Page 1
oepfer
CV 2
CV 1
CV 2
A-111
High End VCO
Range
System A - 100
1. Einführung
Das Modul A-111 (VCO) ist ein spannungsgesteuerter
Oszillator (engl. voltage-controlled oscillator).
Der VCO produziert Frequenzen in einem Tonumfang
von ca. 12 Oktaven, wobei vier Wellenformen gleichzeitig zur Verfügung stehen: Puls-, Sägezahn-,
Dreieck- und Sinus-Welle.
High-End-VCO
A-111
Lin. FM
PCV
Lin. FM
PCV
H-Sync
S-Sync
Saw Sine Tri Pulse
Tune
Fine
PW
Die Frequenz des VCO's wird bestimmt durch die
Stellung von Range-Schalter, Tune-Regler, FineRegler und durch die Steuerspannungen an den zwei
CV-Eingängen. Die Fußlage (Oktavlage des tiefsten
Tones) können Sie mit dem Range-Wahlschalter in 7
Stufen einstellen. Der Tune-Regler dient zur Grobab-
stimmung (engl. tune), der Fine-Regler zur Feinab-
stimmung (engl. fine) der VCO-Frequenz.
Der A-111 verfügt über Steuereingänge zur exponentiellen und linearen Frequenzmodulation.
Bei der Pulswelle können Sie die Pulsweite (engl.
pulse width) manuell oder per Steuerspannungen einstellen bzw. modulieren (Pulsweitenmodulation).
Der A-111 besitzt Eingänge für harte (Hard Sync) und
weiche Synchronisation (Soft Sync).
1
Page 2
A-111
High-End-VCO
System A - 100
doepfer
2. VCO 2 - Übersicht
A-111
HIGH END VOLTAGE CONTR. OSCILLATOR
CV 1
CV 2
Lin. FM
H-Sync PCV
S-Sync Pulse Saw Triangle Sine
-3
Octave
0
+4
CV 2
10
0
Lin. FM
10
0
➓
VCO 2
0
0
0
0
Tune
10
10
10
10
Fine
PW
PCV
➁
➀
➂
➃
➄
➆
➅
Bedienkomponenten:
1 Range : 7-stufiger Wahlschalter für Oktavlage
2 Tune : Regler zur Grobstimmung
3 Fine : Regler zur Feinstimmung
4 CV 2 : Abschwächer für 2. Tonhöhen-CV an
Eingang CV 2 "
5 PW : Regler für Pulsweite
6 PCV : Abschwächer für Pulsweiten-CV an
Eingang PCV
&
7 Lin. FM : Abschwächer für Steuerspannung zur
linearen FM an Eingang §
Ein- / Ausgänge:
! CV 1 : Eingang für Tonhöhen-CV (1 V/Okt.)
CV 2 : dto., Pegel jedoch regelbar mit
"
Lin. FM : CV-Eingang für lineare FM
§
$ H-Sync : Eingang für Hard-Synchronisation
% S-Sync : Eingang für Soft-Synchronisation
& PCV : Eingang für Pulsweiten-CV
/, (, ), = : VCO-Ausgänge
4
2
Page 3
oepfer
System A - 100
High-End-VCO
A-111
3. Grundlagen
3.1 Wellenformen
Das Modul A-111 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 / 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).
Sägezahnwellen eignen sich hervorragend zur Synthese von Klängen, die reich an Obertönen sind (z.B.
streicher-, blechbläser- und stimmenähnlichen
Klänge), sowie als Instrumentsignal beim Vocoder.
Pulswelle
Der VCO liefert am Ausgang = eine Pulswelle. Sie
können die Pulsweite (s. Abb. 2) manuell einstellen
oder per Steuerspannung verändern (Pulsweitenmo-
dulation).
100%
0%
f1f
2
f3f4f
f
f7f8ff
6
5
Harmonische
9
➨
Abb . 1:
Obertonspektrum einer Sägezahnwelle
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.
c
a
1/f 1/f
b
Abb. 2: verschiedene Pulsweiten einer Pulswelle
3
Page 4
A-111
High-End-VCO
100%
System A - 100
Dreieckwelle
Eine Dreieckwelle (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.)
doepfer
0%
f1f
f3f4f
2
f
f7f
ff
6
5
Harmonische
8
9
➨
Abb. 3: Obertonspektrum einer symmetrischen Puls-
welle
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.
