VCO pour synthé V / Octave et alimentation par batterie?

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J'ai rêvé de construire un synthétiseur analogique pendant quelques années.

Pendant ce temps, j'ai construit des VCO basés sur la minuterie 555, qui je sais n'ont généralement pas de réponse en fréquence précise sans beaucoup de circuits supplémentaires.

555 VCO

J'ai également construit un VCO basé sur l'ampli-op LM358. Cela semble mieux et plus stable.

358 VCO

Beaucoup de conceptions VCO que j'ai trouvées sur Internet sont assez compliquées à construire et nécessitent une alimentation + -12v. Voici un exemple d'un conçu pour fonctionner avec deux piles 9v inversées.

358 V / Hz VCO

Ce que je recherche, c'est une conception simple, pas une énorme quantité de composants, une réponse en fréquence V / octave et alimentable par DC à partir d'une batterie (ou deux) (avec une plage de fréquence audio quelque part entre 20 Hz et 12,5 kHz).

J'envisage également l'approche DCO, la méthode Juno d'utiliser un diviseur programmable pour atteindre une fréquence à partir d'une horloge maître semble très attrayante.

oscillator music vco

— blarg
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Quelle gamme de fréquences? Mentionner 555 implique que vous parlez de kHz, pas de MHz, mais vous ne le dites jamais.

— Le Photon

gamme de fréquences audio. vient de modifier la question pour l'inclure.

— blarg

1V / octave implique une relation exponentielle entre tension et fréquence. Faire cela dans le domaine analogique implique généralement une sorte de jonction de diode, et il faut beaucoup de soin (et de complexité) pour rendre un tel circuit à la fois précis et suffisamment stable pour la musique. Que pensez-vous de "simuler" cette fonction avec un microcontrôleur monopuce?

— Dave Tweed

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1V par octave avec une plage de 20Hz à 15KHz est une tension de contrôle qui va probablement être un problème avec une batterie 9V. Je ne dis pas que vous ne pouvez pas le réduire, mais je dis que cela ajoute un peu plus de complexité et que vous recherchez un design simple. La linéarité des VCO analogiques simples est également très faible, surtout s'ils doivent s'étendre sur plus de 9 octaves. Je considérerais les approches numériques.

— Andy aka

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@JackDamery - le nouveau circuit que vous avez ajouté est toujours un circuit linéaire Hz par volt - vous ne pouvez pas l'utiliser pour un VCO dans un synthétiseur - il doit être octave / volt.

— Andy aka

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Il y a des raisons pour lesquelles les synthés analogiques sont largement obsolètes aujourd'hui, et le principal est qu'il est super difficile de faire un bon VCO qui reste à l'écoute sur une large gamme de tensions et de températures. Je suggère une approche hybride alternative.

Utilisez un microcontrôleur simple, avec le DAC intégré ou le DAC audio externe, comme «oscillateur». L'entrée du MCU peut être une tension analogique vers l'ADC interne, des données MIDI ou d'autres données numériques. La sortie serait une onde sinusoïdale de la bonne fréquence. La sortie est ensuite envoyée à votre circuit analogique de votre choix.

Assurez-vous d'exécuter le MCU à partir d'un véritable oscillateur XTAL ou à quartz et non à partir de l'oscillateur interne. L'oscillateur interne n'est pas assez précis pour garder les choses en phase.

La chose intéressante à propos de cette approche est que vous pouvez facilement sortir des choses autres que des ondes sinusoïdales. Carré, triangle, en dents de scie ou quelque chose de "personnalisé" est tout aussi simple qu'une onde sinusoïdale. Cela donne à vos filtres analogiques plus d'harmoniques avec lesquelles jouer et crée des sons plus intéressants et utiles. Oh, et c'est une puissance assez faible par rapport aux moyens typiques de faire des VCO.

Les premiers synthés "numériques" des années 80 ont utilisé cette approche hybride et sont vraiment le principal progrès technologique qui a fait que les synthés ont un attrait plus large sur le marché - du moins jusqu'à ce que nous ayons la puissance de traitement pour le faire entièrement dans le domaine numérique.

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Merci pour cette réponse informative. Cette approche est très attrayante, peut-être pourrais-je obtenir un son similaire au Korg DW8000? Je pense que le niveau de difficulté, la courbe d'apprentissage abrupte et l'imprévisibilité font partie de l'attrait de la construction d'un synthé analogique.

— blarg

@JackDamery - si vous suivez cette voie, ne sous-estimez pas la précision de l'ADC. Le contrôle de 3 octaves de 1V à 4V par exemple couvre 36 demi-tons et si vous voulez un effet glissando "lisse", vous voudrez probablement viser 20 pas par demi-ton. À l'extrémité inférieure du spectre, un changement de demi-ton serait un changement de volt d'environ 50 mV et vous aurez donc besoin de 2,5 mV pour l'étape de 1 / 20e de demi-ton. Cela implique une résolution ADC d'environ 11 bits et ce n'est que pour un VCO à trois octaves. Optez pour 16 bits si vous le pouvez.

