FORMANT-Erweiterungen Inhalt FORMANT-Erweiterungen Beschreibung, Bau- und Spielanleitung Einleitung . 6 Teil 1 7 Ergänzung furs Keyboard. Neben einigen Schaltungserweiterungen zur bereits bekannten Tastaturelektronik enthält dieser Teil auch den Neuentwurf einer digitalen Tastaturelektronik. Teil 2 20 Erweiterung zu bestehenden FORMANT-Moduln. Die bestehenden FORMANT-Moduln haben sich im praktischen Einsatz bereits mehrfach bewährt. Und doch machen kleine Änderungen und Erweiterungen die Bedienung noch einfacher und die musikalischen Möglichkeiten noch vielfältiger. Teil 3 28 Anpassung diverser ELEKTOR Schaltungen an den FORMANT. Wie lassen sich musikelektronische Schaltungen mit dem FORMANT verbinden? Dieses Kapitel beantwortet diese Frage anhand von funf Beispielen. Teil 4 60 Stromversorgung und Verteilerfelder. Fur die in diesem Buch vorgestellten Erweiterungsschaltungen ist das in Buch 1 beschriebene Netzteil zu aufwendig. Deshalb stellt dieser Teil einige preiswerte Alternativen vor. Die ebenfalls diesem Teil beschriebenen Verteilerfelder machen Patchcords mit mehreren Anschlussen weitestgehend uberflussig. Teil 5 66 Neue FORMANT-Moduln. Zu den bisher vorhandenen neun FORMANT-Moduln stelit dieser Teil weitere 9 Moduln vor. Jedes einzelne Modul vergrössert die klangliche Vielfalt des FORMANT. FORMANT-Erweit›rung›n - 5 Anhang A 98 Archivierung der gefundenen Klangeinstellung Anhang B 101 Die Naturtonreihe Anhang C 102 256-Töne-Sequencer A nhang D 105 Stabilisiertes + 9 V-Netzteil Anhang E 106 FET-Opamps fur FORMANT !!! ( SKIPPED. See Formant1.ZIP)!!! Anhang F 109 Anschlussbilder von ICs und Transistoren !!!(SKIPPED)!!! 6 - FORMANT-Erweiterungen EINLEITUNG Die hier beschriebenen Erweiterungs-schaltungen dienen vor allem zur Komplettierung des FORMANT-Musik-synthesizers. Die einzelnen Schaltungen sind jedoch so ausgelegt, das sie auch (nach evtl. Anpassung der Ein- und Ausgänge sowie der Versorgungsspannungen) in anderen Synthesizer-Systemen verwendet werden können. Einige Schaltungen sind daruber hinaus auch zu Messzwecken im NF-Labor geeignet. Zum Einsatz im FORMANT wird beim Einbau der Erweiterungsschaltungen folgender Mindestaufbau benötigt: 1 Manual (Keyboard Controller; z.B. der Digital Keyboard Controller, siehe Kap. 1 ) , 1 VCO (Spannungsgesteuerter Oszillator), 1 VCF (Spannungsgesteuertes Filter), 1 VCA (Spannungsgesteuerter Verstärker; z.B. Dual-VCA der FORMANT-Serie), 1 Kontour-Generator (ADSR, auch Envelope Generator oder Envelope Sharper). Ein MINI-FORMANT ist prinzipiell ausreichend; fur die Verbesserung der musikalischen Möglichkeiten gilt jedoch derGrundsatz: Je mehr, desto besser! Bei sämtlichen Erweiterungsschaltungen wurde, soweit es sich um eigenständige Moduln handelt, das Baukastenprinzip der FORMANT-Serie, wie es auch bei den grossen Studio-Synthesizern der Fa. MOOG Music Inc. Anwendung findet, beibehalten. Die Frontplatten und Platinenvorschläge sind in Design und Abmessungen weitestgehend an die bereits vorhandenen FORMANT-Moduln angeglichen. Bei der Auswahl der einzelnen Schaltungen wurde besonders darauf geachtet, mit relativ einfachen (elektronischen) Mitteln möglichst musikalisch relevante Effekte erzielen zu können. Daruber hinaus wurde auf die Verwendung handelsublicher Bauteile Wert gelegt. Bei selteneren, im Rahmen von Elektor noch nicht vorgestellten Halbleitern, sind Anschlussbilder und technische Daten beigefugt. Trotz der, im Vergleich zu kommerziellen Synthesizer-Systemen, einfachen Schaltungen muss bei der Auswahl der Bauelemente, wie auch im Rahmen der FORMANT-Serie mehrmals hingewiesen, auf Qualität geachtet werden: Typengekenn- zeichnete (mit Vignette!) Halbleiter namhafter Hersteller, Kohleschicht widerstände (max. 5% Toleranz) und Metalifilmwiderstände (max. 1% Toleranz), verlustarme und leckstromfreie Folienkondensatoren (z.B. WIMA MKS-4, Siemens MKH). Die in den Stücklisten angegebenen Metallfilm-widerstände und Cermet-Potentiometer und -Trimmer sollten keinesfalis durch Kohleschichtbauelemente ersetzt werden. Von "billigen" Bauteilen wird abgeraten, da diese zumeist die geforderten Parameter nicht aufweisen. Als Meßgeräte sind neben einem genauen Vielfachmeßinstrument (möglichst ein Digitalmultimeter) auch ein (Zweikanal-) Oszilloskop und gelegentlich ein Frequenzzähler erforderlich. Darüber hinaus leisten ein NF-Funktions-generator, ein dB-Meter sowie ein Leistungsverstärker und entsprechend dimensionierte Lautsprecher gute Dienste. Bei allen Abgleichvorgängen, die