TMINIB Oszillator


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Einleitung:

Dieses ist das zweite Modul meiner neuen Oszillator-Bank, die ebenfalls der Moog (TM) Modular Oscillator Topologie genügt und schwer durch die Minimoog Oszillator-Bank inspiriert wurde. Und als ewiger Besserwisser habe ich natürlich auch hier versucht, das Konzept zu erweitern und zu verbessern.


Original Minimoog Oszillator Bank

TMINI clone


Um das Minimoog-Vorbild in eine Art Moog System 55 - Konzept umzumodeln, habe ich die Originalstruktur in eine Controller Section und drei einzelne Oszillatoren aufgeteilt, so wie das bei den 901'er und 921'er Vorbildern ebenfalls gemacht worden war. Der Oszillator ist dem Original recht ähnlich, würde ich sagen, aber jeder ist ein individuelles Modul. Er wird intern durch den TMINIA Oscillator Controller kontrolliert, der die Steuerspannungssumme und ein Audiosignal zu Synchronisierungszwecken bereitstellt.

Und hier ist er also: Der TMINIA Oscillator.


Schaltung:

Schaltung: (Achtung: Schaltpläne anklicken bedeutet Akzeptanz des Disclaimers am Seitenende!)

Steuerspannungen: Die intern bereitgestellte Steuerspannung (CV - R11), die Ausgangsspannung des FREQUENCY - Reglers (via R12), der Range-Trimmer (TR_RANGE - R10), der Fußlagen-Drehschalter (via R23) und der RANGE AREA Abstimm-Trimmer (via R27) stellen die Steuerspannungssumme dar, welche den Oszillator steuert. Die LO-Position des Fußlagen-Schalters addiert eine negative Spannung zur Summe, um den Oszillator auf LFO - Niveau abzubremsen. Diese negative Spannung wird durch den TR_LFO - Trimmer festgelegt. Sämtliche Fußlagenspannungs-Anteile werden für sich nochmal durch zwei invertierende Spannunsfolger gepuffert, bevor sie zur Steuerspannungssumme addiert werden. Der RANGE AREA Abstimm-Trimmer addiert oder subtrahiert einen Betrag zu den Range-Spannungen, um das Range-Verhälten in Gänze festzulegen.

Saw Core: Der Saw Core basiert auf einem beheizten 3046 Transistor Array. Das ist die Basis für die gesamte subtraktive Synthese.
Die Steuerspannungssumme wird durch einen invertierenden Verstärker (Abschwächer in diesem Fall) und den TR_SCALE Trimmer reduziert, um den exponentiellen Ub => Ice Response-Bereich von Q1 zu treffen. Das exakte V / Oct - Verhalten wird hier festgelegt. Siehe Scale Demonstration Video. Achtung: Der Transistortyp 2N3904 für Q1, Q2 wurde für die LTSpice Simulation, aus der der Schaltplan stammt, herangezogen. Der reale Prototyp arbeitet wie gesagt mit einem CA3046 Transistor Array. OP2 arbeitet als Stromsenke für den Exponentiator. Der Exponentiator stellt einen Differenzverstärker dar und bestimmt den linearen Ladestrom des Kondensators C8. Die Spannung am Kollektor von Q2 stellt eine fallende Sägezahnrampe dar. Sie wird von einem nicht invertierenden Spannungsfolger (OP 3) gepuffert und von OP4 und C11 zu einem negativen Resetpuls integriert, wenn die Sägezahnspannung 0V erreicht. Das öffnet den PNP-Tranistor Q3 via R19, der die Ladung von C8 schlagartig wieder auf 5V bringt, und der Zyklus beginnt erneut.
Der Sägezahn wird ebenfalls auf einem anderen Signalweg von OP6 und Q5 gepuffert, von R28 und R29 auf den gewünschten Ausgangspegel gebracht und am Sägezahn-Ausgabeterminal bereitgestellt.
Zusätzlich wird der Sägezahn als invertierte Wellenform (ansteigende Rampe) bereitgestellt, welche auf Oszillator eins und zwei auswählbar ist (siehe auch originale Minimoog Oszillator-Bank). Das geschieht mittels Q7, der als Inverter geschaltet ist. Der originale Sägezahn dagegen ist lediglich auf Oszillator drei auswählbar, anstelle des Moog Saw.

Der Saw Core kann synchronisiert werden. Das geschieht mit einem Audiosignal, welches am TMINIA Oscillator Controller am SYNC IN - Eingang bereitgestellt und mit dem SYNC Schalter zum Saw Core durchgeschaltet wird. Das intern bereitgestellte Signal wird mittels C10 zu Impulsen integriert, welche mit Q4 invertiert und dann als zusätzliche Resetimpulse via C9 die Basis von Q3 öffnen, so dass die Sägezahnerzeugung gestört wird. Siehe Video für Details.

