

6

Существуют причины, по которым аналоговые синтезаторы в настоящее время в значительной степени устарели, и главная из них заключается в том, что создание хорошего VCO, который остается настроенным на широкий диапазон напряжений и температур, очень сложно. Я предлагаю альтернативный, гибридный подход.

В качестве «осциллятора» используйте простой микроконтроллер со встроенным ЦАП или внешним аудио ЦАП. Входом в MCU может быть аналоговое напряжение для внутреннего АЦП, MIDI-данные или некоторые другие цифровые данные. На выходе будет синусоида правильной частоты. Затем выходной сигнал поступает на выбранную вами аналоговую схему.

Убедитесь, что MCU работает от реального XTAL или кварцевого генератора, а не от внутреннего генератора. Внутренний генератор не достаточно точен, чтобы держать вещи в тонусе.

Крутая вещь в этом подходе состоит в том, что вы можете легко выводить вещи, кроме синусоидальных. Квадрат, треугольник, пилообразный или что-то «обычное» так же просто, как синусоида. Это дает вашим аналоговым фильтрам больше гармоник для игры и создает более интересные и полезные звуки. Да, и это довольно низкое энергопотребление по сравнению с типичными способами сделать ГУН.

Первые «цифровые» синтезаторы в 1980-х годах использовали этот гибридный подход и действительно являются основным технологическим достижением, благодаря которому синтезаторы стали более привлекательными на рынке - по крайней мере, пока у нас не будет вычислительной мощности, чтобы сделать это полностью в цифровой области.


источник
2
Спасибо за этот информативный ответ. Этот подход очень привлекателен, возможно, я мог бы получить звук, похожий на Korg DW8000? Я думаю, что уровень сложности, крутая кривая обучения и непредсказуемость являются частью привлекательности построения аналогового синтезатора.
blarg
@JackDamery - если вы идете по этому пути, не стоит недооценивать точность АЦП. 3-октавное управление, скажем, от 1 В до 4 В, охватывает 36 полутонов, и если вы хотите получить «плавный» эффект глиссандо, вам, вероятно, нужно стремиться к 20 шагам на полутон. В нижней части спектра изменение полутона будет изменением вольт около 50 мВ, и поэтому вам потребуется 2,5 мВ для шага 1/20 полутона. Это подразумевает разрешение АЦП около 11 бит и только для трехоктавного VCO. Перейти на 16 бит, если вы можете.
Энди ака
Я исследовал использование этой библиотеки для Arduino в качестве генератора сигналов, а затем формировал / фильтровал волны с использованием аналоговых схем. Правда, я бы предпочел абстрагировать генерацию сигнала от любого микроконтроллера. Должен ли я понять, что в вашем первоначальном ответе вы предлагаете использовать аналоговое напряжение для изменения частоты цифрового генератора для имитации аналоговых колебаний.
blarg
@JackDamery Вы можете использовать любые средства управления MCU: MIDI, аналоговый вход, I2C, SPI и т. Д. Это полностью зависит от вас и зависит от того, как выглядит остальная часть вашей системы. Лично я бы использовал цифровое соединение, потому что я не люблю связываться с неточностями аналоговых сигналов, но аналоговые тоже могут работать.
Другой подход, который я помню, когда видел чей-то синтезатор на плате (около 1989 г.), но никогда не использовал его лично, заключался в использовании микропроцессора, ЦАП и четырехканального аналогового сэмпла и удержания («кваш») для получения управляющих напряжений для четырех линейно-V / F-генераторов. , Процессор может использовать справочную таблицу высот, что устраняет необходимость в точном экспоненциальном преобразователе.
суперкат
4

