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VCF - 12dB Multimode

Die bei analogen Synthesizer am häufigst anzutreffende Methode der Klangfarbenänderung ist die Subtraktive Klangsynthese mittels eines oder mehrerer Filter. Das Filter beeinflußt den vom Oszillator produzierten Ton in seinem Frequenzspektrum.

Bei diesem Filter handelt es sich um einen Spannungsgesteuerten Filter bei dem zwischen den folgenden vier Filter-funktionen gewählt werden kann:

12dB Tiefpass 12dB Hochpass 6dB Bandpass 6dB Sperrpass

Zur klassischen Moog-Kaskade hat dieser VCF eine zusätzliche , musikalisch sehr sinnvolle Eigenschaft:

• Umschaltbare Filterfunktion

Das Modul:

Dieses Modul ist ziemlich komplex.

Diese liegt auch an den vielen Bauteilen auf der Frontplatte.

Die Verbindung zum Bus ist nach Formant Pro Art ausgeführt.

Schaltungsprinzip:

Die Konzeption des Umschaltens legt schon nahe das es sich hier um 2 einzelne Filter mit 6dB Steilheit handelt. Hier ist zwischen den Filterfunktionen Hochpass und Tiefpass zu wählen. Hier wurden zwei Filtereinheiten mit 6dB/Oktave in Reihe geschaltet. Beim 12dB Formant Multimode VCF wurde ein anderes Schaltungsprinzip verwendet. Hier wurde eine einzigem Filtersystem 2. Ordnung, dem State Variable Filter, aufgebaut.

Diese VCF besteht aus zwei Schaltungsgruppen die weitgehend unabhängig sind und in fast jedem VCF zu finden sind. Das sind der Steuerspannungsaddierer mit Exponentiator und die linear stromgesteuerte Filterkaskade. Die einzige Verbindung ist die Stromleitung zwischen Exponator und OTA-Integrator.

Der Steuerspannungsaddierer und Exponentiator:

Die Schaltung des Addierers und Exponentiators ist wie zu sehen, nur mit der Stromleitung mit der stromgesteuerten Filterkaskade verbunden. Diese Schaltung wird auch bei anderen Filtern eingesetzt und hat sich bewährt.

Man könnte den CA3084 durch zwei PNP-Transistoren ersetzen (z.B:BC557). Jedoch sollte man dann ein Pärchen mit annähernd gleicher Kennline finden. Diese müssen thermisch gut koppeln werden. Auch sollte dann der 1K8 Widerstand gegen einen mit 1k5 getauscht werden.

Da dieses ein doch recht aufwendiges Verfahren ist, und auch nicht immer zum Ziel führt, würde ich einen PNP-Dualtransitor vorziehen. Man kann auch einen AD820...830 (Analog Devices), 2N3808...2N3811(Motorola)oder auch fast jeden anderen Dual-NPN-Transitor verwenden, die jedoch meist über keinen Sustrat Anschuß verfügt.

Der linear stromgesteuerte Integrator :

Man sieht hier eine von vier Filtereinheiten die in diesem Filter kaskadiert sind. Es handelt sich um einen linear strom-gesteuertern Integrator. Er stellt die Hochpass- und Tiefpassfunktion gleichzeitig zur Verfügung.

Der Steuerstrom IABC, vom Exponator, steuert die Eckfrequenz für beide Filterfunktionen des Filters. Dieses Steuerung geschieht über wenigstens 3 Dekaden sehr linear.

Jedes Filter ist mit einem OTA (CA3080), einen Kondensator und einem OpAmp als Ausgangsstufe aufgebaut. Die Eckfrequenzen der Filter wird durch den Steuerstrom bestimmt. Dieser steuert alle Filter gleichmaßig an, so das alle Filter die gleiche Eckfrequenz haben und sich nur die Flankensteilheit der Filterglieder addiert.

Die Kaskadierung der Filterelemente :

Wenn man die zwei beschriebenen Filter-elemente hintereinander schaltet, erhält man ein 12dB VCF, das zwischen Hochpaß- und Tiefpaßfunktion umschaltbar ist. Wenn man ein Filterelement als Hochpass und eines als Tiefpass hintereinander schaltet, erhällt man ein Bandsperre und Bandpass.

Die gewünschte Filterfunktion kann gewählt werden, indem die zwei Filterelemente mit je 6dB/Oktave richtig verschaltet werden. Mit drei Schaltern ist die Wahl der Filtersteilheit einfach zu realisieren.

Die verwendete Schaltung stammt aus dem Formant Pro.

Mehr zur Geschichte und Funktionsweise von Klangsynthese gibt es hier !