{"id":84,"date":"2016-07-19T10:22:39","date_gmt":"2016-07-19T08:22:39","guid":{"rendered":"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/purplegain\/?page_id=84"},"modified":"2016-07-19T10:23:00","modified_gmt":"2016-07-19T08:23:00","slug":"ahdsr-vcf","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/purplegain\/ahdsr-vcf\/","title":{"rendered":"AHDSR & VCF"},"content":{"rendered":"

Die Gruppe 3 bef\u00e4sst sich mit der Entwicklung eines H\u00fcllkurvengenerators (AHDSR)<\/strong><\/em> und einem spannungs-gesteuertem Universalfilter (VCF)<\/strong><\/em>, wobei die H\u00fcllkurve die Anschlagsdynamik des Synthesizers und der Filter den Klangcharakter ma\u00dfgeblich beeinflusst.<\/p>\n

AHDSR
\n<\/strong>Florian Hahn, Tamer Totonji<\/p>\n

Der H\u00fcllkurvengenerator ist eine Schaltung, die ein ver\u00e4nderliches Steuersignal ausgibt, um die Lautst\u00e4rke und Klangfarbe des Tons anzupassen. Die H\u00fcllkurve besteht aus mehreren Phasen (Normalerweise sind diese Attack, Decay, Sustain und Release), deren Dauer bzw. Amplitude durch Potentiometer eingestellt werden kann.<\/p>\n

\"originalschaltung\"<\/a>
Abbildung 1: Originalschaltung<\/figcaption><\/figure>\n

Zur Realisierung des H\u00fcllkurvengenerators wurde sich an der Schaltung aus \u00a0orientiert. Dieser Aufbau wurde dann erweitert, um die Funktionalit\u00e4t zu erh\u00f6hen. Im Folgenden wird zuerst auf Funktionsweise der Grundschaltung und dann auf die Erweiterungen eingegangen:<\/p>\n

Im Zentrum der Schaltung steht der NE555. Die Grundidee ist, dass sich der Kondensator C4 \u00fcber die Potentiometer R8, R9, R10 und R11 l\u00e4dt und entl\u00e4dt und an ihm die Ausgangsspannung anliegt. Das Gatesignal am Eingang repr\u00e4sentiert den Tastendruck (5V gedr\u00fcckt, 0V losgelassen). Springt dieses Signal auf 5V, schlie\u00dft der Transistor Q1. Damit endet das Entladen von C4 und am Reseteingang des NE555 liegt high an.<\/p>\n

Au\u00dferdem f\u00fchrt der negative Impuls des Tastendrucks am Trigger, dazu dass der Outout auf high schaltet. Der Kondensator C4 l\u00e4dt sich nun \u00fcber D2, wobei die Zeitkonstante mit dem Potentiometer R8 einstellbar ist (Attack). Ein Entladen D3 oder D4 ist nicht m\u00f6glich, weil Discharge auf high liegt bzw. Q1 nicht leitet. Die Kondensatorspannung liegt am Threshhold an, weshalb er sich solange l\u00e4dt bis die Controlvoltage (2\/3 Vcc) erreicht ist.<\/p>\n

Dann schaltet Output und Discharge auf Masse, weiteres Laden wird gestoppt und der Kondensator teilentl\u00e4dt sich \u00fcber D3 (Decay). Auch hier kann die Zeitkonstante \u00fcber das Potentiometer R9 eingestellt werden. Das Spannungslevel auf das sich der Kondensator entl\u00e4dt wird durch den Spannungsteiler R12, R10 eingestellt, wobei R10 ein Potentiometer ist. Der Kondensator verbleibt auf diesem Spannungslevel bis das Gatesignal zu 0V wechselt (Sustain). Endet der Tastendruck, leitet Q1 und der Kondensator entl\u00e4dt sich \u00fcber D4 (Release). Wieder ist der Zeitkonstante mit dem Potentiometer R11 einstellbar. Weiterhin liegt low am Reset an und Output und Discharge bleiben auf low.<\/p>\n

Ein wichtiges Ziel der Erweiterung (siehe Abbildung 2)<\/em> war die Nutzung des Velocitysignals und damit das Einbinden von Anschlagsdynamik.<\/p>\n