von der KOV (Keyboard Output Voltage) abhängig sind, sollte unbedingt beachtet werden, daß nach dem Loslassen einer Taste die KOV aufgrund der Leckströme langsam sinkt' (gilt nicht für den Digital Keyboard Controller). Deshalb sollten alle Abgleichvorgänge bei gedrückter Taste vorgenommen werden. Ein kleines Gewicht kann hier als Ersatz der "dritten" Hand sehr nützlich sein. Bei entsprechend sorgfältigem Abgleich kann sich der FORMANT mit seinen Erweiterungsmoduln durchaus mit großen Studio-Synthesizern (z.B. Moog Serie 900, Roland Serie 700) messen. Die einzelnen Schaltungsbeschreibungen gehen auch gleichzeitig auf Einstellbei spiele und musikalische Tips zum Spielen der Erweiterungen zusammen mit dem FORMANT ein. Diese Beispiele sind jedoch nur als eine Art Orientierungshilfe gedacht und zeigen längst nicht alle musikalischen Möglichkeiten auf. Sie sollen aber dem Spieler den Zugang zum eigenen kreativen Arbeiten und Experimentieren mit dem Synthesi- zer und den hier beschriebenen Erweiterungen erleichtern. Um den Rahmen einer Bau- und Funktions- beschreibung nicht zu sprengen, sind nur einige wenige Anwendungsmöglichkeiten im Detail beschrieben. Die nachfolgende Aufstellung vermittelt einen Überblick über allgemein interessierende Daten der FORMANT- Erweiterungsschaltungen: Versorgungsspannungen: +15 V, -15 V bei einigen Schaltungen zusätlich +5 V Stromaufnahme: ca 3mA/OpAmp - Verstärkerstufe durch weitestgehende Integration der Schaltungs- Bauteile (LS-TTL,CMOS) minimiert Eingänge: gegenseitig entkoppelt Ausgänge: niederohmig (500 R), kurzschlussfest NF-Spannungen: ca. 2,7 Vss Modulationsspannungen: im Bereicht von -5 V bis +5 V CV-Charakteristik: 1 Volt/Oktave (fur exponentielle Steuerungen, z.B. Tonhöhe) Gate-Signale: ca. +5 V ("key on"), ca. 0 V ("key off") KAPITEL 1 Ergänzungen furs Keyboard Es ist einleuchtend, daß es die Steuereinrichtungen sind, die einen Musik-Synthesizer für den Elektroniker zu einem brauchbaren Werkzeug machen. Es ist aber auch eine Tatsache, daß in sehr vielen Synthesizer-Schaltungen das Keyboard eher stiefmütterlich behandelt wird. Im FORMANT-Buch 1 ist das Keyboard (Tastatur) des Musik-Synthesizers bereits ausführlich in Teil 2 und Teil 3 besprochen. Die dort besprochenen Schaltungen haben sich gut bewährt, was nicht zuletzt auch die hohe Erfolgsquote beim Nachbau gezeigt hat. Für den "anspruchsvollen" Synthesizer-Freund hält dieses Kapitel noch einige "Lecker-bissen" bereit, die vor allem die absolute Reproduzierbarkeit eines bestimmten "sounds" ermöglichen helfen sollen. Dabei wurde besonders darauf Wert gelegt, daß sich die Eingriffe in das bestehende FORMANT-Keyboard auf ein Minimum beschränken. Darüber hinaus fehlt aber keineswegs ein Schaltungs-vorschlag für eine neukonstruktion der Keyboard-Elektronik unter Verwendung der Digitaltechnik. Anuhlagsteuerung (TOUCH CONTROLLER) Der "Touch Controller" erzeugt und speichert eine Steuerspannung, die proportional der Stärke des Anschlags ist. Die am Ausgang eines Analogspeichers zur Verfügung stehende Steuerspannung bietet ein Höchstmaß von Akzentuierungsmöglichkeiten durch die Tastatur des Synthesizers. Die Tastatur benötigt dazu einen freien Umschaltkontakt. Die Hauptaufgabe einer Synthesizer-Tastatur liegt wohl in der Bestimmung der Tonhöhe der Oszillatoren (VCOs). Die Ausgangs(-steuer-)spannung (KOV) kann aber auch zur Nachführung des Filterbeschneidungs-punktes ("cutoff frequency") eines VCFs oder zur Veränderungder Frequenz von VC-LFOs (siehe Kap. 5) verwendet werden. Darüber hinaus wird von der Tastatur und der dazugehörigen Elektronik bei (meistens, siehe NPD an andere Stelle dieses Kapitels) jedem Tastendruck ein Gate-Impuls abgeleitet, der vor allem die Hüllkurvengeneratoren aktiviert. Die VCAs, ebenfalls "Hauptmoduln" im Synthesizer-Konzept, bleiben aber meistens von der Tastatur unbeeinflußt, da die Lautstärke eines Tones oder Klanges in der Regel unabhängig von der Tonhöhe oder des "Zustandes" des Tastendrucks ist. Wohl ist es möglich, die VCAs indirekt über die Hüllkurven-generatoren von der Tastatur aus zu beeinflussen. Die Hüllkurven zeigen jedoch immer den selben Verlauf, egal, ob man die Tastelnl nur schwach drückt oder stark anschlägt. Um dieser "Unzulänglichkeit" herkömmlicher Synthesizersysteme ein Ende zu bereiten, entstand die Anschlagsteuerung für spannungsgesteuerte Musik-Synthesizer ("Touch Controller"). Ein Synthesizer nach dem "Baukastenprinzip" ist ein Musikinstrument der "unbegrenzten