VCO para sintetizador V / Octave e fornecimento de bateria?

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Foi um sonho meu construir um sintetizador analógico por alguns anos.

Neste período, construí VCOs com base no timer 555, que eu sei que geralmente não têm uma resposta de frequência precisa sem muitos circuitos adicionais.

555 VCO

Também construí um VCO baseado no amplificador operacional LM358. Isso parece soar melhor e ser mais estável.

358 VCO

Muitos projetos de VCO que encontrei na internet são bastante complicados de construir e exigem a fonte de alimentação de +12V. Aqui está um exemplo de um projetado para funcionar com duas baterias de 9V invertidas.

358 V / Hz VCO

O que eu estou procurando é um design simples, não uma quantidade enorme de componentes, resposta de frequência V / Octave e poder de DC de uma bateria (ou duas) (com uma faixa de freqüência de áudio entre 20Hz-12.5kHz).

Também estou considerando a abordagem do DCO, o método Juno de usar um divisor programável para obter uma frequência de um relógio mestre parece muito atraente.

oscillator music vco

— blarg
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Qual faixa de frequência? Mencionar 555 implica que você está falando em kHz, não em MHz, mas nunca diz isso.

— O Photon

faixa de freqüência de áudio. acabou de editar a pergunta para incluir isso.

— blarg

1V / oitava implica uma relação exponencial entre tensão e frequência. Fazer isso no domínio analógico geralmente envolve algum tipo de junção de diodo, e é preciso um pouco de cuidado (e complexidade) para tornar esse circuito preciso e estável o suficiente para fins musicais. Como você se sentiria em "simular" essa função com um microcontrolador de chip único?

— Dave Tweed

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1V por oitava com faixa de 20Hz a 15KHz é uma tensão de controle que provavelmente será um problema com uma bateria de 9V. Não estou dizendo que você não pode reduzi-lo, mas estou dizendo que isso adiciona um pouco mais de complexidade e você está procurando um design simples. A linearidade dos VCOs analógicos simples também é muito baixa, especialmente se eles precisam abranger 9 ou mais oitavas. Eu consideraria abordagens digitais.

— Andy aka

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@JackDamery - o novo circuito que você adicionou ainda é um circuito linear de Hz por volt - você não pode usá-lo para um VCO em um sintetizador - ele deve ser oitava / volt.

— Andy aka

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Existem razões pelas quais os sintetizadores analógicos são amplamente obsoletos hoje em dia, e o principal é que fazer um bom VCO que fique afinado em uma ampla faixa de tensões e temperaturas é super difícil. Sugiro uma abordagem alternativa e híbrida.

Use um microcontrolador simples, com o DAC embutido ou DAC de áudio externo, como seu "oscilador". A entrada para o MCU pode ser uma tensão analógica para o ADC interno, dados MIDI ou alguns outros dados digitais. A saída seria uma onda senoidal da frequência correta. A saída vai para o circuito analógico de sua escolha.

Certifique-se de executar o MCU de um oscilador XTAL ou de quartzo real e não do oscilador interno. O oscilador interno não é preciso o suficiente para manter as coisas em sintonia.

O legal dessa abordagem é que você pode facilmente produzir outras coisas além de ondas senoidais. Quadrado, triângulo, dente de serra ou algo "personalizado" é tão fácil quanto uma onda senoidal. Isso fornece aos seus filtros analógicos mais harmônicos para tocar e cria sons mais interessantes e úteis. Ah, e é uma potência bastante baixa quando comparada às formas típicas de fazer VCOs.

Os primeiros sintetizadores "digitais" na década de 1980 usaram essa abordagem híbrida e são realmente o principal avanço tecnológico que fez com que os sintetizadores tenham um apelo mais amplo no mercado - pelo menos até termos o poder de processamento para fazê-lo inteiramente no domínio digital.

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Obrigado por esta resposta informativa. Essa abordagem é muito atraente, talvez eu possa obter um som semelhante ao Korg DW8000? Penso que o nível de dificuldade, a acentuada curva de aprendizagem e a imprevisibilidade fazem parte da atração de criar um sintetizador analógico.

— blarg

@ JackDamery - se você seguir esse caminho, não subestime a precisão do ADC. O controle de 3 oitavas, digamos 1V a 4V, abrange 36 semitons e, se você deseja um efeito glissando "suave", provavelmente desejará 20 etapas por semitom. Na extremidade baixa do espectro, uma mudança de semitom seria uma variação de volts de cerca de 50mV e, portanto, você precisará de 2,5mV para a etapa de 1/20 de semitom. Isso implica uma resolução ADC de cerca de 11 bits e isso é apenas para um VCO de três oitavas. Vá para 16 bits, se puder.