4
100%
0%
f1f
f3f4f
2
f
f7f8ff
6
5
Harmonische
9
➨
Abb. 4: Obertonspektrum einer Dreieckwelle
Auf Grund ihres weichen, "runden" Klanges eignen
sich Dreieckwellen gut zur Synthese flöten-, orgelund vibraphonähnlicher Klänge, wegen des geringen
Obertongehaltes jedoch weniger gut zur Bearbeitung
mit einem nachfolgenden Filter.
Page 5
oepfer
System A - 100
High-End-VCO
A-111
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
f
f7f8ff
6
5
Harmonische
9
➨
Abb. 5: Spektrum einer Sinuswelle
3.2 Frequenzmodulation
Da die Frequenz des VCO's per Steuerspannung einstellbar ist, bietet sich die Möglichkeit der Frequenz-
modulation, d.h. die Frequenz ändert sich kontinuierlich entsprechend dem Verlauf der Steuerspannung.
Im Gegensatz zum Standard-LFO A-110 bietet das
Modul A-111zwei Arten der Frequenzmodulation.
Für die exponentielle FM führen Sie das ModulationsSignal den CV-Eingängen ! oder " zu; für die lineare
FM steht ein eigener CV-Eingang § mit Abschwächer
zur Verfügung.
Liegt die Frequenz des Modulations-Signals im Sub-
Audio-Bereich (z.B. Modulation mit langsam schwingenden LFO), so werden Sie keine gravierenden Unterschiede zwischen beiden Modulationsarten feststellen. Es ergibt sich in diesem Fall ein typisches
"Vibrato" (s. Abb. 6).
Abb. 6: Frequenzmodulation mit langsam schwin-
gendem LFO (Vibrato)
5
Page 6
A-111
High-End-VCO
System A - 100
doepfer
Andere Klänge ergeben sich hingegen, wenn die Modulationsfrequenz im Bereich der VCO-Frequenz, also
im Audio-Bereich liegt.
Exponentielle FM im Audio-Bereich
Für die exponentielle FM führen Sie das Modulationssignal dem CV-Eingang ! oder " zu (s. Abb. 7).
CV 1
A-110
VCO
Range
Tune
CV 2
CV 2
A-110
VCO
Range
Tune
Abb. 7: Frequenzmodulation im Audio-Bereich
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 sämtliche
Frequenz-Differenzen und -Summen der im Träger-
und Modulations-Signal enthaltenen Obertöne
hinzu. Im Falle von Sinusschwingungen für
Modulations- und Träger-Signal entstehen beispielsweise bei einer Trägerfrequenz von 500 Hz und einer
Modulationsfrequenz von 100 Hz die Seitenbänder
400 Hz und 600 Hz.
Sie sollten dies einmal nachvollziehen, indem Sie
zunächst Sinuswellen verwenden und die Modulationsfrequenz aus dem Sub-Audio-Bereich in den
Audio-Bereich 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 Differenzen aller Partialschwingungen vertreten sind.
Bei der exponentiellen FM haben Änderungen in der
Steuerspannung proportionale Änderungen im Ton-
intervall zur Folge. Dies kann zu unerwünschten Effekten führen. Wird z.B. ein auf 440 Hz schwingender
Sinus-VCO von einer Sinuswelle mit 2 V
Amplitude
SS
moduliert ( s. Abb. 8), so beträgt die maximale Fre-
6
Page 7
oepfer
System A - 100
High-End-VCO
A-111
quenz des modulierten Signals 880 Hz (+1 Oktave),
die minimale 220 Hz (-1 Oktave) .
+ 1
0
- 1
Abb. 8: exponentielle FM im Audio-Bereich
Das menschliche Ohr löst jedoch diese Oktavübergänge nicht auf, sondern nimmt vielmehr ein überlagertes Signal wahr, dessen Mittenfrequenz gegen-
über 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!
Lineare FM im Audio-Bereich
Die lineare FM ist ein eigenständiges Syntheseprinzip.
