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VCF - 12dB Multimode

Die bei analogen Synthesizer am häufigste anzutreffende Methode der Klangfarbenänderung ist die Subtraktive Klangsynthese mittels eines oder mehrerer Filter. Das Filter beeinflußt den vom Oszillator produzierten Ton in seinem Frequenzspektrum.

MODUL LINDHOF-MODULAR VCO 300

LINDHOF-MODULAR_MULTIMODE_VCF

Bei diesem Filter handelt es sich um einen Spannungsgesteuerten Filter bei dem zwischen den folgenden vier Filterfunktionen mittels dreier Kippschalter gewählt werden kann: 12dB Tiefpass, 12dB Hochpass, 6dB Bandpass, 6dB Sperrpass.

Dieses VCF macht, wie auch der "Formant 24db Multimode VCF" und der "18 dB VCF", gebrauch von der OTA Schaltungstechnik, die durch S.Franco eingeführt wurde. Im Vergleich zum klassischen "Moog-Kaskade" hat dieser VCF eine zusätzliche und musikalisch sehr sinnvolle Eigenschaft die umschaltbare Filterfunktion.

Das Modul:

Dieses Modul ist ziemlich komplex.

Die ganze Schaltung ist auf einer einseitigen EURO-Platine aufgebaut worden.

Diese liegt auch an den vielen Bauteilen auf der Frontplatte.

Die Verbindung zum Bus ist nach Formant Pro Art ausgeführt.

VCF - 12DB Multimode

Schaltungsprinzip:

Die Konzeption des Umschaltens legt schon nahe das es sich hier um 2 einzelne Filter mit 6dB Steilheit handelt. Hier ist zwischen den Filterfunktionen Hochpass und Tiefpass zu wählen. Hier wurden zwei Filtereinheiten mit 6dB/Oktave in Reihe geschaltet. Beim 12dB Formant Multimode VCF wurde ein anderes Schaltungsprinzip verwendet. Hier wurde eine einzigem Filtersystem 2. Ordnung, dem State Variable Filter, aufgebaut.

Diese VCF besteht aus zwei Schaltungsgruppen die weitgehend unabhängig sind und in fast jedem VCF zu finden sind. Das sind der Steuerspannungsaddierer mit Exponentiator und die linear stromgesteuerte Filterkaskade. Die einzige Verbindung ist die Stromleitung zwischen Exponator und OTA-Integrator.

Der Steuerspannungsaddierer und Exponentiator:

Die Schaltung des Addierers und Exponentiators ist wie zu sehen, nur mit der Stromleitung mit der stromgesteuerten Filterkaskade verbunden. Diese Schaltung wird auch bei anderen Filtern eingesetzt und hat sich bewährt.

Man könnte den CA3084 durch zwei PNP-Transistoren ersetzen (z.B.:BC557). Jedoch sollte man dann ein Pärchen mit annähernd gleicher Kennlinie finden. Diese müssen thermisch gut koppeln werden. Auch sollte dann der 1K8 Widerstand gegen einen mit 1k5 getauscht werden.

Da dieses ein doch recht aufwendiges Verfahren ist, und auch nicht immer zum Ziel führt, würde ich einen PNP-Dualtransistor vorziehen. Man kann auch einen AD820...830 (Analog Devices), 2N3808...2N3811(Motorola)oder auch fast jeden anderen Dual-NPN-Transistor verwenden, die jedoch meist über keinen Substrat Anschuß verfügt.

Der linear stromgesteuerte Integrator :

Man sieht hier eine von vier Filtereinheiten die in diesem Filter kaskadiert sind. Es handelt sich um einen linear stromgesteuertern Integrator. Er stellt die Hochpass- und Tiefpassfunktion gleichzeitig zur Verfügung.

Der Steuerstrom IABC, vom Exponator, steuert die Eckfrequenz für beide Filterfunktionen des Filters. Dieses Steuerung geschieht über wenigstens 3 Dekaden sehr linear.

Jedes Filter ist mit einem OTA (CA3080), einen Kondensator und einem OpAmp als Ausgangsstufe aufgebaut. Die Eckfrequenzen der Filter wird durch den Steuerstrom bestimmt. Dieser steuert alle Filter gleichmäßig an, so das alle Filter die gleiche Eckfrequenz haben und sich nur die Flankensteilheit der Filterglieder addiert.

Die Kaskadierung der Filterelemente :

Wenn man die zwei beschriebenen Filterelemente hintereinander schaltet, erhält man ein 12dB VCF, das zwischen Hochpaß- und Tiefpaßfunktion umschaltbar ist. Wenn man ein Filterelement als Hochpass und eines als Tiefpass hintereinander schaltet, erhält man ein Bandsperre und Bandpass.

Die gewünschte Filterfunktion kann gewählt werden, indem die zwei Filterelemente mit je 6dB/Oktave richtig verschaltet werden. Mit drei Schaltern ist die Wahl der Filtersteilheit einfach zu realisieren.

Spezialbauteile:

Hier wurde ein ICs vom Typ CA3080 verwendet. Leider ist dieser Baustein "abgekündigt", er wird also nicht mehr hergestellt. Und einen PIN-Pinkompatiblen Ersatz gibt es leider auch nicht. Also für aktuelle Projekte nicht mehr verwenden!
Hier gibt es das Datasheet vom CA3080!

Weitere Filter-Module mit unterschiedlichen Funktionen:

Formant-Pro 24dB Moog Kaskarde
Formant 24dB-Multimode-VCF
Steiner-VCF
18dB-Lowpass-VCF
18dB-EMS-VCF
Formant Resonance-Filter-Modul  

Quelle:

Dieses Modul stammt aus dem Buch "FormantPro Modulares-Sound-System MSS2000" von Hans-Joachim Helmstedt. Das hier gezeigte Module verwenden auch das original Platinenlayout.

Zusätzliche Informationen & Interessantes zum Modul:

Weitere Informationen zu diesem Modul, zu dem Modularsynthesizer und zu allgemeinen Grundlagen ergänzen das bisher Beschiebene.

Verwendete Patch/Messkabel mit 4mm "Bananenstecker"
Informationen zum internen Synthesizerbus
Gehäusetechnik - 19" Modularbaugruppenträger
Geschichte und Funktionsweise von Klangsynthese