Möglichkeiten". Jede beliebige "Verbindung" ist möglich, nichts ist verboten. Deshalb liegt es auf der Hand, daß der "Touch Controller" natürlich auch, seinem ursprünglichen Zweck entfremdet, zur Steuerung beliebiger Synthesizer-Elemente verwendet werden kann, wobei durchaus musikalisch reizvolle Effekte zutage treten. Das Schaltungsprinzip der Anschlagsteuerung geht aus Bild 1 hervor. In Ruhestellung ist der Kondensator C3 über den Umschaltkontakt der jeweiligen Taste positiv aufgeladen. Sobald die betreffende Taste gedrückt wird, öffnet sich der Umschalter für einen Moment, d.h. es liegt in dieser Zeit keine Spannung an. Die Dauer ist von der Stärke (eigentl. Schnelligkeit) des Tastendrucks abhängig. In dieser Zeit wird C3 über R8, je nach Einstellung von P1 ("Touch Range"), mehr oder minder schnell entladen. Die Spannung an C3 kann jedoch aufgrund der Spannungsquelle einen Wert von +0,8V ... +1 ,0V nicht unterschreiten. Erreicht der Umschaltkontakt beim Drücken einer Taste die "Arbeitsschiene", wird die momentane Spannung an C3 an den Analogspeicher (Sample and Hold) weitergegeben. Beim Loslassen einer gedrückten Taste wird der Umschaltkontakt wieder gegen die "Ruheschiene" gedrückt. In der Folge lädt sich C3 schnell auf den mit P2 (Bild 2) einstellbaren Wert auf. Der Analogspeicher gleicht im Aufbau der Sample-and-Hold-Schaltung des FORMANT-Interface. Um den Spannungsabfall ("drift") möglichst iri Grenzen zu halten, ist auch diese Schaltung mit einem "Vor-" und "Haupt-" Sample & Hold ausgelegt. Für diesen Anwendungsbereich spielt das Drift-Problem nur eine untergeordnete Rolle, ganz im Gegensatz zum Sample & Hold für die KOV ( siehe auch Digital Keyboard Controller an anderer Stelle dieses Kapitels) ,wodie Brauchbarkeit der gesamten Interface-Schaltung von der Stabilität des Sample & Holds abhängig ist. Der FET-Schalter (T2) wird, wie im Sample & Hold des FORMANT- Interface, durch die Gate-Schaltung "getriggert". Im "Ruhezustand" liegt an D1 eine negative Spannung von ca. -12 V bis -14 V, die den Drain-Source-Kanal von T2 fast vollständig blockiert (Übergangswiderstand mehrere Megaohm) . Sobald eine Taste gedrückt wird, gelangt nach der mit P7 (Interface-Platine) einstellbaren Verzögerung für die Dauer des Tastendrucks eine positive Spannung (+12 V bis +14 V) an D1, welche nun sperrt. Der Drain-Source-Widerstand von T2 fällt nun auf wenige hundert Ohm, d.h. der Schalter ist geschlossen und die am "Vor" - Sample & Hold anliegende (anschlagabhängige) Spannung gelangt an C2. Dem Analog-speicher folgt ein einfacher OpAmp-Spannungsfolger als Pufferstufe und Impedanzwandler. Schaltungsaufbau Der Platinenvorschlag (Bild 3) umfaßt die 1 ,5 V-Spannungsquelle, den Analog-speicher und die Pufferstufe. Die Platine ist in ihren Maßen so ausgelegt, daß sie mittels Distanzrollen (ähnlich wie der Dreieck/Sinus-Wandler für die LFOs -siehe Kap. 2) an der Interface-Platine des FORMANT befestigtwerden kann. R8, C3 und D2 werden, entsprechend der Anzahl der Tasten, direkt am Kontaktblock montiert. Die Verdrahtung ist aus Bild 4 ersichtlich. Die Verwendung von "Lötleisten" oder "Tastaturstrips", wie sie einige Firmenanbieten, vereinfachen die Verdrahtung und verbessern die "Transportfähigkeit" des Instrumentes. Die FETs T1 und T3 (nur "A"-Typen verwenden) müssen den aus der FORMANT-Serie bekannten FET-Test vor ihrem Einbau in die Schaltung über sich ergehen lassen. Bild 5 zeigt nochmals die Testanordnung. Die Werte für die entsprechenden Soure-Widerstände können der Tabelle 1 entnommen werden. Für T2 kann auch ein "B"- oder "C"-Typ verwendet werden. Auf die Verwendung von Bi-FET-OpAmps (siehe Anhang FET-OpAmps für FORMANT) wurde der Einfachkeit halber verzichtet, zumal bei dieser Schaltung "äußerste Präzision" ("drift" und "tracking") nicht so im Vordergrund steht. Abgleich (komplettes Interface notwendig!) Zunächst ist die Funktion des Analog-speichers zu überprüfen: a) Verbindung Z auftrennen. Eingang des Analogspeichers über Umschalter mit Masse und A (Interface-Platine) verbinden, den Umschalter vorerst auf Masse legen und eine beliebige Taste drücken. Die Source-Spannung an T3 muß kleiner als 4 V sein und darf sich auch nach dem Loslassen der Taste nicht verändern. b/ Umschalter nun auf A umschalten, die Source-Spannung an T3 darf sich dabei nicht ändern. Nochmals eine Taste drücken. Die Source-Spannung muß nun etwa 3,5 V . . . 