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doepfer
PW CV 2
CV 2
SY NC
CV 1
CV 2
PW CV 1
PW CV 2
A-110
VCO
Range
Tune
PW
System A - 100
1. Einführung
Das Modul A-110 (VCO) ist ein spannungsgesteuerter
Oszillator (engl. voltage-controlled oscillator).
Der VCO produziert Frequenzen in einem Tonumfang
von ca. 10 Oktaven, wobei vier Wellenformen gleich-
zeitig zur Verfügung stehen: Puls-, Sägezahn-,
Dreieck- und Sinus-Welle.
Die Frequenz des VCO's wird bestimmt durch die
Stellung des Range-Schalters und Tune-Reglers und
durch die Steuerspannungen an den CV-Eingängen.
Mithin bietet der VCO die Möglichkeit der Frequenz-
modulation. Die Fußlage (Oktavlage des tiefsten
Tones) können Sie mit einem Wahlschalter einstellen.
Der Tune-Regler dient zur Feinabstimmung (engl.
tune) der VCO-Frequenz.
Bei der Pulswelle können Sie die Pulsweite (engl.
pulse width) manuell oder per Steuerspannungen einstellen bzw. modulieren (Pulsweitenmodulation).
VCO
A-110
H
Auf Grund des analogen Schaltungsaufbaus
benötigt der VCO eine Aufwärmzeit von ca.
20 Minuten, bis die Stimmung stabil ist.
1
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A-110
VCO
System A - 100
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2. VCO - Übersicht
SYNC
➊
CV 1
➋
CV 2
➌
PW CV 1
➍
PW CV 2
➎
➐
➏
VCO
STANDARD VCO
-2
Range
0
+2
Tune
10
0
CV 2
10
0
PW
10
0
PW CV 2
10
0
➒
➑
➀
➁
➂
➃
➄
Bedienkomponenten:
1 Range: 5-stufiger Wahlschalter für Oktavlage
2 Tune: Regler für Feinabstimmung
3 CV 2: Abschwächer für Steuerspannung am
Eingang CV 2 (➌)
4 PW: Regler für Pulsweite
5 PW CV 2: Abschwächer für Steuerspannung am
Eingang PW CV 2 (➎)
Ein- / Ausgänge:
! SYNC: Synchronisations-Eingang
" CV 1: 1. Eingang für Steuerspannung
§ CV 2: dto. 2., Pegel regelbar mit ➂
$ PW CV 1: 1. Eingang für Pulsweitensteuerung
% PW CV 2: dto. 2., Pegel regelbar mit ➄
& : Sägezahnwellen-Ausgang
/ : Pulswellen-Ausgang
( : Dreieckwellen-Ausgang
) : Sinuswellen-Ausgang
2
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3. Grundlagen
System A - 100
VCO
A-110
Das Modul A-110 liefert gleichzeitig vier verschiedene
Wellenformen. Die generierten Signale haben alle die
gleiche Tonhöhe, da für alle die Steuerspannungen an
den Eingängen " und § frequenzbestimmend sind.
Sägezahnwelle
Am Ausgang & des VCO's steht Ihnen eine Sägezahnwelle zur Verfügung. Sie klingt "schneidend" und
ist sehr obertonreich. Sie enthält sämtliche Harmonische der Grundfrequenz, wobei deren Amplituden
linear mit wachsender Ordnungszahl abnehmen (also
1/2, 1/3, 1/4, ... etc.; s. Abb. 1).
100%
0%
f1f2f3f4f
f
f7f8ff
6
5
Harmonische
9
➨
Sägezahnwellen eignen sich hervorragend zur Synthese von Klängen, die reich an Obertönen sind, wie
z.B. streicher-, blechbläser- und stimmenähnlichen
Klängen.
Pulswelle
Der VCO liefert am Ausgang / eine Pulswelle. Sie
können die Pulsweite (s. Abb. 2) manuell einstellen
oder per Steuerspannung verändern (Pulsweitenmo-
dulation).
c
a
1/f 1/f
Abb. 2: verschiedene Pulsweiten einer Pulswelle
b
Abb. 1: Obertonspektrum einer Sägezahnwelle
3
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A-110
VCO
System A - 100
doepfer
Eine symmetrische Pulswelle (engl. square wave),
d.h. die Pulsweite beträgt 50 %, enthält nur die ungeraden Harmonischen der Grundfrequenz (s. Abb. 3)
und besitzt den typischen "hohlen" Klang.