Insbesondere mit der Einführung des DX 7 Anfang der
achtziger Jahre fand dieses Prinzip weite Verbreitung
und konnte sich mit seinem "digitalen" Klangcharakter
etablieren.
Bei der linearen FM haben Änderungen in der Steuerspannung proportionale Änderungen in der Fre-
quenz zur Folge.
Moduliert man z.B. einen auf 440 Hz schwingenden
Sinus-VCO mit einer Sinuswelle der Frequenz 220 Hz,
so entstehen die Seitenbänder 220 Hz und 660 Hz; die
Frequenz des modulierten Signals ist gleich der
Trägerfrequenz (440 Hz).
Sie werden feststellen, daß das Verhältnis von Trägerfrequenz f
und Modulatorfrequenz fM von ent-
C
scheidender Bedeutung für das Klangergebnis ist.
Bei exakt gleicher Frequenz von Träger und Modulator erhalten Sie einen Ton, der einer mit einem Tiefpaß
bearbeiteten Sägezahnwelle ähnelt (s. Abb. 9) während Sie im Fall der doppelten Modulatorfrequenz
einen pulswellenähnlichen Ton erhalten (s. Abb. 10).
7
Page 8
A-111
Abb. 9: fM = f
High-End-VCO
C
Abb. 10: fM = 2 • f
System A - 100
C
Insbesondere mit nicht-ganzzahligen Verhältnissen
von Träger- und Modulatorfrequenz können Sie interessante geräusch- oder stimmenähnliche Klänge erzeugen (s. Abb. 11). Die Ergebnisse sind oftmals
verblüffend, da schon kleinste Frequenzänderungen
der Modulatorfrequenz drastische Klangänderungen
zur Folge haben können (vergleiche Abb. 10 mit Abb.
12).
Abb. 11: f
= 3.3 • f
M
Abb. 12: fM = 2.05 • f
C
C
doepfer
Entscheidend für das Klangergebnis ist auch die Intensität der Modulation, d.h. wie weit Sie den Regler 7
des Träger-VCO's aufdrehen.
3.3 Synchronisation
Unter Synchronisation versteht man den Vorgang,
wenn die Frequenz eines VCO's ("Slave") an die Frequenz eines anderen VCO's ("Master") angeglichen
wird. Dazu wird ein Audio-Ausgang des Master-VCO's
(vorzugsweise Rechteck- oder auch Sägezahnwelle)
mit dem Sync-Eingang des Slave-VCO's verbunden
wird.
Im A-111 stehen zwei Arten der Synchronisation zur
Verfügung: die "Hard Sync" und die "Soft-Sync".
Dementsprechend existieren auch zwei Sync-
Eingänge ($ und %).
Hard-Sync
Betrachten Sie dazu das folgende Beispiel (s. Abb.
13), bei dem der Slave-VCO Dreieckwellen und der
Master-VCO Rechteckwellen produziert. Der Kurvenverlauf der Dreieckwelle ändert sich bei steigender
und fallender Flanke der Rechteckwelle: im steigen-
8
Page 9
oepfer
System A - 100
den Teil der Dreieckwelle bei einer positiven Flanke,
im fallenden Teil der Dreieckwelle bei einer negativen Flanke der Rechteckwelle.
Ist die Frequenz des Master-VCO's f
des Slave-VCO's f
, wird dessen Frequenz lediglich
S
größer als die
M
auf die des Masters hochgezogen (s. Abb. 13 a: die
Periodendauer der "gesyncten Dreieckwelle" T
gleich der Periodendauer T
des Master-VCO's.).
M
R
ist
Slave-Signal
Hard-Sy nc-Sig nal
a:
f > f
M
High-End-VCO
0V
T
S
0V
S
T
R
A-111
Im anderen Falle (f
< fS) wird dessen Frequenz auf
M
die des Masters abgesenkt (Abb. 13 b: die Periodendauer T
odendauer T
entspricht wieder exakt der Peri-
R
des Master-VCO's). Gleichzeitig werden
M
jedoch harmonische Seitenbänder produziert, d.h. die
Kurvenform des Slave-VCO's ändert sich, was sich in
interessanten Klangveränderungen auswirkt.
