T902 Voltage Controlled Amplifier Bank

Einleitung

Der T902 VCA Clone war der nächste auf meiner Liste, um ein Stand Alone Instrument aufzubauen. Ich denke nicht, dass man da so viele Worte drüber verlieren muss - die meisten wissen wahrscheinlich, was ein VCA ist und was ein VCA tut - allerdings gibt es da einen Punkt, den ich immer wieder kritisiere, und das ist der Begriff "VCA" selbst, da dieser Name den "(A)mplifier" - Term beinhaltet, was eigentlich nicht so ganz korrekt ist. "Amplification" bedeutet "Verstärkung", also schwaches Signal geht rein, wird um einen bestimmten Faktor verstärkt und dann ausgegeben. Dieses Synthesizermodul hier jedoch, was den Namen VCA trägt, verstärkt das Eingangssignal eben nicht, sondern schwächt es in Wirklichkeit ab; das allerdings spannungsgesteuert ((V)oltage (C)ontrolled). Und diese "Abschwächung" wird umgekehrt proportional zur Steuerspannung vorgenommen. Das bedeutet, dass eine minimale Steuerspannung maximale Abschwächung bedeutet, also den VCA komplett dicht macht, und maximale Steuerspannung eine minimale Abschwächung bedeutet, also den VCA komplett aufmacht. Das ist aber keine Verstärkung im eigentlichen Sinne, da die maximale Ausgangsleistung 100% des Eingangssignals beträgt, also den Faktor 1.
Also wäre ein besserer Name für dieses Modul eigentlich "Invers spannungsgesteuerter Abschwächer".
Anmerkung: Tatsächlich gibt es in diesem Modul doch eine gewisse Grundverstärkung (+5db bis +7db bei 1Vpp, also ca. Faktor 2), die ist aber konstant, nicht spannungsgesteuert und bezieht sich auf alle Ausgangslevel gleich. Zweck dieser konstanten Grundverstärkung ist es, schwache Signale aus beliebigen Quellen ein wenig anheben zu können. Mit dem FIXED CONTROL Regler (siehe unten) lässt sich diese Grundverstärkung rein- und rausregeln.

T902 Voltage Controlled Amplifier Bank



Unterschiede zum Original

Wie bei meinem T901-Clone habe ich mich dazu entschieden, mehrere Module zu einer Modulbank mit einer einzigen Frontplatte zusammenzufassen. Ich habe drei Module zusammengefasst, da in viele Moog System 55 - Systeme drei VCAs reinkonfiguriert wurden, zusammen mit drei ADSRs (Envelopes), einem Trigger Delay und einem CV Router, die alle zusammen eine logische Funktionseinheit bilden. Das macht durchaus Sinn, und was diese Funktionseinheit genau tut, ist im Moog Modular Users Manual beschrieben. Und hier ist der erste Teil der Funktionseinheit, die VCA-Bank.

Vollständiges Modul


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Frontend / Human Interface

VCA

Am oberen Modulrand befindet sich ein Schalter, mit dem der sog. "CONTROL MODE" ausgewählt wird, der die Reaktion des VCA auf Steuerspannungen bestimmt. Das (LIN.)eare Verhalten lässt die Eingangssignal-Abschwächung durch das Modul der Steuerspannung relativ linear folgen (gut für die Verarbeitung von Steuerspannungen), während das (EXP.)ponentielle Verhalten eher der logarithmischen Verarbeitung von Audiosignalen dienlich ist, also das "Lauterwerden" anfangs schneller erfolgt und später bei steigender Steuerspannung langsamer wird.

Der FIXED CONTROL VOLTAGE Regler addiert eine Spannung zum Steuerspannungsknoten (siehe Schaltungsbeschreibung weiter unten), und wenn keine Steuerspannung anliegt, kann der VCA mit dem Regler manuell geöffnet und geschlossen werden. Und falls Steuerspannungen im negativen Bereich anliegen, können diese mit dem Regler angehoben werden.

Unterhalb des FIXED CONTROL VOLTAGE Reglers befinden sich Bereiche mit Klinkenbuchsen für Signalein- und -ausgänge, jeweils zwei für Ein- und Ausgang. Jede Eingangsbuchse ist an eine von zwei gegenüberliegenden und damit um 180° phasenverschobenen Seiten eines Eingangsdifferenzverstärkers angeschlossen (siehe Schaltungsbeschreibung weiter unten). Das gleiche gilt für die Ausgänge. Das führt zu dem Effekt, dass ein Eingangssignal an I+ an O+ phasenidentisch und an O- phaseninvertiert (180° phasenverschoben) abgegriffen werden kann und umgekehrt. Das ist besonders interessant bei der Verarbeitung von LFO-Signalen. Auf der anderen Seite kann die zeitgleiche Verarbeitung von ähnlichen Signalen an I+ und I- zu Phasenauslöschungen führen, also Vorsicht beim Mischen von Signalen über den VCA (gleichzeitige Benutzung von I+ und I-). Allgemein gilt: I+ <= O+, I+ <= /O- und umgekehrt.

Last but not least befinden sich noch drei CONTROL INPUT Buchsen am unteren Rand des Frontpanels. Hier können die Steuerspannungen von ADSRs, LFOs oder was auch immer eingestöpselt werden. Die Steuerspannungen werden gemischt und bestimmen das Verhalten des VCA-Abschwächers.