100%
0%
f1f
f3f4f
2
f
f7f8ff
6
5
Harmonische
9
➨
Abb. 3: Obertonspektrum einer symmetrischen
Pulswelle
Je weiter die Pulsweite von der symmetrischen Pulswelle abweicht (s. Abb. 2, b und c), desto geringer wird
der Anteil unterer Harmonischer; der Klang wird zunehmend "spitzer" und "nasaler".
Pulswellen werden wegen des reichen Obertongehalts
häufig bei der subtraktiven Klangformung mit einem
Filter und für holzbläser-ähnliche Klänge verwendet.
Dreieckwelle
Eine Dreieckwelle (VCO Ausgang () ist arm an oberen Harmonischen und klingt "weich" ("dumpf"). Sie
enthält nur ungerade Harmonische, deren Amplituden
mit wachsender Ordnungszahl quadratisch abnehmen
(also 1/9, 1/25, ... etc.)
100%
0%
f1f
2
f3f4f
Abb. 4: Obertonspektrum einer Dreieckwelle
Auf Grund ihres weichen, "runden" Klanges eignen
sich Dreieckwellen gut zur Synthese flöten-, orgelund vibraphonähnlicher Klänge.
f6f7f8ff
5
Harmonische
9
➨
4
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System A - 100
VCO
A-110
Sinuswelle
Sinuswellen sind "reine" Wellen, d.h. sie enthalten
überhaupt keine Harmonische der Grundfrequenz (s.
Abb. 5) und eignen sich daher nicht für die subtraktive
Klangbearbeitung mit einem Filter.
100%
0%
f1f
2
f3f4f
Abb. 5: Spektrum einer Sinuswelle
f6f7f8ff
5
Harmonische
9
➨
Frequenzmodulation
Da die Frequenz des VCO's durch die an den CVEingängen " und § anliegenden Steuerspannungen
bestimmt wird, bietet der VCO die Möglichkeit der
Frequenzmodulation, d.h. die Frequenz ändert sich
kontinuierlich entsprechend dem Verlauf der Steuerspannung.
Wird beispielsweise die Frequenz des VCO's mit einem langsam schwingenden LFO moduliert, ergibt
sich ein typisches "Vibrato" (s. Abb. 6).
Abb. 6: Frequenzmodulation mit langsam
schwingendem LFO (Vibrato)
Völlig andere Klänge ergeben sich, wenn die Modulationsfrequenz im Bereich der VCO-Frequenz liegt (s. 6.
Anwendungsbeispiele).
5
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A-110
VCO
System A - 100
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4. Bedienkomponenten
1 Range
Die Fußlage (Oktavlage des tiefsten Tones) stellen
Sie mit diesem Wahlschalter ein. Fünf Positionen
stehen zur Verfügung, die einen weiten Frequenzbereich abdecken.
2 Tune
Der TUNE-Regler ermöglicht eine Feinabstimmung
der Oszillatorfrequenz im Bereich von ca. ± ½ Oktave.
Zur präzisen Stimmung des Oszillators sollten Sie ein
elektronisches Stimmgerät verwenden.
P
Werden zwei oder mehr Oszillatoren mit
gleicher Fußlage vom selben Noten-Befehl
gesteuert, können Sie mittels der TUNERegler der einzelnen VCO's diese leicht gegeneinander verstimmen.
Dadurch erhalten Sie Schwebungen und
chorusähnliche Klänge, die sich insbesondere für die Gestaltung von Klangflächen
eignen.
3 CV 2
Die Frequenz des VCO's ergibt sich durch die Steuerspannungen, die an den zwei CV-Eingängen " und §
zugeführt werden. Der Pegel der am CV-Eingang §
zugeführten Spannung zur Steuerung der VCO-Frequenz ist mit dem Abschwächer 3 einstellbar (s.
auch Beschreibung zu §).
