Einleitung:
Neben den VCAs für Audiosignale (Steuerung des Lautstärkeverlaufs) benötigt man in einem Modularsystem auch VCAs für Steuersignale / Modulationssignale (CVs), die extrem niederfrequent sind (LFOs beispielsweise) oder gar einer sich langsam verändernden (Gleich)spannung gleichen (ADSRs).
Die Audio-VCAs des Formant sind dazu weniger geeignet, da sie das zu manipulierende Signal wechselspannungsmäßig per Kondensator einkoppeln. Das ist für LFOs nur sehr bedingt und für quasi Gleichspannungen überhaupt nicht geeignet.
Da für Steuerspannungen nicht die Qualitätsansprüche hinsichtlich Linearität und Rauschen gelten wie für Audiosignale habe ich eine kleine simple Schaltung entwickelt, die als VCA für Steuerspannungen durchaus geeignet ist.
Wichtig hierbei war mir der völlige Verzicht auf Spezial-ICs (wie der CA3080), die vom Aussterben bedroht sind und der Verzicht auf Transistor-Arrays. Tatsächlich arbeitet die Schaltung mit einem einzigen FET; lediglich Ein- und Ausgabepuffer in Form von TL064'ern sind noch vorhanden.
Schaltung:
Und hier ist die Schaltung. Achtung: Anklicken der Schaltung bedeutet Akzeptanz des Disclaimers am Seitenende!
Es können zwei Eingangssignale gleichzeitig verarbeitet werden. Sie werden gemischt und dem Eingangsbuffer TL064/1 zugeführt. Der arbeitet als nichtinvertierender Eingangsbuffer, da ja Steuerspannungen so wie sie sind verarbeitet werden sollen.
Das so entkoppelte Eingangssignal wird über einen 100k-Widerstand dem Drain des Fets und dem Ausgangsbuffer (TL064/2) zugeführt. Letzterer ist lediglich ein Spannungsfolger.
Solange die Spannung am Gate des Fets positiv bleibt ist die Strecke Drain => Source des Fets hochohmig und das Einganssignal passiert den Drain-Pin des Fets unbeeinflußt, als wäre der Fet gar nicht da. Wird die Spannung am Gate jedoch negativ, öffnet sich der Kanal Drain => Source und immer mehr Spannungsteile des Signals fließen über den Fet ab und gelangen nicht zum Ausgang; die Amplitude des Ausgangssignals wird proportional kleiner. Bei voll geöffnetem Fet kommt am Ausgang der Schaltung vom Eingangsignal (fast) nichts mehr an.
Die Amplitude des Ausgangssignals ist also erstmal umgekehrt proportional zur Amplitude des Steuersignals (CV in).
Es können zwei Steuersignale gleichzeitig verwendet werden. Sie gelangen zu einem invertierenden Eingangsbuffer (TL064/3), damit eine positive Steuerspannung eine negative Spannung am Gate des Fets wird. Damit wird die Amplitude des Ausgangssignal wieder direkt proportional zur Steuerspannung beeinflußt.
Um beliebige Steuersignale verarbeiten zu können (positive wie negative) kann dem Steuersignal mittels Offset-Regler eine Spannumg zwischen +15V und -15V beigemischt werden.
Frontend:
Jeder Signal- und Steuerspannungseingang verfügt über einen Level-Regler. Zusätzlich gibt es pro VCA noch einen Offset-Regler zur Anpassung der Steuerspannungen.
Die Arbeitsweise der Schaltung und die Aufgaben der Spannungen sind mit dem aufgedruckten Verstärkersymbol (Dreieck) angedeutet.
Platine des Simple VCAs:
Vollständig aufgebautes Modul:
Hinweise
Die Schaltung ist für Audiosignale nur bedingt geeignet, da auch bei völlig göffnetem Fet ein Leises Durchsingen des Einganssignal am Ausgang noch zu hören ist. Außerdem erzeugt ein sich veränderndes Steuersignal ein leises Rauschen im Ausgangssignal, welches vermutlich im Fet entsteht.
So wie die Steuerspannung(en) mittels Offsetregler angepaßt werden können, so wäre ein solcher auch für das Eingangssignal nützlich, da der Fet nur positive Signale verarbeiten kann. Für die Verarbeitung von ADSR-Outputs, die beim Formant eh positiv sind ist das kein Problem, LFOs dagegen schwingen um die Null-Linie und müssen angepaßt werden. Ich habe das mittels CVS Modul gemacht.
Soundbeispiel
Zeitlich versetzt einsetzendes Vibrato