Was ist ein Tremoloeffekt?

Bei dem sogenannten Tremoloefekt, handelt es sich um eine Amplitudenmodulation. In unserem Fall bedeutet dies, dass  die Lautstärke des Audiosignals variiert wird. Diesen Effekt erzielt man, indem man das hochfrequente Audiosignal mit einem niederfrequenten Signal multipliziert. Als ein sinnvolles niederfrequenten Signal bietet sich ein Sinussignal an.  Wichtig ist hierbei, dass das Sinussignal eine Frequenz kleiner als 10Hz hat, da es zwar die Lautstärke verändern, dabei aber nicht zu hören sein soll.

Schaltungsentwurf

Da die Netzteilgruppe nur Gleichspannungen zur Verfügung stellt, besteht die erste Aufgabe darin, aus einer Gleichspannung ein niederfrequentes Sinussignal zu generieren. Wir suchen also eine Schaltung für einen LFO (Low Frequency Oscillator), die folgende Kriterien  erfüllt:

• Analog realisierbar
• Amplitude verstellbar
• Frequenz verstellbar
• Frequenzen unter 10Hz
• Analoges verstellen der Parameter

Schaltungen die einen Mikrokontroller beinhalteten fallen somit  in unserem Fall weg. Auch sind viele Schaltungen unbrauchbar, da sie nur Frequenzen über 10Hz generieren können. Die folgende Schaltung, basierend auf OPVs, wird den oben genannten Ansprüchen gerecht.

Sie erstellt zu erst ein Rechtecksignal, welches in ein Dreiecks- und anschließend in ein Sinussignal transformiert wird. Frequenz und Amplitude lassen sich leicht über Potentiometer einstellen.

Nun muss das Audiosignal mit dem generierten Sinussignal multipliziert werden. Hierfür verwenden wir einen spannungsgesteuerten Verstärker, einen sogenannten VCA ( Voltage Controlled Amplifier). Als Steuersignal des VCAs dient der von uns erzeugte Sinus und als Eingangssignal wird das Audiosignal verwendet.

Simulation und Steckbrett

In Abbildung 1 ist die Simulationsschaltung des LFO’s zu sehen. Er besteht aus einem Funktionsgenerator zum erzeugen von Rechteck-, Dreieck- und insbesondere Sinussignalen und einer Verstärkerschaltung zum variieren der Amplitude. Es wird mit einer Versorgungsspannung von 12V simuliert. Außerdem verwenden wir den Operationsverstärker TL074.

Hinter dem ersten Operationsverstärker, dem Schmitt-Trigger ist ein Rechteck Signal (siehe Abb. 2) zu messen. Dieses hat bei einer Dimensionierung wie in Abb. 1 eine Frequenz von 2,8Hz und eine Amplitude von ±10,47V. Hinter dem Schmitt-Trigger befindet sich der Miller-Integrator mit dem durch Integration der Rechteckfunktion ein Dreieck-Signal (siehe Abb. 2) entsteht.

Die Frequenz ist gleich geblieben, lediglich die Amplitude hat sich auf ±3,12V verringert. Hinter dem Miller-Integrator befindet sich ein Schaltnetz aus parallelen Widerständen und Dioden, welche einen Sinus-Former (sine shaper) bilden. Mithilfe des Widerstandes R1 lässt sich die Frequenz des Dreiecksignals bzw. des Sinussignals verändern. In Abbildung 2 ist das unverstärkte Sinus-Signal zu sehen. Beträgt der Widerstand R1= 3kΩ, ergibt sich eine Frequenz von 2,8Hz. Verringert man den Widerstand auf 1kΩ ergibt sich eine Frequenz von 8,25Hz (Siehe Abb. 3) Der zweite Teil der Schaltung ist für die Verstärkung zuständig. Die Amplitudenregelung wird mithilfe einer invertierenden Verstärkerschaltung realisiert. Mithilfe der Widerstände R4 und R11 lässt sich die Verstärkung regeln. Wir wählen jedoch R4= 20kΩ fest und lassen R11 variable. Betrachtet man Abbildung 4 sieht man, dass wir eine negative Verstärkung, also eine Dämpfung haben. Grund hierfür ist, dass das Steuersignal des VCAs nicht so groß sein sollte.

Da wir einen bereits fertigen VCA benutzen besteht die Simulation lediglich daraus ihn richtig anzuschließen. Um die Funktionsweise zu testen haben wir statt einem Audiosignal einen schnellen Sinus benutzt. Die simulierte Schaltung in Abbildung 5 und das Ergebnis ist in Abbildung 6 zu sehen. Wie man den VCA richtig anschließt lässt sich aus dem Datenblatt entnehmen.

Wie die simulierte Schaltung aus Abbildung 1 auf dem Steckbrett aussieht, sieht man in Abbildung 7. Das Potentiometer, an dessen Stecker sich extra Kabel, zum besseren Stecken, befinden, dient der Amplitudenregelung. Das andere Potentiometer wird zur Variiation der Ferquenz genutzt. Im Zentrum der Schaltung befindet sich der TL074, welcher 4 OpV-Schaltungen beinhaltet.

Das rote und das blaue Kabel führen zum Spannungsgenerator, der in Abbildung 8 zu sehen ist. Links wird die negative Versorgungsspannung von -12V und rechts die positive Versorgungsspannung von 12V generiert und abgegriffen. Zu sehen ist außerdem, dass die Schaltungen ca. 10mA Strom benötigt.

Als Resultat zeigt sich ein gutes Sinussignal (siehe Abbildung 9). Schaltung und Simulation stimmen also überein. Nun muss noch der VCA mit einem Audiosignal angeschlossen werden, um den gewünschten Tremoloeffekt zu erhalten.

Platine

Die Platinenlayout wurde mit dem Programm EAGLE erstellt. Das Platinenlayout in Abbildung 10 zeigt die Platine von unten betrachtet. Blaue Verbindungen befinden sich ebenfalls auf der Unterseite. Hingegen sind die roten Verbindungen auf der oberen Seite, also dort wo sich später auch die Bauteile befinden. Erwähnenswert ist außerdem, dass hier bereits das Digitalpotentiometer, welches von der Interfacegruppe konstruierte wurde, miteingeplant ist. Die Anschlüsse befinden sich unten rechts. Vollständig zusammengelötet sieht das ganze dann aus wie in Abbildung 11.