Я только что успешно построил VCO. Он производит прямоугольную и треугольную волну, может управляться напряжением (LFO, секвенсор и т. Д.) И прост в сборке. Проверьте эту статью. ГУН находится на странице 10. Несмотря на то, что на схемах указано + -15 В (30 В), я использовал только 0-9 В. Микросхема представляет собой LM13700 OTA (операционный усилитель трансдуктивности). OTA широко используются в аналоговых синтезаторах, поскольку управление напряжением может быть легко реализовано. OTA - это своего рода операционный усилитель с несколькими дополнительными функциями. Вы можете построить VCO, VCA и VCF, используя эти микросхемы, и в статье Marston есть примеры схем для всех трех. OTA VCO из статьи Рэя Марстона (Nuts & Volts)

alkopop79
источник
Отправьте мне сообщение на alkopop79 на gmail dot com! Я могу более подробно остановиться на OTA. Я настоятельно рекомендую прочитать книгу Фореста Мима «Микросхемы операционного усилителя (мини-ноутбук инженера)». LM13700 можно купить дешево у Rapid Online в Великобритании (на Ebay они чертовски дороги!). Использовать OTA не так просто, но гораздо веселее, чем микроконтроллеры! Они используются с 70-х годов во многих синтезаторах.
alkopop79
2

Как насчет чего-то вроде AD654 ? Диапазон частот 0-500 кГц. Это настраивается с парой RC, гдеf=V10RC, Если вы не можете получить правильный диапазон, вы всегда можете добавить деление на 10 на выходе.

Скотт Сейдман
источник
Если вы начнете поиск самостоятельно, я обнаружу, что для таких низких частот лучшим термином поиска будет «Преобразователь напряжения в частоту», поскольку ГУН будет давать гораздо более высокочастотные устройства
Скотт Сейдман
Я вижу, что есть небольшое сообщество по созданию синтезаторов. Но часто их конструкции основаны на устаревших микросхемах и источниках питания +/- 15 В. AD564 выглядит интересно. Я пытаюсь найти пример его использования в качестве ГУН.
blarg
Это является ГУН. Этот IC должен делать то, что вам нужно, до тех пор, пока вам не понадобится синусоида или что-то в этом роде. Тем не менее, внимательно прочитайте паспорт. Если вы хотите входной диапазон 5 В, похоже, вам нужно будет включить питание с 9 В. Я не вижу ограничений на то, как быстро может изменяться входной сигнал, но они говорят о микросхеме после синусоидальной волны 60 Гц без проб, и я подозреваю, что она будет следовать намного быстрее, чем эта.
Скотт Сейдман
Похоже, что сообщество синтезаторов похоже на некоторые сообщества, с которыми я сталкивался в науках, где схемы были разработаны несколько лет назад неким талантливым (или нет) аспирантом давным-давно, а затем переданы от наставника к ученику, как это было деликатное писание, которое никогда не было изменено. ;)
Скотт Сейдман
AD654 выглядит как классная деталь, но имеет 10% «погрешность калибровки полной шкалы». Неясно, что способствует этой ошибке, но, скорее всего, вариации между чипами и старение. Существует также несколько страниц таблицы данных, в которой обсуждается калибровка.
1

@JackDamery - если вы можете предложить схему VCO с питающими шинами, которые не подходят для батареи 9 В, то, возможно, кто-то может предложить изменения, чтобы она работала от батареи 9 В. Но только вы знаете, как много значит «простой». Кроме того, может быть проще создать силовые цепи, которые дают +/- 12 В от батареи 9 В, но имейте в виду, что срок службы батареи может быть уменьшен.

Кроме того, теперь вы говорите Hz / V в своем вопросе, и это, я не думаю, то, что вам нужно - вам нужно удвоить частоту для каждого идентичного шага при вводе напряжения, то есть 1 октаву на вольт, как упоминалось ранее. Синтезатор VCO, который этого не делает, ограничен в том, что вы не можете «смешивать» выходы VCO и управлять ими с одного и того же входного управляющего напряжения, не попадая в уши.