4 PW
Mit dem Regler 4 stellen Sie die Pulsweite (engl.
pulse width) der Pulswelle ein, die Sie am Ausgang &
abgreifen können (s. Abb. 2 und Beschreibung zu &).
5 PW CV 2
Die Pulsweite der Pulswelle läßt sich auch per Steuerspannungen, die Sie den Eingängen $ und/oder %
zuführen, steuern und modulieren. Der Pegel der am
Eingang PW CV 2 % zugeführten Spannung zur
Steuerung der Pulsweite läßt sich mit dem Pegelregler 5 einstellen (s. auch Beschreibung zu %).
6
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System A - 100
VCO
A-110
5. Ein- / Ausgänge
! SYNC
Die Buchse ! ist der Synchronisations-Eingang
des VCO's. Unter Synchronisation versteht man den
Vorgang, wenn die Frequenz eines VCO's ("Slave") an
die Frequenz eines anderen VCO's ("Master") angeglichen wird, indem der Audio-Ausgang des MasterVCO's mit dem Sync-Eingang des Slave-VCO'S verbunden wird.
Im A-110 wurde die Synchronisation als "Hard Sync"
realisiert. Betrachten Sie dazu das folgende Beispiel
(s. Abb. 7), bei dem der Slave-VCO Sägezahnwellen
produziert, die immer dann zurückgesetzt werden,
wenn der Sägezahn des Master-VCO's zurücksetzt
(fallende Flanke). Ist die Frequenz des Master-VCO's
größer als die des Slave-VCO's fS, wird dessen
f
M
Frequenz lediglich auf die des Masters hochgezogen
(Abb. 7 a).
Im anderen Falle (f
die des Masters abgesenkt (Abb. 7 b: die Periodendauer T entspricht exakt der Periodendauer des
Master-VCO's). Gleichzeitig werden jedoch harmonische Seitenbänder produziert, d.h. die Kurvenform
des Slave-VCO's ändert sich, was sich in interessan-
< fS) wird dessen Frequenz auf
M
Master
f > f
a:
M
mit
Slave
f < f
b:
M
mit
Slave
ten Klangveränderungen auswirkt.
Abb. 7: Hard Sync beim A-110
Slave
S
Hard Sync
Master
Slave
S
Hard Sync
T
" CV 1 • § CV 2
Die Buchsen " und § sind die SteuerspannungsEingänge für die Frequenz des VCO's. Die an diesen
Eingängen anliegenden Steuerspannungen werden
kaskadiert (aufsummiert). Die Eingänge haben eine
exakte Charakteristik von 1 V/Oktave.
7
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A-110
VCO
System A - 100
doepfer
Der Eingang " wird in der Regel mit der tonhöhenbestimmenden Steuerspannung verbunden (z.B.
vom MIDI-CV-Interface oder vom Keyboard mit 1
V/Oktave-Ausgang).
Die Buchse CV 1 " ist als Schaltbuchse ausgeführt
und ab Werk intern mit der INT.CV-Leitung des
System-Bus verbunden. Das Anliegen einer Steuerspannung auf dieser Leitung (z.B. das CV-Signal eines Keyboards) bestimmt somit die Tonhöhe des
VCO's, ohne daß eine Steuerspannung an Buchse "
zugeführt wird.
Verbinden Sie hingegen Buchse " mit einem Signalgeber (z.B. LFO), so wird die Verbindung zum
System-Bus unterbrochen, und die Tonhöhe des
VCO's folgt dem Steuerspannungsverlauf dieses Signalgebers.
H
Falls Sie die Bus-CV nicht verwenden, d.h.
kein CV-Signal wird dem Bus zugeführt, so
sollten Sie die Verbindung auftrennen
(Drahtbrücke zwischen den mit "INT.CV" bezeichneten Lötpunkten oberhalb der 16-pol.
Stiftleiste und hinter dem Tune-Poti,
s. "8. Anhang"), da sonst die CV-Leitung des
System-Bus als Antenne für Störsignale wirken könnte.
H
Der Eingang § wird in der Regel zur Frequenzmodulation benutzt; der Pegel der ihm zugeführten Steuerspannung ist mit dem Abschwächer 3 einstellbar.