\"adj\"<\/a>
Abbildung 2: erweiterte Schaltung<\/figcaption><\/figure>\n

Das Velocitysignal ist ein Spannungswert von 0V bis 5V entsprechend der St\u00e4rke des Tastendrucks. Dieses soll den Maximalwert der H\u00fcllkurve skalieren. OPV U4 und U5 sorgen daf\u00fcr, dass \u00fcber dem Attackpotentiometer R8 und dessen Vorwiderstand R23 immer die Velocityspannung abf\u00e4llt. D.h. entsprechend des Widerstands- und Spannungswertes l\u00e4dt sich der Kondensator. OPV U6 ist ein einfacher Komparator, der high an den Threshhold legt (R15, R21 und U8 k\u00f6nnen vorerst ignoriert werden), sobald die Velocityspannung erreicht ist, wodurch diese die Maximalspannung ist. Da Decay- und Sustainpotentiometer (R9, R10)\u00a0in Reihe geschaltet sind, beeinflusst das Sustainlevel die Decayzeitkonstante. Um dieses zu verhindern wurden OPV U7 und MOSFET M1 eingef\u00fcgt. Sobald die Spannung am Kondensator C4 hoch genug ist, sodass Threshhold Controlvoltage \u00fcberwiegt, entl\u00e4dt er sich, da am Discharge Masse anliegt, U7 zwangsl\u00e4ufig high ausgibt und M1 leitet. Der Kondensator kann sich aber nur bis zu dem durch den Spannungsteiler R12 und R10 (Sustainpotentiometer) eingestellten Spannungslevel entladen, da danach U7 low ausgibt und M1 sperrt. Weiterhin wurde zus\u00e4tzlich die Attack-Hold-Phase hinzugef\u00fcgt. In dieser wird, nachdem Attack abgeschlossen ist, die Spannung f\u00fcr eine einstellbare Zeit gehalten bis Decay beginnt. Wichtig f\u00fcr diese Funktion sind Potentiometer R15, Kondensator C2, OPV U8 und Bipolartransistor Q3. Wenn der Kondensator C4 auf die Velocityspannung geladen ist, wird bevor der Threshhold dies detektiert ein weiterer Kondensator C2 geladen. Erst wenn C2 auf Velocityspannung geladen ist, liegt high am Threshhold an und Decay beginnt. Die Zeitkonstante f\u00fcr C2 l\u00e4sst sich durch R15 einstellen. W\u00e4hrend sich C2 l\u00e4dt, darf C4 nicht weiter geladen werden, damit die Spannung konstant bleibt. Dies verhindert Q3, der sobald C4 Velocityspannung erreicht den Ladezweig unterbricht. Die letzte Ver\u00e4nderung war das Entfernen der Dioden D3 und D4 im Decay- und Releasezweig. Diese verhinderten das vollst\u00e4ndige Entladen von C4. Mit M1 ist D3 nicht n\u00f6tig. Jedoch muss Bipolartransistor Q5, gesteuert durch das Gate, erg\u00e4nzt werden, damit sich C4 nicht vor dem Release entl\u00e4dt.<\/p>\n

\"simul\"<\/a>
Abbildung 3: H\u00fcllkurvensimulation<\/figcaption><\/figure>\n

AHDSR
\n<\/strong>Jeff Kugener, Khaled, Cem Karadag<\/p>\n

Um alle Filtercharakteristiken in unser Projekt einzubinden haben wir uns f\u00fcr den Ansatz mit Universalfilter entschieden. Abbildung 3\u00a0zeigt hierbei die Schaltung, welche unseren Filterentwurf ma\u00dfgeblich beeinflusst hat.<\/p>\n

\n
\"source\"<\/a>
Abbildung 3: Originalschaltung Filer<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n
<\/div>\n
Der Filter wurde dabei\u00a0mit 2 Integrieren und einem Addierer umgesetzt. \u00a0F\u00fcr die Integrierer haben wir Transkonduktanzverst\u00e4rker benutzt. Die Verschaltung & Funktionalit\u00e4t ist im Prinzip gleich wie bei einem OPV, nur dass wir einen Steuerstrom brauchen und einen Strom ausgeben. Mit diesem\u00a0Steuerstrom wird dann die Grenzfrequenz eingestellt. Da unser Geh\u00f6r exponenziell funktioniert, wird die eingehende Steuerspannung also erst exponenziert, und dann in einen Spannungs-Stromwandler geschickt und gleichm\u00e4\u00dfig auf beide OTA’s verteilt.<\/div>\n
<\/div>\n
\n
\"vcf\"<\/a>
Abbildung 4: Unsere Filterumsetzung<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n
<\/div>\n
<\/div>\n

Den Exponenzierer (Abbildung 5)<\/em> haben wir aus der Version ohne Temperaturkompensation im\u00a0 ADELE Skript entlehnt. Da sich der Exponenzierer nur in einem bestimmten Arbeitsbereich ohne Clipping exponentiell verh\u00e4lt, \u00fcberlagern wir das Eingangssignal mit einem Offset, welcher anhand der Simulationskennlinie bestimmt wird. Der Diodenexponenzierer invertiert den Eingang, weswegen wir einen invertierenden Verst\u00e4rker vorschalten. Die Exponentialcharakteristik l\u00e4sst sich in Abbildung 40 betrachten. Der Exponenzierer gibt uns eine Spannung aus, OTAs laufen jedoch \u00fcber einen Steuerstrom Iset. L\u00f6sung dieses Problems ist ein Spannungs-Strom-Wandler, realisiert mit einem einfachen PNP-Transistor.<\/p>\n

\"expo\"<\/a>
Abbildung 5: Exponenzierer<\/figcaption><\/figure>\n

Schlussendlich lassen sich die, in Abbildung 6<\/em> simulierten Ergebnisse feststellen.\u00a0Auf der Frontplatine kann man dann mit einem Drehschalter zwischen Tiefpass, Bandpass,\u00a0Hochpass\u00a0und ungefiltert ausw\u00e4hlen, und die Resonanz \u00fcber ein\u00a0Potentiometer einstellen.<\/p>\n

\"filter\"<\/a>
Abbildung 6: VCF – Simulationsergebnisse<\/figcaption><\/figure>\n
\"layout\"<\/a>
Abbildung 7: Platinenlayout<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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