N'abend!
Zufälligerweise habe ich vor etwa einem 3/4 Jahr mit der Entwicklung eines eigenen analogen Synths begonnen.
Mittlerweile habe ich unter anderem eine gut funktionierende VCO-Schaltung zu Stande gebracht.
Daher kann ich ein paar Tips geben:
Als Basis nimmt man die bekannte Dreieck-Oszillatorschaltung mit 2 OPVs als Integrator und Schmitttrigger.
Die einfachste Schmitttrigger-Schaltung mit einem OPV mit positiver Rückkopplung (R vom Ausgang zum nichtinvert. Eingang)
hat den Nachteil, dass die Schaltschwellen von der Betriebsspannung abhängen, womit auch die Frequenz Betriebsspannungsabhängig wird.
Daher setzt man einen Präzisions-Schmitttrigger ein, den man aus zwei Komparatoren und einer bistabilen Kippstufe (RS-Flipflop) zusammensetzen kann.
Nun braucht man eine weitere Schaltung, die die Steuerspannung (welche die Frequenz steuern soll)
entweder unverändert oder invertiert zum Eingang des Integrators führt.
Ich bezeichne diese Schaltung als gesteuerten Invertierer und habe sie mit einem OPV und zwei JFETs als Analogschalter realisiert.
Diese Schaltung ist irgendwo im Tietze-Schenk von '99 zu finden, ich kann bei Bedarf nachschauen.
Dieser gesteuerte Invertierer wird nun vom Ausgangssignal des Schmitttriggers gesteuert.
Die Ausgangsspannung des Integrators U_ausgang wird bei der zu Anfang genannten Schaltung bekannterweise an den
Eingang des Schmitttriggers gelegt.
Die Oszillation entsteht nun wie folgt:
Wenn U_ausgang die obere Schaltschwelle des Schmitttriggers erreicht,
wird die Steuerspannung vom gesteuerten Invertierer unverändert an den Integrator-Eingang gelegt.
Die Spannung am Eingang des Integrators U_eingang ist also positiv (zumindest wenn die Steuerspannung positiv ist).
Da die bekannte Integratorschaltung mit OPV und R und C invertierend ist, wird U_ausgang nun fallen.
Wenn U_ausgang nun auf die untere Schaltschwelle des Schmitttriggers abgefallen ist,
wird die Steuerspannung dank des gesteuerten Invertierers nun invertiert zum Integrator geführt.
Damit ist U_eingang negativ, worauf U_ausgang aufgrund des invertierenden Charakters des Integrators steigt.
Sobald U_ausgang wieder die obere Schaltschwelle erreicht hat, beginnt der Prozess von vorn.
Ich hoffe, dass die Beschreibung einigermaßen verständlich ist. Ich werde später noch eine Skizze zur Veranschaulichung hochladen.
Aus dem Dreiecksignal (und dem Rechtecksignal vom Schmittie) lassen sich mit ein paar OPVs und Analogschalten weitere Wellenformen wie Sägezahn ableiten.
Bei dieser SChaltung ist die Frequenz proportional zur Steuerspannung.
Damit der VCO mit einer Steuerspannung von 1 Volt/Oktave gesteuert werden kann,
ist noch ein Exponentialwandler erforderlich, der sich mit zwei Transistoren
(und einem temperaturabhängigen Widerstand mit Temperaturkoeffizient 3354 ppm/K bei 25 °C)
aufbauen lässt.
Dies werde ich jetzt aber erstmal nicht weiter erklären.
Die Schaltung, welche ich aufgebaut habe, erzeugt auf diese Weise fünf Wellenformen
und hat über 4 Oktaven eine Abweichung der Frequenz von weniger als 10 Ct vom Sollwert.
Neben dem VCO habe ich auch einen MIDI/CV-Wandler mit ATmega8 und MCP4822 als D/A-Wandler aufgebaut.
Dieser erzeugt die nötigen analogen Steuerspannungen anhand der Befehle von einem MIDI-Keyboard.
Auch einen VCF habe ich bereits gebaut. Dieser ist allerdings nicht selbst entwickelt.
Hier habe ich einfach die VCF-Schaltung vom Minimoog 1:1 nachgebaut.
Ein VCA existiert bereits als früher Prototyp auf dem Steckbrett.
Das war jetzt viel Text, ich hoffe es hilft...
MfG Nils
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Bild:
http://files.brauchmer.net/imghost/up/0 ... 240316.jpg
Links oben ein Blockschaltbild.
Darunter wird die Funktion der Elemente im Blockschaltbild beschrieben.
Rechts unten die Gleichung für die Frequenz.
U_S ist die Steuerspannung, U_H und U_L sind die obere und untere Schaltschwelle des Schmitttriggers,
R und C sind die Werte vom Widerstand und Kondensator des Integrators.
)
Jetzt werden bei datasheetarchive schon Elektor-Datenblätter verlinkt.