Schaltung

Schema: Achtung: Anklicken des Schemas bedeutet Akzeptanz des Disclaimers am Seitenende! Für weitere Details / Komponenten-Daten bitte den originalen Moog Schaltplan des Servicemanuals bemühen.

Schaltungsbeschreibung:

Die drei Steuerspannungseingänge werden von dem mittlerweile hinlänglich bekannten Standard-Moog-Steuerspannungsmischer gemischt, der auch in vielen anderen Moog-Modulen zu finden ist. Man beachte den vierten CV-Eingang, der mit "993-Modul" gelabelt ist. Das ist ein interner Steuerspannungseingang, der durch den oben bereits erwähnten Steuerspannungsrouter versorgt wird.
CV Mixer: Nach den hochohmigen Eingängen (100k) werden die Steuerspannungen von zwei Differenzversärkerpärchen (NPN, PNP, Q1 - Q4) gemischt und verstärkt sowie von R2 und C1 tiefpassgefiltert, um Störungen rauszukriegen. Die CV Mischung wird dann von Q5 ausgekoppelt. Man beachte, dass hier auch der Schleifer-Output des FIXED CONTROL VOLTAGE Reglers reingemischt wird. Außerdem fließt noch eine zusätzliche Pseudo-CV ein, die mit "SILENCE LEVEL" gelabelt ist. Damit kann man den Default-Steuerspannungslevel (ohne dass eine CV anliegt) auf einen Wert unter 0V, also in den Minusbereich absenken. Zweck des ganzen ist es, den VCA auch dann verstummen zu lassen, wenn ADSR Restspannungen aus der Release-Phase aufgrund von Restladungen des ADSR-Ausgangskondensators vorliegen, also die Release-Phase nicht so richtig zum Ende kommen will. Man beachte, dass das NICHT Bestandteil der originalen Schaltung ist, sondern von mir hinzugefügt wurde (Grund ist das von mir beobachtete extrem lange "Nachsingen" des Audiosignals bei Modul-Tests unter Verwendung meiner Formant-ADSRs).
Der Kollektor von Q5 arbeitet als "Senke" für die eigentliche Abschwächer-Schaltung um Q8 bis Q10. Der Emitter von Q10 geht über den CONTROL MODE - Schalter zum Kollektor von Q5. Wenn Q5 wegen CV-Veränderungen aufmacht, sinkt der Spannungslevel an diesem Punkt, die Abschwächung sinkt ebenfalls und das Ausgangssignal wird dadurch stärker. Wenn Q5 dicht(er) macht, dann steigt der Spannungslevel am Kollektor, die Abschwächung steigt ebenfalls an und das Ausgangssignal wird schwächer. Hier wird also die Audio-Ausgangslautstärke gesteuert.
Zurück zum CONTROL MODE - Schalter: Er hat zwei Funktionen, also braucht man einen Zweifach-Umschalter. Als erstes wird je nach Schalterstellung der Abschwächungslevel (Q5 => Q10) über R16 im linearen Modus begrenzt, und zum zweiten wird die Rückkopplungsschleife der Differenzverstärker des CV-Mixers manipuliert, um eine geringere Verstärkung im linearen Modus zu erzielen (R5, R24, R27).
Die Eingangssignale über die relativ hochohmigen Audiosignal-Eingänge werden über den NPN Differential-Verstärker (Q6, Q7) verstärkt und in den CV-gesteuerten Abschwächer gegeben (Q8, Q9). Das Ausgangssignal wird über den Differenzverstärker Q11 bis Q13 ausgekoppelt.

Neue Bauteile

Ich habe versucht, das Modul so originalgetreu wie möglich zu bauen, aber ich musste doch einige Bauteile durch aktuelle Typen ersetzen:

Geänderte Bauteilewerte

Neben der funktionalen Erweiterung hinsichtlich "SILENCE LEVEL" und den oben erwähnten generellen Bauteileänderungen habe ich noch folgende dedizierte Baauteilewerte angepasst: Viele neue Bauteilewerte, speziell die geänderten Widerstandswerte, hatten sich durch die Verwendung der neueren BC5xx-Transistortypen ergeben, vermutlich, weil die höhere Betas haben als die originalen Transistoren. Das ist aber nur eine Vermutung, die ich mangels originalem 902 Modul nicht belegen kann. Aber die LTSpice-Simulation zeigte mir, dass die Änderungen nötig waren, um das Modul wie in der Test- und Abgleichprozedur des Moog Servicemanuals gefordert arbeiten zu lassen.

Board des T902 Clone

  • Boardmaße: 100 x 120 mm
  • Oben links: CV Mixer
  • Oben mitte und rechts: Spannungsgesteuerter Abschwächer
  • Unten links: Transistor Matching Circuit, Spannungsversorgung
    Im Gegensatz zum originalen Konzept der Moog Modularsysteme entschied ich mich dazu, das System mit einer symmetrischen +/-15V Spannungsversorgung zu bestücken und die nötigen Versorgungsspannungen für die Module lokal auf der Modulplatine mittels +12V / -6V Spannungsreglern zu erzeugen. Vorteil ist eine höhere Stabilität und Störsicherheit der Spannungsversorgung.
  • Unten rechts: In's und Out's

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Sound Beispiel



Bei Fragen oder Anmerkungen:
Mail to:Carsten Tönsmann

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