Sollten Sie später die interne Verbindung
zum System-Bus wieder benötigen, so müssen Sie die Verbindung erneut herstellen.
$ PW CV 1 • % PW CV 2
Die Buchsen $ und % sind die SteuerspannungsEingänge für die Pulsweite der vom VCO generier-
ten Pulswelle. Die an diesen Eingängen anliegenden
Steuerspannungen werden kaskadiert (aufsummiert).
Der Pegel der am CV-Eingang % zugeführten Steuerspannung ist mit dem Pegelregler 5 einstellbar.
& • / • ( • )
Die Buchsen & bis ) sind die Ausgänge des VCO's,
an denen Sie die Wellenformen Pulswelle (&), Sägezahnwelle (/), Dreieckwelle (() und Sinuswelle ())
abgreifen können.
Die Frequenz ist für alle Wellen an den Ausgängen &
bis ) identisch.
8
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System A - 100
VCO
A-110
6. Anwendungsbeispiele
Frequenzmodulation im Audio-Bereich
Interessante Klänge ergeben sich, wenn die beteiligten Frequenzen im Audio-Bereich liegen. Durch die
schnelle Änderung der Tonhöhe des modulierten
VCO's entstehen sogenannte Seitenbänder (engl.
side bands), d.h. zur eigentlichen Grundschwingung
des modulierten VCO's kommen Differenz und
Summe aus Träger- und Modulationsfrequenz hinzu
(im Falle einer Modulationsfrequenz von 100 Hz und
einer Trägerfrequenz von 500 Hz entstehen die Seitenbänder 400 Hz und 600 Hz.
A-110
VCO
Range
CV 1
Tune
CV 2
Abb. 8: Frequenzmodulation im Audio-Bereich
CV 2
A-110
VCO
Range
Tune
Sie sollten dies einmal nachvollziehen (s. Abb. 8),
indem Sie zunächst Sinuswellen verwenden und die
Modulationsfrequenz aus dem Sub-Audiobereich in
den Audiobereich langsam hochfahren.
Werden zur Frequenzmodulation im Audio-Bereich
andere Wellenformen als Sinusschwingungen verwendet, so sind die entstehenden Klänge noch
weitaus komplexer und die Ergebnisse teilweise nicht
vorhersehbar, da ja z.B. eine Sägezahnwelle aus
unendlich vielen, sinusförmigen Partialtönen unterschiedlicher Frequenz besteht und im modulierten
Signal folglich sämtliche Kombinationen von Summen
und Produkte aller Partialschwingungen vertreten
sind.
H
Bei der Frequenzmodulation im A-110 handelt es sich um exponentielle FM. Dies
bedeutet, daß Änderungen in der Steuerspannung proportionale Änderungen im Tonintervall zur Folge haben.
Bei der Frequenzmodulation im Audio-Bereich kann
dies zu unerwünschten Effekten führen. Wird z.B. ein
auf 440 Hz schwingender VCO von einer Sinuswelle
mit 2 VSS Amplitude moduliert, so beträgt die maximale Frequenz des modulierten Signals 880 Hz, die
minimale 220 Hz ( s. Abb.9).
9
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A-110
VCO
+ 1
0
- 1
System A - 100
Abb. 9: exponentielle FM beim A-110
Bei Frequenzmodulation im Audiobereich löst das
Ohr jedoch diese Oktavübergänge nicht auf, sondern
nimmt vielmehr ein überlagertes Signal wahr, dessen
Mittenfrequenz gegenüber der Trägerfrequenz deutlich verschoben ist.
Dies hat zur Folge, daß eine gewünschte Veränderung
des Spektrums durch exponentielle FM stets auch
eine (nicht gewünschte) Veränderung der Tonhöhe mit
sich bringt!
doepfer
Klangfarben-Modulation mit VCO-SYNC
Die ohnehin sehr interessanten Klänge, die sich durch
die Synchronisation zweier VCO's ergeben (s. S. 7),
können Sie durch Frequenzmodulation (Sub-AudioBereich) des Slave-VCO's und unter Zuhilfenahme
eines Mixers noch "aufregender" gestalten (s. Abb.
10).