Энди ака
источник
Вот схема, которую я безуспешно пробовал на +/- 9В, используя две батареи pp3. Я бы очень хотелось , чтобы адаптировать его к 9В electro-music.com/forum/topic-41483.html
blarg
Это линейная схема Гц на вольт и не подходит для музыкального синтезатора. Он должен быть в октаве на вольт, то есть частота удваивается для каждого вольтного увеличения на входе VCO или иначе, каждое увеличение полутона вызывается одинаковым увеличением входного напряжения - при 100 Гц, полутон выше - 105,9 Гц, следующий полутон выше 112,2 Гц - новый шаг составляет 6,3 Гц, в отличие от 5,9 Гц для первого шага.
Энди ака
С тех пор я получил его на +/- 12 В и построил экспоненциальный преобразователь 1 В на октаву для управления. Управление обеспечивается от MIDI до CV с использованием Arduino с ЦАП IC.
blarg
@JackDamery, это так круто, Джек. Какой экспоненциальный преобразователь ты использовал?
Энди ака
Спасибо Энди, он отслеживает только около 3 октав, хотя и ОЧЕНЬ аналог. Вот звуковой клип soundcloud.com/dot. Я использовал конвертер экспо, показанный в левом нижнем окне этой схемы, но мне пришлось подключить транзисторы. electro-music.com/forum/phpbb-files/40106vco_954.png
blarg
0

Вообще говоря, стабильность является большой проблемой для преобразователей октав в частоту нескольких октав, необходимых для музыкального инструмента. Существует множество схем, поэтому я рассмотрю только общую проблему стабильности.

Вам нужен какой-то цикл обратной связи для настройки генератора в реальном времени. Вы можете реализовать его в небольшом микроконтроллере, который будет измерять заданное напряжение частоты, а также подсчитывать выходную частоту генератора. Регулировочный выход MCU может подаваться через цифровые потенциометры или вводиться в виде напряжения в цепь генератора - все зависит от конструкции генератора.

Причина, по которой я называю генератор «октава-частота», заключается в том, что это означает, что отношение VF является нелинейным. Напряжение пропорционально логарифму частоты.

Восстановить Монику
источник
0

При использовании транзистор NPN / PNP распределительной / +/- 9 вольтовой батареи в качестве источника тока опорного постоянного / в равном активизировал резистивный делитель напряжения / точное управляющее напряжение 1 вольт / октавы может быть получено. Экспоненциальное преобразование выполняется с помощью диодов / база 2 Log / или 1v / октава = 12 полутонов = 2f.

Обе Sequential Circuits & Oberheim использовали сходные подходы. АЦП был использован для чтения / записи значений контрольных горшков / и эти цифровые слова хранятся в виде программных патчей.

Фактически VCO '$ / VCF' $ / VC @ '$ были Curtis Electronics Chips 3310/3320/3330 / и или SEM' $ менее стабильным чипом, используемым в Пророках Revision 1 и 2.

DACS использовались для цифровых модуляторов / LFO $ / SAH / Arpeggiatos / Portamento / Summers и т. Д. Есть несколько различных способов сделать это.

Прежде всего решить / аддитивный или вычитающий синтез? Субтрактивность работает с использованием VCF '$ для формирования волн / VCA' $ для управления ADSR на обоих VCO '$ / Большинство ранних синтезаторов имели функцию синхронизации этих речевых генераторов.

Все были основаны на 1 вольт / октава. Хорошая книга ? Музыкальные приложения микропроцессоров ... Hal Chamberlain ... Electro Notes ...

Слишком много источников, чтобы перечислить здесь. Поищи в Гугле. Попробуйте Пророк 5 Схемы? OBXA / OB-8

Делители напряжения сверху вниз / экспоненциальные / нелинейные / транзисторные делители клавиатуры / 1 вольт на октаву. Выходной CV '$ / Input CV' тот же @ 1v / октава. Стандарт.

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

Эдвард М Караччоли
источник