H
Die Ausführung der Hard Sync im A-111
unterscheidet sich von der im Standard-VCO
A-110, bei dem eine Richtungsumkehr nur
bei negativen Flanken stattfindet. Dadurch
ergeben sich beim A-111 im Falle, daß
f
< fS ist, komplexere, vielfältigere Kurven-
M
verläufe, die reicher an Seitenbändern sind
und interessanter klingen.
Master-Signal
b:
Hard-Sync-Signal
f < f
M
Master-Signal
S
0V
T
M
0V
0V
Abb. 13: "Hard Sync" beim A-111
T
R
T
M
9
Page 10
A-111
High-End-VCO
System A - 100
Soft-Sync
Bei der Soft Sync findet im Gegensatz zur Hard Sync
keine Änderung der Kurvenform statt. Der MasterVCO sorgt hier lediglich dafür, daß die Dreieckwelle
ihren Umkehrpunkt früher durchführt.
Slave-Signal
doepfer
0V
T
S
Dabei wird die Frequenz f
des Master-VCO's f
M
des Slave-VCO's auf die
S
in der Art "hochgezogen", daß
sie ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des
Master-VCO's ist.
In Abb. 14 sehen Sie diesen Sachverhalt. Die Frequenz der "gesyncten Dreieckwelle" f
hoch wie die des Master-VCO's f
odendauer T
ist doppelt so groß wie TR).
M
ist doppelt so
R
(anders: die Peri-
M
Mit der Soft Sync können Sie, da keine Änderung der
Kurvenform stattfindet, keine Klangänderung hervorrufen. Vielmehr eignet sich diese optimal dazu, zwei
oder mehrere VCO's in bestimmten Frequenzver-
hältnissen (z.B. harmonisch) zueinander zu stimmen.
10
Soft-Sync-Signal
Master-Signal
0V
T
0V
Abb. 14: "Soft Sync" beim A-111
R
T
M
Page 11
oepfer
System A - 100
4. Bedienkomponenten
Range
1
Die Fußlage (Oktavlage des tiefsten Tones) stellen
Sie mit diesem Wahlschalter ein. 7 Positionen stehen
zur Verfügung, die einen weiten Frequenzbereich abdecken.
Tune • 3 Fine
2
Diese beiden Regler dienen zur Stimmung des VCO's.
Während Ihnen der Tune-Regler 2 eine Grobstim-
mung der Oszillatorfrequenz im Bereich von ca. ± ½
Oktave ermöglicht, nehmen Sie mit dem Fine-Regler
3 eine Feinabstimmung vor. 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 TUNE-Regler
der einzelnen VCO's diese leicht gegeneinander verstimmen. Dadurch erhalten Sie
Schwebungen und chorusähnliche Klänge,
die sich insbesondere für die Gestaltung von
Klangflächen eignen.
High-End-VCO
CV 2
4
Die Frequenzänderungen des VCO's ergeben sich
durch die Steuerspannungen, die an den zwei CVEingängen ! und " zugeführt werden. Der Pegel der
am CV-Eingang " zugeführten Tonhöhen-CV ist mit
dem Abschwächer 4 einstellbar.
PW
5
Mit dem Regler 5 stellen Sie die Pulsweite (engl.
pulse width) der Pulswelle ein, die Sie am Ausgang
abgreifen können (s. Abb. 2 in Kap. 3.1).
PCV
6
Die Pulsweite der Pulswelle läßt sich auch per Steuerspannung steuern und modulieren (s. 6. Anwendungsbeispiele). Diese führen Sie am Eingang & zu, wobei
Sie den Pegel mit dem Abschwächer 6 einstellen
können.
Lin. FM
7
Mit dem Abschwächer 7 regeln Sie die Amplitude
des an der Buchse § zugeführten linearen
Modulations-Signals.
A-111
=
11
Page 12
A-111
High-End-VCO
System A - 100
doepfer
5. Ein- / Ausgänge
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). Eingang ! hat eine exakte
Charakteristik von 1 V/Oktave.
Der Eingang ! wird in der Regel mit der tonhöhenbestimmenden Steuerspannung verbunden (z.B. vom
MIDI-CV-Interface, Steuer-Keyboard mit 1 V/OktaveAusgang oder MAQ 16/3 CV-Ausgang).