— Andy aka

Venho investigando o uso desta biblioteca para o Arduino como gerador de formas de onda e, em seguida, modelando / filtrando ondas usando circuitos analógicos. Na verdade, eu preferiria abstrair a geração da forma de onda de qualquer microcontrolador. Para entender em sua resposta original, você está sugerindo o uso de uma tensão analógica para variar a frequência do oscilador digital para simular a variação analógica.

— blarg

@JackDamery Você pode usar os meios que desejar para controlar o MCU: MIDI, entrada analógica, I2C, SPI etc. Isso depende totalmente de você e depende da aparência do resto do seu sistema. Pessoalmente, eu usaria uma conexão digital porque não gosto de mexer com as imprecisões dos sinais analógicos, mas o analógico também pode funcionar.

Outra abordagem que me lembro de ter visto no sintetizador de plug-in de alguém (por volta de 1989), mas que nunca foi usada pessoalmente, foi usar um microprocessador, DAC e uma amostra e retenção quad analógica ("quash") para produzir tensões de controle para quatro osciladores V / F lineares . O processador pode usar uma tabela de arremessos, eliminando a necessidade de um conversor exponencial de precisão.

— Supercat

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Acabei de criar um VCO com sucesso. Produz onda quadrada e triangular, pode ser controlada com tensão (LFO, sequenciador, etc.) e fácil de construir. Confira este artigo. O VCO está na página 10. Mesmo que o esquema implique em + -15V (30V), usei apenas 0-9V. O IC é um LM13700 OTA (amplificador de transcondutância operacional). Os OTAs são amplamente utilizados em sintetizadores analógicos, pois o controle de tensão pode ser realizado facilmente. Um OTA é um tipo de amplificador operacional com alguns recursos extras. Você pode criar um VCO, VCA e VCF usando esses ICs e no artigo da Marston há esquemas de exemplo para todos os três. OTA VCO do artigo de Ray Marston (Nuts & Volts)

— alkopop79
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Envie-me uma mensagem para alkopop79 no gmail dot com! Eu posso elaborar mais sobre as OTAs. Eu recomendo a leitura do livro 'Circuitos op-amp IC da Forest Mim (mini notebook do engenheiro)'. O LM13700 pode ser comprado barato na Rapid Online no Reino Unido (eles são muito caros no Ebay!). Usar OTAs não é tão fácil, mas muito mais divertido que os microcontroladores! Eles são usados desde os anos 70 em muitos sintetizadores.

— Alkopop79 27/05

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Que tal algo como o AD654 ? O intervalo de frequência é de 0 a 500kHz. É sintonizável com um par RC, onde $f=\frac {V}{10RC}$ . Se você não conseguir acertar o intervalo, sempre poderá exibir uma divisão por 10 na saída.

— Scott Seidman
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Se você começar a procurar em seu próprio país, acho que para baixas frequências como este o melhor termo de pesquisa é "Voltage ao conversor de frequência", como VCO irá produzir dispositivos de freqüência muito mais elevados

— Scott Seidman

Vejo que há uma pequena comunidade de sintetizadores. Mas muitas vezes seus projetos são baseados em CIs obsoletos difíceis de obter e em fontes de alimentação +/- 15v. O AD564 parece interessante. Estou tentando encontrar um exemplo dele usado como um VCO.

— blarg

Ele é um VCO. Esse CI deve fazer o que você precisa, desde que não precise de uma onda senoidal ou algo assim. Leia a folha de dados com atenção. Se você quer uma faixa de entrada de 5V, parece que precisará ligar w / 9v. Não vejo limites para a rapidez com que a entrada pode variar, mas eles falam sobre o IC após uma onda sin de 60Hz sem prob, e suspeito que seguirá muito mais rápido do que isso.

— Scott Seidman

Parece que a comunidade de sintetizadores é como algumas das comunidades com as quais eu lidei nas ciências, onde os circuitos foram trabalhados anos atrás por algum estudante talentoso (ou não) de pós-graduação há muito tempo, e depois passados do mentor para o mentorado como eram escrituras delicadas, para nunca serem mudadas. ;)

— Scott Seidman

O AD654 parece uma peça interessante, mas possui um erro de calibração em escala total de 10%. Não está claro o que contribui para esse erro, mas provavelmente as variações e o envelhecimento chip a chip. Existem também várias páginas da folha de dados que discutem a calibração.