— Andy aka

J'ai étudié l'utilisation de cette bibliothèque pour l'Arduino en tant que générateur de forme d'onde, puis la mise en forme / filtrage des ondes à l'aide de circuits analogiques. Vraiment, je préférerais cependant abstraire la génération de forme d'onde de n'importe quel microcontrôleur. Dois-je comprendre dans votre réponse d'origine, vous proposez d'utiliser une tension analogique pour faire varier la fréquence de l'oscillateur numérique afin de simuler la variation analogique.

— blarg

@JackDamery Vous pouvez utiliser n'importe quel moyen pour contrôler le MCU: MIDI, entrée analogique, I2C, SPI, etc. Cela dépend entièrement de vous et dépend de l'apparence du reste de votre système. Personnellement, j'utiliserais une connexion numérique parce que je n'aime pas jouer avec les inexactitudes des signaux analogiques, mais l'analogique pourrait aussi fonctionner.

Une autre approche dont je me souviens avoir vu sur le synthé à carte de quelqu'un (vers 1989) mais que je n'ai jamais utilisée personnellement était d'utiliser un microprocesseur, un DAC et un quadruple échantillon analogique ("quash") pour produire des tensions de commande pour quatre oscillateurs linéaires V / F . Le processeur pourrait utiliser une table de recherche de pas, éliminant le besoin d'un convertisseur exponentiel de précision.

— supercat

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Je viens de construire avec succès un VCO. Il produit des ondes carrées et triangulaires, peut être contrôlé avec une tension (LFO, séquenceur, etc.) et facile à construire. Consultez cet article. Le VCO est à la page 10. Même si les schémas impliquent + -15V (30V) je n'utilisais que 0-9V. Le CI est un LM13700 OTA (amplificateur opérationnel à transconductance). Les OTA sont largement utilisés dans les synthés analogiques car le contrôle de la tension peut être réalisé facilement. Un OTA est une sorte d'ampli op avec quelques fonctionnalités supplémentaires. Vous pouvez créer un VCO, VCA et VCF à l'aide de ces circuits intégrés et dans l'article de Marston, vous trouverez des exemples de schémas pour les trois. OTA VCO de l'article de Ray Marston (Nuts & Volts)

— alkopop79
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Envoyez-moi un message à alkopop79 sur gmail dot com! Je peux en dire plus sur les OTA. Je recommande fortement de lire le livre de Forest Mim intitulé `` Op-amp IC circuits (Engineer's mini-notebook) ''. Le LM13700 peut être acheté à bas prix auprès de Rapid Online au Royaume-Uni (ils sont sacrément chers sur Ebay!). Utiliser les OTA n'est pas si simple mais beaucoup plus amusant que les microcontrôleurs! Ils sont utilisés depuis les années 70 dans de nombreux synthés.

— alkopop79

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Que diriez-vous de quelque chose comme l' AD654 ? La plage de fréquences est de 0 à 500 kHz. Il est accordable avec une paire RC, où $f=\frac {V}{10RC}$ . Si vous ne parvenez pas à obtenir la bonne plage, vous pouvez toujours afficher une division par 10 sur la sortie.

— Scott Seidman
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Si vous commencez à chercher par vous-même, je trouve que pour les basses fréquences comme celle-ci, le meilleur terme de recherche est "Convertisseur de tension en fréquence", car le VCO produira des appareils à fréquence beaucoup plus élevée

— Scott Seidman

Je vois qu'il y a une petite communauté de construction de synthés. Mais souvent, leurs conceptions sont basées sur des circuits intégrés obsolètes et des alimentations +/- 15 V. L'AD564 semble intéressant. J'essaie de trouver un exemple de celui-ci utilisé comme VCO.

— blarg

Il est un VCO. Cet IC devrait faire ce dont vous avez besoin, tant que vous n'avez pas besoin d'une onde sinusoïdale, ou quelque chose comme ça. Lisez attentivement la fiche technique. Si vous voulez une plage d'entrée 5v, il semble que vous aurez besoin d'une alimentation avec 9v. Je ne vois pas de limites sur la vitesse à laquelle l'entrée peut varier, mais ils parlent du circuit intégré suivant une onde sinusoïdale de 60 Hz sans problème, et je soupçonne qu'il suivra beaucoup plus rapidement que cela.

— Scott Seidman

On dirait que la communauté des synthés est comme certaines des communautés avec lesquelles j'ai eu affaire dans les sciences, où les circuits ont été élaborés il y a longtemps par un étudiant diplômé talentueux (ou non) il y a longtemps, puis remis de mentor à mentoré comme c'était une Écriture délicate, à ne jamais changer. ;)

— Scott Seidman

L'AD654 ressemble à une pièce sympa, mais il présente une "erreur d'étalonnage pleine échelle" de 10%. On ne sait pas exactement ce qui contribue à cette erreur, mais il s'agit très probablement des variations et du vieillissement puce à puce. Il y a aussi plusieurs pages de la fiche technique qui traite de l'étalonnage.