4,5 V höher sein als zuvor. Dieselben Meßergebnisse müssen sich auch am Ausgang des Puffer-Opamps (IC1) wiederholen lassen. Die einwand-freie Funktion des Sample & Holds wäre somit sichergestellt. Zur Einstellung des Steuerspannungsbereichs zunächst die Verbindung Z wiederherstellen. Der Schleifer von P1 wird gegen Masse gedreht. Dann versucht man, eine Taste so schnell wie möglich zu drücken, wobei P2 so eingestellt wird, daß die Spannung am Ausgang des Puffers einen Wert von 5 V . . . 6 V nicht überschreitet. ! Anwendungsmöglichkeiten Mit der am Ausgang zur Verfügung stehenden Steuerspannung, für die am besten eine eigene 3,5-mm-Klinkenbuchse an der Hinter- oder Seitenwand des Manualgehäuses vozusehen ist, kann vor allem der AM-Eingang der FORMANT-VCAs zur direkten Lautstärkebeeinflussung durch die Tastatur angesteuert werden (Das "Gain"-Poti des DUAL-VCAs muß dabei, um Übersteuerungen zu vermeiden, entsprechend zurückgedrehtsein). Mit dieser Grundeinstellung lassen sich vor allem anschlagabhängige, pianoartige Effekte realisieren. Eine gute Nachbildung des Dynamikverhaltens von Klavierinstrumenten läßt sich vor allem bei zusätzlicher HüllkurvenbeeinflussungdesVCAs mit einer "gemischten" AD/AR-Hüllkurve, wie sie für diese Instrumentengruppe typisch ist, erzeugen. Darüber hinaus ist die anschlagabhängige Steuerspannung auch zur Filtermodulation (TM), Frequenz-modulation (FM) oder zur Variation der Modulations frequenz eines VC-LFOs verwendbar. Musikalisch besonders interessant ist dabei die Ansteuerung von VCFs: Eine sich (bei unterschiedlichem Tastenanschlag) rasch verändernde Colourierung wird durch "Modulation" der "Beschneidungsfrequenz" ("cutoff frequency") erzeugt, wodurch anschlagabhängige "Wha-wha"-Effekte entstehen. Ergänzende Litteratur: T. Orr, ETI String Thing, Transcedent DPX, part 4, Electronics Today International, Vol 8, No. 11 (Nov. 1979), p. 64 ff. Portamento Ein/Aus-Schalter (PORTAMENTO ON/OFF - SWITCH) Durch einen zusätzlichen Umschalter kann die gewünschte Portamento-Stärke vorgewähit werden, welche bei Bedarf dann "ohne langes Probieren" sofort zur Verfügung steht und jederzeit exakt reproduzierbar ist. - Eine wertvolle Hilfe für den "live"-Einsatz des FORMANT! Diese winzige, aber in ihrer Bedeutung nicht zu unterschätzende Änderung zum Formant-Interface wendet sich vor allem an die FORMANT-Besitzer, die ihr Gerät auch auf der Bühne oder im Studio verwenden. Der Effekt des Portamentos (gleitende, nicht sprunghafte, Steuerspannungsveränderungen) ist gerade beim "live"-Spiel oft nur schwierig einzustellen, da der "Gleiteffekt" nicht nur von der Potentiometerstellung sondern auch vom "Abstand" der gedrückten Tasten abhängig ist. Da der Effekt beim FORMANT-Interface nur dann verschwindet, wenn das entsprechende Potentiometer (P1) auf "Null" gedreht wird (denn immer mit dem gleichen Effekt zu spielen ist auf Dauer auch "ermüdend"), kann er, wenn er wieder gebraucht wird, nur schwer sofort in der gewünschten Stärke eingestellt werden. Bild 1 zeigt den geänderten Ausschnitt des Interface-Schaltbildes (siehe FORMANT-Buch 1 , Seite 017, Bild 10). Das Portamento-Potentiometer wird mit dem zusätzlichen Schalter einfach wahlweise "kurzgeschlossen". Wie die Veränderung der Verdrahtung der Interface-Frontplatte durchzuführen ist, geht aus Bild 2 hervor. Der Schalter wird zweck- mäßigerweise über dem Portamento-Potentiometer angebracht. Bild 3 zeigt einen möglichen Vorschlag für einen Frontplattenaufkleber, mit dem der optische Eindruck einer "vorgefertigten" Frontplatte nicht beeinträchtigt wird. Bei Verwendung eines Miniatur-Kippschalters sollte beim Bohren des dafür notwendigen Befestigungsloches wie folgt vorgegangen werden, um Beschädigungen der Frontplatte zu vermeiden. Diese Hinweise sollte man auch bei den in anderen Kapiteln beschriebenen Veränderungen an weiteren FORMANT-Frontplatten unbedingt Beachtung: a. Bohrstelle genau mit einem Körner markieren. b. Nur auf einer sauberen Unterlage bohren, da sonst Kratzer unvermeidlich sind. Die Verwendung eines Bohrständers ist zu empfehlen. c. Zuerst mit einem 3- oder 4-mm-Spiralbohrer vorbohren, dann mit 6,5 mm nachbohren. Dabei ist zu beachten, daß der Bohrer exakt im Bohrfutter eingespannt ist, da sonst "fünf-" oder "siebeneckige" Löcher entstehen. d. Beim Entgraten sollte darauf geachtet werden, daß die Frontplatten-beschriftung nicht zerkratzt wird. Hierzu kann man mit einem größeren Bohrer (z.B. 8 mm) das zu entgratende Loch (bei niedriger Drehzahl!) etwas anbohren. e. Anschließend den Aufkleber anbringen. Das Loch wird mit einem scharfen Bastelmesser