Probieren Sie verschiedene Frequenzkombinationen
für Slave- und Master-VCO sowie für die Frequenzmodulation des Slave-VCO's. Sie werden überrascht
sein, welch komplexe Strukturen und zeitliche Verläufe von Obertönen entstehen.
VCO MIXERVCO
SYNC
CV 2
Sollte diese Tonhöhenverschiebung unerwünscht
sein, sollten Sie statt eines A-110's einen A-111 High-
End VCO einsetzten, der über die Möglichkeit der
linearen FM verfügt.
10
LFO
Abb. 10: Klangfarben-Modulation mit VCO-SYNC
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doepfer
System A - 100
VCO
A-110
Pulsweitenmodulation
Moduliert man die Pulsweite mit einem LFO oder
ADSR (Pulsweitenmodulation, PWM), so ändert
sich ständig das Obertonspektrum der Pulswelle (s. S.
3, 4). Mit nur einem Oszillator können Sie auf diese
Weise einen "dichten", "lebendigen" Klang erzeugen,
der einer Schwebung ähnelt, die sonst nur beim Zusammenklang zweier fast gleichgestimmter Oszillatoren entsteht.
A-110
VCO
Range
CV 1
Tune
PW
PW CV 2
LFO
PW CV 2
VCO - DIVIDER
Mit einem DIVIDER können Sie den Klang eines
VCO's "aufwerten", da Sie dem Originalsignal des
VCO's bis zu vier, in ihrem Pegel einstellbare Suboktaven hinzufügen können.
F / 8
Audio
In
F / 2
F / 4
Out
CV 1
A-110
VCO
Ran ge
Tune
Audio I n
A-115
DIVIDER
Abb. 12: Hinzufügen von Suboktaven mit dem DIVIDER
VCO - WAVEFORM PROCESSOR
Mit einem WAVEFORM PROCESSOR können Sie
die Signale des VCO's in ihrer Spannungs-Symmetrieachse verschieben und insgesamt verzerren; Sie
"konstruieren" quasi neue Wellenformen.
Abb. 11: Modulation der Pulsweite mit LFO
11
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A-110
VCO
7. Patch-Vorlage
System A - 100
doepfer
Die folgenden Abbildungen des Moduls dienen zur
Erstellung eigener Patches. Die Größe einer Abbildung ist so bemessen, daß ein kompletter 19"Montagerahmen auf einer DIN A4-Seite Platz findet.
Fotokopieren Sie diese Seite und schneiden Sie
die Abbildungen dieses und anderer Module aus.
Auf einem Blatt Papier können Sie dann Ihr individuelles Modulsystem zusammenkleben.
Kopieren Sie dieses Blatt als Vorlage für eigene
Patches mehrmals. Lohnenswerte Einstellungen
und Verkabelungen können Sie dann auf diesen
Vorlagen einzeichnen.
P
• Verkabelungen mit Farbstiften
einzeichnen
• Regler- und Schalterstellungen
in die weißen Kreise schreiben
oder einzeichnen
SYNC
CV 1
CV 2
PW CV 1
PW CV 2
VCO
STANDARD VCO
-2
Range
0
+2
Tune
010
CV 2
010
010
PW CV 2
10
0
PW
SYNC
CV 1
CV 2
PW CV 1
PW CV 2
VCO
STANDARD VCO
-2
Range
0
+2
Tune
010
CV 2
010
010
PW CV 2
10
0
PW
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doepfer
System A - 100
8. Anhang
Die nachfolgende Grafik zeigt die Bestückungsseite
des Printboards vom A-110.
Im Falle, daß Sie die Verbindung von Buchse CV 1
zur Bus-CV entfernt haben, diese jedoch später einmal wieder herstellen möchten (s. S. 8), können Sie
sich anhand dieser Grafik orientieren.
Die relevanten Punkte
• INT.CV oberhalb der 16-pol. Stiftleiste,
• INT.CV hinter dem Tune-Poti,
die mit einer Drahtbrücke verbunden werden müssen,
sind eingekreist.
Die Drahtbrücke legen Sie am besten auf der Rück-
seite des Printboards.
VCO
A-110
H
Unbedingt isolierten Draht verwenden!
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VCO
System A - 100
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