Zusätzlich ist ein weiterer Steuerspannungseingang
mit 1V/Oktave-Charakteristik intern mit der INT.CV-
Leitung des System-Busses verbunden. Das Anliegen einer Steuerspannung auf dieser Leitung (z.B. das
CV-Signal eines Keyboards über das Bus-AccessModul) bestimmt somit zusätzlich die Tonhöhe des
VCO's.
H
Den Eingang " nutzen Sie zur exponentiellen Frequenzmodulation sowohl im Sub-Audio- als auch im
Audio-Bereich; der Pegel der ihm zugeführten Steuerspannung ist mit dem Abschwächer 4 einstellbar.
§
Am Eingang für lineare Frequenzmodulation § führen Sie das Modulations-Signal zu. Der Pegel ist mit
dem Abschwächer 7 einstellbar.
Falls Sie die Bus-CV nicht verwenden wollen, d.h. kein CV-Signal wird dem Bus zugeführt, so sollten Sie die Verbindung auftrennen, indem Sie den Jumper J1 (oben rechts
beim Blick auf die Bestückungsseite der Platine, s. "7. Anhang") entfernen, da sonst die
CV-Leitung des System-Bus als Antenne für
Störsignale wirken könnte.
Sollten Sie später die interne Verbindung
zum System-Bus wieder benötigen, stecken
Sie den Jumper erneut auf.
Lin. FM
12
Page 13
oepfer
System A - 100
High-End-VCO
A-111
H
$
Die Buchsen $ und % sind die Eingänge zur Synchronisation des VCO's; die Buchse $ ermöglicht "Hard
Sync", die Buchse % hingegen "Soft Sync".
&
Am Steuerspannungs-Eingang & führen Sie das
Signal zur Steuerung der Pulsweite der vom VCO
generierten Pulswelle zu. Der Pegel der zugeführten
Steuerspannung ist mit dem Abschwächer 6 einstellbar. Abb. 15 zeigt die Pulsweiten-Modulation mit einem LFO.
/
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.
Dieser Eingang ist nur für Modulationen im
Audio-Bereich (> 50 Hz) geeignet, da es
sonst auf Grund der Wechselspannungskopplung zu Tonhöhenverschiebungen kommen könnte.
H-SYNC • % S-Sync
PCV
•
(
•
)
=
•
PCV
LFO
Abb. 15: Modulation der Pulsweite mit LFO
A-111
13
Page 14
A-111
High-End-VCO
System A - 100
6. Patch-Vorlage
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.
A-111
HIGH END VOLTAGE CONTR. OSCILLATOR
CV 1
-3
+4
CV 2
0
Lin. FM
0
H-Sync PCV
S-Sync Pulse Saw Triangle Sine
0
Octave
CV 2
10
Lin. FM
10
VCO 2
0
0
0
0
Tune
10
Fine
10
PW
10
PCV
10
doepfer
A-111
HIGH END VOLTAGE CONTR. OSCILLATOR
CV 1
-3
+4
CV 2
0
Lin. FM
0
H-Sync PCV
S-Sync Pulse Saw Triangle Sine
0
Octave
CV 2
10
Lin. FM
10
VCO 2
0
0
0
0
Tune
10
Fine
10
PW
10
PCV
10
P
14
• Verkabelungen mit Farbstiften
einzeichnen
• Regler- und Schalterstellungen
in die weißen Kreise schreiben
oder einzeichnen
Page 15
oepfer
System A - 100
7. Anhang
Die nebenstehende Grafik zeigt die Bestückungsseite
des Printboards vom A-111.
Falls Sie die Verbindung von Buchse CV 1 zum
System-Bus (INT.CV-Leitung) unterbrechen möchten
(s. Hinweise auf S. 10), so ziehen Sie einfach den
Jumper J1.
Sollten Sie später die interne Verbindung zum SystemBus wieder benötigen, stecken Sie den Jumper J1
erneut auf.
High-End-VCO
A-111
15
Page 16
A-111
High-End-VCO
System A - 100
doepfer
16
Loading...