ausgestochen. Anstatt eines Aufklebers kann man notfalls auch ein Schriftprägeband (z.B. "dymo") verwenden. Wer neben dem Portamento-Schalter auch die Anschlagsteuerung oder (und) den New Pitch Detector einzubauen beabsichtigt, sollte eine Neuanfertigung der gesamten Interface-Frontplatte erwägen (siehe frontplatten-vorschlag an anderer Stelle dieses Kapitels). Der Einbau des Portamento-Schalters ist vor allem auch dann empfehlenswert, wenn ein von der Tastatur aus zu programmierender (digitaler) Sequencer (z.B. 256-Töne-Sequencer, siehe Anhang) verwendet wird, da die gleitenden Tonfolgen im "Read-Modus" zu Fehl programmierungen führen können. New Pitch Detector Nicht selten kommt es beim Spielen eines Musik-Synthesizers vor, daß eine angespielte Note nicht wiedergegeben wird. Dies tritt vor allem dann auf, wenn VCFs und VCAs mit automatischen Hüllkurven (aus den FORMANT-ADSRs) versorgt werden und man mehr als eine Taste drückt. Der NPD hilft das Spielen auf der Synthesizer-Tastatur zu erleichtern, indem er bei jedem Tasten-anschlag, bei dem sich die KOV (Keyboard Output Voltage) ändert, für die Auslösung der Hüllkurve(n) sorgt! Das "Verschlucken" von Tönen im FORMANT (und auch in vielen anderen Musik-Synthesizern) kann mehrere Ursachen haben. Zum ersten sind die ADSRs mit einer gewissen Trägheit behaftet, d.h., daß das Gate-Signal eine gewisse Mindestdauer (minimale Attack- u. Release-Zeit ca. 20 ms) besitzen muß, damit überhaupt eine nennenswerte Hüllkurve zustande kommt. Schuld können aber auch "schiechte" Poten- tiometer in ADSR sein, deren Restwiderstand größer als 10 R ist. Meist liegt es aber einfach daran, daß der Spieler, gewollt oder ungewollt, zwei oder mehrere Tasten gleichzeitig drückt (wobei beim FORMANT Keyboard immer nur der tiefste Ton hörbar ist). Dabei kann natürlich kein Gate-Impuls ausgelöst werden, da immer mindestens ein Tastenkontakt des Gate-Zweiges geschlossen ist. In der Folge können die VCFs und VCAs nicht "aufgesteuert" werden, da die Hüllkur- ven ausbleiben. Abhilfe schafft hier der NPD (New Pitch Detector), dessen Funktion man in einer freien Übersetzung mit "Neue-Taste-ist-gedrückt-Detektor" beschreiben kann. Mit ihm wird es also möglich, daß auch beim "legato"-Spiel (= gebundenes Spiel) mit jedem "neuen" Ton auch eine "neue" Hüllkurve entsteht. Das Hüpfen auf den Tasten ("staccato"), das oft zur exakten Reproduktion von Tonfolgen hinderlich ist, hat nun ein Ende! Die Blockschaltung in Bild 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des New Pitch Detectors. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus dem "Impuls-Generator" und dem "Gate-Follower". Impuls - Generator Zum "Erkennen", ob eine neue Taste angespielt worden ist, differenziert der NPD die Spannungsänderungen der , KOV. Damit diese aber einwandfrei erkannt werden können, darf die KOV (noch) nicht durch gleitende Portamento-Effekte beeinflußt sein. Auf den Impedanzwandler IC1, der verhindert, daß die Sample & Hold-Schaltung des Interface belastet wird, folgt ein mit IC2 aufgebauter hochverstärkender Verstärker. Er formt aus den spannungsänderungen der KOV kurze Nadelimpulse. Die Signale am Ausgang von IC2 sind bei abwärts gespielten Tonfolgen negativ, bei aufwärts gespielten Tonfolgen positiv. Die negativen Impulse werden über D1 weitergeleitet. Springt der Ausgang von IC2 jedoch auf ein positives Potential, gelangt das Signal über R4 auf den mit IC3 aufgebauten Inverter und wird über D2 weitergeleitet. An R7 liegt somit auf alle Fälle ein negatives Signal, welches über T1 und T2 weiter verstärkt wird. Am nichtinvertierenden Eingang von IC5 wird das Signal mit dem Ausgang der Gate-Schaltung des Interface kombiniert. Dadurch wird verhindert, daß beim erneuten Anspielen der zuletzt gedrückten Taste kein Gate-Signal erzeugtwird. Gate-Follower Der NPD kann wahlweise im Manual- oder im Modulgehäuse untergebracht werden, wobei sich im aufbau des Gate-Followers geringfügige Unterschiede ergeben. Bei Verwendung des New Pìtch Detectors im Manualgehäuse besteht der Gate-Follower im wesentlichen nur aus einem Komparator (siehe Bild 2). Die "Schaltschwelle" ist mit dem Spannungsteiler R11/R12 auf ca. +2,3V festgelegt. Am Ausgang G2 liegt, wie am Ausgang der Gate-Schaltung des Interface, bei gedrückter Taste eine Spannung von ca. +12 V . . . 14 V, sonst ca. -12 V . . . 