Unsere Gruppe baut einen spannungsgesteuerten Verstärker, kurz VCA und einen Low-Frequency Oszillator, kurz LFO. Dazu haben wir uns in 2 Gruppen aufgeteilt. Eine 3 Personen Gruppe, welche sich mit die Realisierung des VCA’s beschäftigt und eine 2 Personen Gruppe, die sich um den LFO kümmert.
Spannungsgesteuerter Verstärker:
Ziel der ersten Teilgruppe ist es einen VCA zu bauen, welcher ein Eingangssignal vom VCF im Bereich von +/- 1 Volt erhält und dieses mit einer patchbaren Steuerspannung multipliziert. Die Steuerspannung liegt dabei zwischen 0 und 5 Volt. Die Verstärkung soll dabei gleich 1 sein, damit das Ausgangssignal einem Audiosignal im Bereich +/- 1 Volt entspricht.
Für die Schaltung war die erste Idee eine Umsetzung mit einem J-FET. Jedoch konnte damit nur ein geringer Bereich der Steuerspannung abgedeckt werden, wodurch der Dynamikbereich sehr gering wurde. Wir haben diese Idee deshalb verworfen und stattdessen eine Schaltung mit Bipolar Transistoren und Operationsverstärkern gewählt. Die Betriebsspannung der Operationsverstärker beträgt dabei +/- 12 Volt und der VCA arbeitet in einem Frequenzbereich von 30 bis 1000 Hertz. Nach ein paar Anpassungen konnten wir diese in LTspice aufbauen und simulieren.
Nachdem die Simulation zeigte das unsere Schaltung ihren Zweck erfüllt wurde sie auf einem Steckbrett als Testaufbau umgesetzt.
Low-Frequency Oszillator:
Die zweite Teilgruppe hat die Aufgabe einen LFO zu erstellen, welche langsame Schwingungen im Bereich von 0 bis 20 Hertz erzeugt. Das ausgegeben Signal kann aufgrund seiner niedrigen Frequenz nicht direkt durch das menschliche Gehör wahrgenommen und wird mit dem Audiosignal überlagert. Dadurch werden hörbare Effekte wie zum Beispiel ein Vibrato erzielt. Das LFO Steuersignal kann dabei durch mehrere andere Bauelemente des Synthesizers genutzt werden, um Töne zu variieren. Außerdem sollten möglichst viele Wellenformen erzeugt werden können, damit die Anzahl der erzeugbaren Effekte hoch ist.
Nach der Recherche über die Anforderungen eines LFO haben wir uns für folgende 3 Wellenformen entschieden.
- Sägezahn
- Rechteck
- Sinus
Die Signale sollen getrennt voneinander nutzbar sein und ihre Frequenz muss durch den Anwender verändert werden.
Die Schaltung wurde mit einem Dreieck-Rechteck Generator und einem Dioden Netzwerk zur Sinus Erzeugung realisiert. Der Dreieck-Rechteck Generator besteht dabei aus einem Schmitt-Trigger und einem Integrator. Während der Schmitt Trigger entweder ein konstantes High- oder Low Signal ausgibt, integriert der Integrator dieses negativ und bringt den Schmitt Trigger dementsprechend nach dem überschreiten einer entsprechenden Spannung dazu, das jeweils komplementäre Signal auszugeben. Der Simulationsaufbau der Schaltung in LTSpice sieht wie folgt aus.