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@JackDamery - si vous pouvez suggérer un circuit VCO avec des rails d'alimentation qui ne correspondent pas à une batterie 9V, alors quelqu'un peut suggérer des modifications pour le faire fonctionner à partir d'une batterie 9V. Mais vous seul savez ce que signifie «simple». En outre, il pourrait être plus facile de produire des circuits d'alimentation qui donnent +/- 12V à partir de la batterie 9V, mais sachez que la durée de vie de la batterie peut être réduite.

De plus, vous dites maintenant Hz / V dans votre question et ceci, je ne pense pas, est ce dont vous avez besoin - vous devez doubler la fréquence pour chaque pas incrémentiel identique en tension entrée, c'est-à-dire 1 octave par volt comme mentionné précédemment. Un synthétiseur VCO qui ne fait pas cela est limité en ce sens que vous ne pouvez pas "mélanger" les sorties VCO et les contrôler à partir de la même tension de contrôle d'entrée sans mettre les ordures à vos oreilles.

— Andy aka
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Voici un circuit que j'ai essayé sans succès sur +/- 9v en utilisant deux batteries pp3. J'aimerais beaucoup l'adapter au 9v electro-music.com/forum/topic-41483.html

— blarg

Il s'agit d'un circuit linéaire Hz par volt et ne convient pas à un synthétiseur musical. Il doit être octave par volt, c'est-à-dire que la fréquence double pour chaque augmentation de volt sur l'entrée VCO ou autrement dit chaque augmentation d'un demi-ton est provoquée par une augmentation identique de la tension d'entrée - à 100 Hz, un demi-ton plus élevé est 105,9 Hz, le demi-ton suivant plus haut est 112,2 Hz - la nouvelle étape étant 6,3 Hz contre 5,9 Hz pour la première étape.

— Andy aka

Depuis, je l'ai fait fonctionner sur +/- 12v et j'ai construit un convertisseur exponentiel 1v par octave pour le contrôle. Le contrôle est fourni par MIDI vers CV en utilisant un Arduino avec DAC IC.

— blarg

@JackDamery c'est tellement cool Jack - quel convertisseur exponentiel avez-vous utilisé?

— Andy aka

Merci andy, il ne suit que sur environ 3 octaves bien que TRÈS analogique. Voici un clip audio soundcloud.com/dot J'ai utilisé le convertisseur expo illustré dans la fenêtre en bas à gauche de ce schéma, mais j'ai dû sous-transistors. electro-music.com/forum/phpbb-files/40106vco_954.png

— blarg

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D'une manière générale, la stabilité est un gros problème avec les convertisseurs d'octave en fréquence d'une plage de plusieurs octaves nécessaires dans un instrument de musique. Il y a beaucoup de circuits là-bas, donc je ne traiterai que la solution générale du problème de stabilité.

Vous avez besoin d'une sorte de boucle de rétroaction pour régler l'oscillateur en temps réel. Vous pouvez l'implémenter dans un petit microcontrôleur qui mesurerait la tension de consigne de fréquence et compterait également la fréquence de sortie de l'oscillateur. La sortie de réglage du MCU peut être fournie via des potentiomètres numériques ou injectée sous forme de tension dans le circuit de l'oscillateur - tout dépend de la conception de l'oscillateur.

La raison pour laquelle j'appelle l'oscillateur "octave à fréquence" est qu'il implique que la relation VF est non linéaire. La tension est proportionnelle au logarithme de la fréquence.

— Réintégrer Monica
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En utilisant une jonction NPN / PNP à transistor / une batterie de +/- 9 volts comme source de référence de courant constant / dans un diviseur de tension résistif échelonné / une tension de commande précise de 1 volt / octave peut être dérivée. La conversion exponentielle se fait par les diodes / base 2 Log / ou 1v / octave = 12 demi-tons = 2f.

Circuits séquentiels et Oberheim ont utilisé des approches similaires. Un ADC a été utilisé pour lire / enregistrer les valeurs des pots de contrôle / et ces mots numériques stockés sous forme de patchs de programme.

Les VCO réels '$ / VCF' $ / VC @ '$ étaient les puces Curtis Electronics 3310/3320/3330 / et ou SEM' $ une puce moins stable utilisée dans Revision 1 & 2 Prophets.

Les DACS ont été utilisés pour les modulateurs numériques / LFO $ / SAH / Arpeggiatos / Portamento / Summers etc. Il existe plusieurs façons de le faire.

Tout d'abord décider / Synthé additif ou soustractif? Une soustractive fonctionne en utilisant VCF '$ pour façonner les ondes / VCA' $ pour contrôler l'ADSR sur les deux VCO '$ / La plupart des premiers synthés avaient une fonction pour synchroniser ces oscillateurs vocaux.

Tous étaient basés sur 1 volt / octave. Un bon livre ? Applications musicales des microprocesseurs ... Hal Chamberlain ... Notes électro ...

Trop de sources à énumérer ici. Recherche le sur Google. Essayez les schémas de Prophet 5? OBXA / OB-8

Diviseurs de tension descendants / diviseurs clavier exponentiels / non linéaires / à transistor / 1 volt par octave. CV de sortie '$ / CV d'entrée' identique @ 1v / octave. La norme.

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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