14 V. Nur beim "legato"- Spiel unterscheidet sich der Spannungsverlauf der beiden Ausgänge (siehe Bild 5), denn an G2 springt die Spannung bei jeder KOV-Spannungsänderung kurzzeitig (ca. 2 ms) auf negatives Potential" wodurch in den Kontourgeneratoren eine neue Hüllkurve ausgelöst wird. Mit dem Schalter S1 kann zwischen "normalem" und NPD-Gate-Signal gewähit werden. Für den Einbau des New Pitch Detectors ins Modulgehäuse ist der Aufbau nach dem Schaltplan von Bild 3 vorzunehmen. Unterschiedlich sind hier nur die zusätzlichen Bauteile R16 und D6. Die Diode klemmt die negativen Ausgangssignale von IC4 auf Massepotential, der Spannungsteiler R15/R16 teilt die positiven Signale auf ca. +5 V, wodurch die FORMANT-ADSRs direkt ansteuerbar sind. Das Signal an G2 entspricht somit in seinem Bereich dem Gate-Signal des Interface-Empfängers. Schaltungsaufbau und Test Bild 4 zeigt die Platine und den Bestückungsplan. Je nachdem, wo der NPD eingebaut werden soll, sind gering fügige Änderungen vorzunehmen. Beim Einbau des New Pitch Detectors ins Manualgehäuse muß man folgende Verbindungen zum FORMANT-Interface herstellen: Den Knotenpunkt T3, R4, R5 mit dem Anschlußpunkt K verbinden und den Ausgang der Gate-Schaltung mit dem Eingang G. Die Platinenmaße sind so dimensioniert, daß die NPD-Schaltung leicht an der Hinter- oder Seitenwand eines nur 6 cm hohen Manualgehäuses Platz findet. Falls auf eine neue Interface-Frontplatte (siehe an anderer Stelle in diesem Kapitel) verzichtet wird bzw. kein Platz für S1 vorhanden sein sollte, kann dieser auch entfallen. In diesem Fall ist der Ausgang G2 mit der Interface- Leitung der "Nabelschnur" zu verbinden. Beim Einbau des NPD ins Modulgehäuse müssen die Diode D5 und der Widerstand R16 mit eingelötet werden. Bei der Montage wird sodann der Gate-Ausgang des Interface-Empfängers mit dem Eingang G verbunden, der KOV-Ausgang mit dem Eingang K. Dies ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn auch ein Portamento-Schalter (an anderer Stelle dieses Kapitels) vorhanden ist, da bei eingeschaltetem Portamento eine sichere Funktion des NPD nicht gewährleistet ist. "Legato"-Spiel ist in diesem Fall nur bei abgeschaltetem Portamento möglich. Abhilfe schafft eine 6-adrige Verbindung zwischen Manual- und Modulgehäuse,Die 6. Leitung wird dann einerseits mit der KOV am Verbindungspunkt T3, R4, R5 (FORMANT-Interface) und andererseits mit dem Eingang K am NPD verbunden. Zum Test muß die Platine vollständig bestückt und mit dem Interface (-Empfänger) verdrahtet sein. Bei gedrückter Taste muß die Spannung am Ausgang G2 +12 V . . . 14 V (beim Einbau im Manualgehäuse +5 V), nach dem Loslassen - 12 V . . . 14 V (beim Einbau im Manualgehäuse 0 V) betragen. Die einwandfreie Funktion des Impuls-Generators kann nur mit einem Oszilloskop nachgewiesen werden, da normale Multimeter zu träge sind. Zu erwähnen wäre noch, daß die Schaltung ohne jeglichen Abgleich funktionieren müßte. Falls die Tasten nach Einbau des NPD "durchsingen" sollten, ist eine neuerliche Justierung der Tastenkontakte erforderlich. Von den Vorteilen des New Pitch Detectors kann man sich anhand einer Schaltungsbeschreibung weniger gut eine Vorstellung machen, als wenn man den Unterschied selbst beim Spielen bemerkt. Literatur: M. Bertuch, Legato-Gate-Impuls-Generator (LeGIG), Patchcord, Nr. 2, 5. 13, 14 Elektor Juli/Aug. 1980, S. 7-58/59 Digital Keyboard Controller Ein digitales Keyboard weist gegenüber einer analogen Ausführung entscheidende Vorteile auf: Völlig driftfreie KOV (Keyboard Output Voltage)! Darüber hinaus wird nur ein Tastenkontakt benötigt (Eine evtl. dadurch freibleibende Kontaktreihe kann für die in diesem Kapitel beschriebene Anschlagsteuerung genutzt werden). Durch Verwendung von LS-TTL-ICs ist die Stromaufnahme der Schaltung sehr gering. Der allgemeine Trend zur "Digitalisierung" in der Elektronik macht auch vor der Studiotechnik im allgemeinen und der Musik-Synthesizer-Teehnik im besonderen nicht halt. Immer mehr kommerzielle Synthesizer-Hersteller (z.B. Oberheim, PPG, Sequential Circuits, Crumar) bringen digitale Musik- Synthesizer auf den Markt, die größtenteils dann sogar polyphon (vielstimmig) spielbar sind. Die Tastatur ist die wichtigste Spielhilfe eines Musik-Synthesizers zur Erzeugung von Steuerspannungen und Gate-Impulsen. Neben der Steuerung der Frequenzbeschneidungspunkte der VCFs dient die Tastatur und die dazugehörige Elektronik (als Einheit "Keyboard Controller" genannt) vor allem zur Bestimmung der Tonhöhe der spannungsgesteuerten Oszillatoren. Für die Brauchbarkeit der Synthesizer-Tastatur (-Elektronik) ist von entscheidender Bedeutung, daß