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@JackDamery - se você pode sugerir um circuito VCO com trilhos de alimentação que não sejam uma boa combinação para uma bateria de 9V, talvez alguém possa sugerir alterações para fazê-lo funcionar com uma bateria de 9V. Mas somente você sabe o quanto "simples" significa. Além disso, pode ser mais fácil produzir circuitos de energia que ofereçam +/- 12V a partir da bateria de 9V, mas lembre-se de que a vida útil da bateria pode ser reduzida.

Além disso, agora você diz Hz / V na sua pergunta e acho que é isso que você precisa - você precisa dobrar a frequência para cada passo incremental idêntico na tensão inserida, isto é, 1 oitava por volt como mencionado anteriormente. Um VCO de sintetizador que não faz isso é limitado, pois você não pode "misturar" as saídas de VCO e controlá-las a partir da mesma tensão de controle de entrada sem desperdiçar os ouvidos.

— Andy aka
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Aqui está um circuito que eu tentei sem sucesso em +/- 9v usando duas baterias pp3. Eu gosto muito de adaptá-lo às 9v electro-music.com/forum/topic-41483.html

— blarg

Este é um circuito linear de Hz por volt e não é adequado para um sintetizador de música. Ele precisa ser de oitava por volt, ou seja, a frequência dobra para cada aumento de volt na entrada do VCO ou, de outra forma, a cada aumento de semitom é causado por um aumento idêntico na tensão de entrada - a 100Hz, um semitom maior é 105,9Hz, o próximo semitom maior é 112.2Hz - o novo passo é 6.3Hz, em vez de 5.9Hz no primeiro passo.

— Andy aka

Desde então, trabalhei em +/- 12v e construí um conversor exponencial de 1v por oitava para controle. O controle é fornecido pelo MIDI ao CV usando um Arduino com DAC IC.

— blarg

@ JackDamery que é tão legal Jack - qual conversor exponencial você usou?

— Andy aka

Obrigado Andy, ele rastreia apenas cerca de 3 oitavas, embora MUITO analógico. Aqui está um clipe de som soundcloud.com/dot Eu usei o conversor de exposição ilustrado na janela inferior esquerda deste esquema, mas tive que sub-transistores. electro-music.com/forum/phpbb-files/40106vco_954.png

— blarg

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De um modo geral, a estabilidade é um grande problema com conversores de oitava para frequência de várias faixas de oitavas necessárias em um instrumento musical. Há muitos circuitos por aí, então vou abordar apenas a correção geral da preocupação com a estabilidade.

Você precisa de algum tipo de loop de feedback para ajustar o oscilador em tempo real. Você poderia implementá-lo em um pequeno microcontrolador que medisse a tensão do ponto de ajuste de frequência e também contaria a frequência de saída do oscilador. A saída de ajuste do MCU pode ser fornecida via potenciômetros digitais ou injetada como tensão no circuito do oscilador - tudo depende do design do oscilador.

A razão pela qual chamo o oscilador de "oitava para frequência" é que isso implica que o relacionamento VF é não-linear. A tensão é proporcional ao logaritmo da frequência.

— Restabelecer Monica
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Usando uma junção NPN / PNP do transistor / +/- 9 volts de bateria como fonte de referência de corrente constante / em um divisor de tensão resistivo escalonado igual / pode ser derivada uma tensão de controle precisa de 1 volt / oitava. A conversão exponencial é feita pelos diodos / log de base 2 / ou 1v / oitava = 12 semitons = 2f.

Ambos os circuitos seqüenciais e Oberheim usaram abordagens semelhantes. Um ADC foi empregado para ler / registrar valores dos potes de controle / e essas palavras digitais armazenadas como patches do programa.

O VCO real '$ / VCF' $ / VC @ '$ era o Curtis Electronics Chips 3310/3320/3330 / ou SEM' $, um chip menos estável usado nos Profetas da Revisão 1 e 2.

DACS foram usados para moduladores digitais / LFO $ / SAH / Arpeggiatos / Portamento / Summers etc. Existem várias maneiras diferentes de fazer isso.

Antes de tudo decidir / Aditivo ou Subtrativo Synth? Uma subtração opera usando VCF '$ para modelar as ondas / VCA' $ para controlar o ADSR em ambos os VCO '$ / A maioria dos sintetizadores antigos tinha um recurso para sincronizar esses osciladores de voz.

Todos foram baseados em 1 volt / oitava. Um bom livro ? Aplicações Musicais de Microprocessadores ... Hal Chamberlain ... Eletro Notas ...

Muitas fontes para listar aqui. Google it. Tente o Profeta 5 Esquemas? OBXA / OB-8

Divisores de tensão descendente / exponencial / não linear / divisores de teclado baseados em transistor / 1 volt por oitava. CV de saída '$ / CV de entrada' mesmo @ 1v / oitava. Padrão.

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
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