Wave shaping:
Dreieck: Q6 arbeitet als Dreieck-Konverter, da die untere Hälfte des eingehenden Sägezahnsignals die interne Qbc-Diode (Spannungsdurchbruch) in Gegenrichtung passiert und somit nach oben gefaltet wird. Die resultierende Dreieckspannung am Kollektor von Q6 wird gesäubert, gepuffert und Level-angepasst von C12, OP7 und wird dann am Dreieck-Ausgangsterminal bereitgestellt. Das Ergebnis ist ein sanfter, dunklerer Sound.
Moog Saw: Die berühmte Minimoog - Wellenform. Sie wird erzeugt, in dem das Dreieck mit dem Sägezahn über R37 und R38 gemischt werden. Das Ergebnis ist ein warmer Sound mit einem Anteil von höherem Frequenzspektrum.
Symmetrisches Rechteck (50% - 50%): Das Sägezahnsignal wird über R51 in den Komparator OP8 gefüttert und mit einer Referenzspannung verglichen, welche somit die Pulsbreite festlegt. Die symmetrische Rechtespannung (bei 0V Referenzspannung) erzeugt einen recht hohlen Sound, gut geeignet für die Nachbildung von Holzblasinstrumenten u. ä.
Rechteck (70% - 30%): Mit einer kleineren Referenzspannung (-1.5V) wird der Rechteck asymmetrischer und erzeugt einen dünneren Sound mit einem höheren Frequenzspektrum.
Rechteck (85% - 15%): Bei einer Referenzspannung von -2.5V wird das Rechteck noch asymmetrischer, fast wie bei einer Nadel, und erzeugt einen sehr dünnen und hohen Sound.
Alle Wellenformen werden gleichzeitig erzeugt und an entsprechenden Terminals bereitgestellt. Sie werden über den 2-Ebenen-Drehschalter WAVEFORM auf der ersten Ebene ausgewählt und via Puffer OP9 für die Ausgabe bereitgestellt. Die Referenzsspannungen für die verschiedenen Rechtecksignale werden mit den Spannungsteilern R46, R53, R54 erzeugt und parallel zur ausgewählten Rechteck-Form auf der zweiten Ebene des WAVEFORM - Drehschalters selektiert.

Pulsbreitenmodulation (PWM): Die Simulation zeigt die PWM-Funktion des Oszillators. Das PWM-Eingangssignal (blauer Sinus) wird zur Pulsbreiten-Referenzsspannung des WAVEFORM-Drehschalters via R55 gemixt.



Tranistor Array Heizkreis:

Schaltung: (Achtung: Schaltpläne anklicken bedeutet Akzeptanz des Disclaimers am Seitenende!)

Das 3046-Array wird durch den Strom durch Q9 geheizt. Die Größe des Stroms wird durch die Spannung an der Basis von Q10 geregelt, welcher als Temperaturfühler arbeitet, der wiederum durch den Strom von Q9 beeinflusst wird, so dass dieser selbstregulierende Mechanismus eine konstante Chip-Temperatur des 3046 garantiert. Die Temperatur wird durch den Trimmer TR_TC festgelegt, der eine Referenzsspannung für den Komparator OP10 liefert. C15 unterdrückt die Schwingungsneigung der Temperatursteuerung. Q8, Q9 und Q10 sind natürlich interne Transistoren des 3046, auch hier wieder mit 2N3904 für die Simulation gelabelt. Und Q8 dient gleichzeitig als Substrat-Anschluss (=negativster Punkt des Chips).


Setup und Test:

Alle Abgleich- und EInstellschritte sind in den jeweiligen Sektionen des Schaltplans aufgeführt.


Unterschiede zum Vorbild:
  • Oszillator Synchronisation
  • (Reale) Pulsbreitenmodulation
  • (fast ) 5 Oktav - Umfang
  • Kein Bauteile-Ersatz nötig, da es sich um eine neue Schaltung handelt

Frontend:
  • RANGE Drehschalter: Wählt die Fußlagen der Oszillatorfrequenz, bis auf LO, was den Oszillator in einen LFO verwandelt (Sub-Sub-Sub-Audiobereich)
  • FREQUENCY Regler: Regelt die Oszillator gemäß konfiguriertem Umfang (siehe Abgleichprozedur)
  • WAVEFORM Drehschalter: Wählt sechs der sieben Wellenformen aus, die vom Oszillator erzeugt werden, in diesem Fall Dreieck, Moog Saw, ansteigender Sägezahn, symmetrisches Rechteck, Rechteck (70% - 30%), Rechteck (85% - 15%). Oszillator drei der Oszillator-Bank stellt anstelle des Moog Saw den abfallenden Sägezahn bereit.
  • SYNC Schalter: ON routet das SYNC Audiosignal vom TMINIA Oscillator Controller zum Sync-Input des Saw Core
  • PWM: Input für Pulsbreitenmodulation
  • OUT: Output mit der gewählten Wellenform (Oscillator Output)


TMINIB Modul


  • Platinengröße: 130 x 100 mm


Videos


TMINI Scale Demonstration mit
Moog Saw Wellenform

TMINI Sync Demonstration
-

TMINI Test mit Moog System 55 Clone
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