die angespielten Töne möglichst lange ohne hörbare Tonhöhenschwankungen wiedergegeben werden. Dabei macht sich schon ein Spannungsabfall von 1/12 V (= 83 3 mV) als Differenz von einem Halbton (bei Verwendung einer Steuerspannungs- Charakteristik von 1 V/Okt.) bemerkbar! Diesem Problem muß umso mehr Beachtung geschenkt werden, da das menschliche Gehörorgan äußerst empfindlich auf Tonhöhenschwankungen reagiert. Ein "geschultes" Ohr kann Tonhöhenschwankungen von 0,2% (Frequenzunterschiedsschwelle f/f: typ. 0,3%) ohne weiteres wahrnehmen (man denke an das "Jaulen" von Plattenspielern und Tonbandgeräten). Bei der in den meisten (analogen) Synthesizern verwendeten Tastatur-Elektronik, die im wesentlichen aus einem oder mehreren Analogspeichern (Sample & Hold) besteht, läßt dieses Quatitätskriterium oft zu wünschen übrig. Schuld daran ist vor allem der in analogen Sample & Holds auftretende Spannungsabfall ("drift"). Dieser wird durch die Leckströme der Speicher-kondensatoren hervorgerufen. Dazu kommt noch die Temperaturinstabilität ("tracking") der Bauteile. In diesem Zusammenhang ist es jedoch wert zu erwähnen, daß sich das analoge FORMANT-Keyboard mit seinen technischen Daten recht gut sehen lassen kann. Mit einiger Sorgfalt bei der Auswahl der Bauteile und bei präzisem Abgleich kann ohne weiteres ein typischer Spannungsabfall von 0,15 mV/s erreicht werden. Das entspricht einem Frequenzversatz von einem Halbton innerhalb von 9 min. 15 sec.! Wer jedoch äußerste Präzision wünscht, ist mit dem Digital Keyboard Controller besser bedient, da die genannten Nachteile durch Verwendung volldigitaler Speicher von vornherein ausgeschlossen sind. Beim Entwurf der Schaltung wurde besonders auf geringen Stromverbrauch (LS-TTL-ICs) und möglichst geringen Schaltungsaufwand Wert gelegt. Zu den Eigenschaften dieser Schaltung gehört auch, daß sie jedem beliebigen Tastaturumfang (bis max. 48 bzw. 64 Tasten) ohne größere Änderungen angepaßt werden kann. Eine mögliche Fehlinformation durch Betätigung mehrerer Tasten gleichzeitig verhindert die Verwendung von binären Prioritätsencodern. Das macht auch den Einbau des FORMANT unter Verwendung des Digital Keyboard Controllers in elektronische Orgeln interessant, da an die Tastenkontakte keine großen Anforderungen gestellt sind. Die Tastatur-Elektronik ist auf "highest key priority" ausgelegt, d.h. daß immer die Tasteninformation der höchsten gedrückten Taste gespeichert wird. Bei Bedarf kann man darüber hinaus einen digitalen Sequencer oder einen Micro-Composer direkt anschließen. Die Schaltung Die Schaltung besteht aus einem Digital- und einem Analogteil, die nach Möglichkeit auch getrennt mit Strom versorgt werden sollen. Bindeglied zwischen beiden Teilen ist der Digital/Analog-Wandler (DAC). Digitalteil. Die mit 74L5148 aufgebauten 8-zu-3-Prioritätsencoder setzen die Tasteninformationen ("Key on" = 0,"Key off"= 1) in den BCD-Code (invertiert) um. Dabei ist für je 8 Tasten ein Encoder vorgesehen, deren Ausgangs- signale untereinander mittels NANDs (74L510/20/30) verknüpft sind. An deren Ausgängen, die auch zur direkten Steuerung eines digitalen Sequencers oder eines MicroComposers benützt werden können, liegen die Signale in nichtinvertierter Form vor. Den digitalen Speicher bilden drei 2-Bit-D-Flipflops (untergebracht in 2 x 74L575). Über die Enable-Eingänge wird eine wirksame Entprellung durch verzögerte Triggerung erreicht. Die Triggerschaltung ist mit zwei monostabilen Multivibratoren mit Schmitt-Trigger-Eingängen (74121 ) aufgebaut. Aus ihr wird auch das Gate-Signal abgeleitet. Die Gate-Schaltung besteht im wesentlichen aus einem aus der FORMANT- Interface-Schaltung bereits bekannten Komparator. Die Bilder la und 1 b zeigen den Tastenencoder für eine 4- bzw. 5-Oktaven-Tastatur. Die Keyboardtasten sind in Ruhestellung gezeichnet. Nichtbenötigte Encoder- und NAND-Eingänge (z.B. bei einer 49-Tasten- oder 61-Tasten-Tastatur) müssen über einen 1 k-Widerstand mit der 5 V-Versorgungs- spannung verbunden sein. Die Trigger-Schaltung einschließlich der Gateimpuls-erzeugung zeigt Bild 1 c. Digital/Analog-Wandler. Bild 2 zeigt die entsprechende Schaltung. Als Konverter findet der ZN 426E-8 von Ferranti Verwendung; er ist trotz seiner guten Parameter auch preislich interessant. Um eine vollkommene Trennung der Versorgungsspannungen für das Digital-und Analogteil zu erreichen, sollten die (LS-)TTL-ICs entweder von einer eigenen Spannungsquelle (z.B, +5 V vom FORMANT-Netzteil) oder über die (einstellbare) +5 V-Stromversorgung (siehe Kap. 4) betrieben werden. Der Digital/Analog-Wandler selbst wird von einem Festspannungsregler versorgt. Wegen der geringen Stromaufnahme ist ein 78L05 völlig ausreichend. Dem Digital/Analog-Wandler folgt ein Puffer-OpAmp. Die Tabelle 1 faßt die wichtigsten technischen Daten für den Digital/Analog-Wandler ZN 426E-8 zusammen. Analogteil (Bild 3). Dem D/A-Wandler-Block schließt sich eine (abschaltbare) Portamento-Schaltung an. Der Gleiteffekt wird einfach durch Integration der Steuerspannungsänderungen mittels eines RC-Gliedes erzeugt. Die Zeitkonstante ist mit dem Potentiometer einstellbar. Der Portamento-Schalter (an anderer Stelle in diesem Kapitel) wurde hier übernommen. Der im FORMANT-Interface übliche FET-Source-Folger ist hier durch einen J-FET-OpAmp-Spannungs-folger ersetzt, um eine bessere Temperaturstabilität zu gewährleisten. Der darauf folgende Ausgangs-Addierer und die OpAmp-Pufferstufe lehnt sich an das FORMANT-Interface an. Dieser Schaltungsteil übernimmt die Gesamt-stimmung ("grob" und "fein") sowie die zentrale Frequenz-modulation. Die Stimmung kann dabei um bis zu 5 V (entspricht 5 Oktaven) nach oben und unten verschoben werden. Die Feinstimmung ist ìn einem Bereich von + einem Halbton einstellbar. Die Fre- quenzmodulation (FM) ist auf einen maximalen "Hub" von 0,5 V/Okt. ausgelegt. Aufbauhinweise Aus Kostengründen ist es empfehlenswert, die Schaltung auf "veros" aufzubauen, die sich in der Praxis auch im Bühneneinsatz und bei längerem Transport bewährt haben, da als Prints sonst nur doppelseitig-beschichtete und durchkontaktierte in Frage kommen. Es hat sich als günstig erwiesen, die Stromversorgung des Digitalteiles von der des Analogteiles zu trennen. Als Stabilisierung ist die bereits erwähnte +5 V-Stromversorgung ausreichend. Die Encoder sollten möglichst in der Nähe der Tastenkontakte (auf "Tastatur-strips") montiert werden, um den Verdrahtungsaufwand in Grenzen zu halten. An Entkopplungskondensatoren (47 n) sollte nicht gespart werden. Die nicht benötigten Eingänge der Encoder und NANDs sind über einen 1 k-Widerstand an +5 V zu legen. Abgleich Es bestehen folgende Abgleichpunkte: Volt/Oktave- und Offset-Abgleich am Puffer-OpAmp des D/A-Wandlers (Bild 2) sowie der Offset-Abgleich am Ausgangs-Addierer (Rild 3). Dabei sollte die folgende Reihenfolge eingehalten werden: a) Offset-Abgleich am Ausgangs Addierer. Verbindungspunkt A (Bild 2, 3) auftrennen. Octaves-Coarse abschalten (Schalter auf Masse), Schleifer von Octaves-Fine und FM gegen Masse drehen. Meßinstrument an den KOV-Ausgang anschließen und spannung mit Offset-Trimmer auf 0 V einstellen. b) Hauptstimmung überprüfen. Octaves-Coarse-Einsteller in Mittelstellung bringen und mit Schalter "einschalten". Die KOV muß sich in einem Bereich von + 5 V verändern lassen. c) Feinstimmung überprüfen. Octaves-Coarse Schalter wieder auf Masse legen. Die KOV muß sich mit dem Octaves-Fine-Potentiometer in einem Bereich von 0 ... +0,15 V verändern lassen. d) Offset-Abgleich am Puffer-OpAmp des D/A-Wandlers (Bild 2). Octaves-Coarse-, -Fine- sowíe FM-Potentiometer auf Masse legen, Portamento ausschalten. Verbindung A wieder herstellen. Tiefsten Ton anspielen und Spannung am KOV-Ausgang (Bild 3) mit Offset-Trimmer (Bild 2) auf 0 V einstellen. e) Volt/Oktave-Abgieich. Oberstes "c" auf der Tastatur anspielen. Spannungswert am KOV-Ausgang messen (und notieren!). Danach das nächsttiefere "c" drücken und die Spannung am KOV-Ausqang mit dem Volt/Oktave-Cermet(-Wendel)- Trimmer (Bild 2) so einstellen, daß der Wert um genau 1 ,00 V niedriger ist. Nun das unterste "c" drücken. Die Spannung am KOV-Ausgang muß nun entsprechend der Anzahl der Oktaven niedriger sein. Andernfalls ist die Einstellung des Trimmers zu korrigieren. In diesem Fall sollte auch der Offset-Abgleich d/ nochmals wiederholt werden. f) Überprüfung der Portamento-Funktion. Portamento-Potentiometer auf maximalen Wert einstellen (Bild 3) . Tiefste Taste drücken. Portamento-Schalter auf "ON" und danach höchste Taste drücken. Die KOV-Ausgangsspannung muß nun mit einer Verzögerung von 2 . . . 4 Sekunden den Endwert erreichen. Noch ein Tip fur Experimentfreudige Mit einer geringen Änderungen des Ausgangspuffers nach Bild 2 ist es möglich, den Frequenzabstand (eigentl. Spannungsdifferenz) zwischen zwei Tasten beliebig zu spreizen oder zu verringen. Dadurch sin 1/4- und 1/8-Ton-, aber auch "Sekund"- und "Terz"-Abstände zwischen zwei benachbarten Tasten sowie alla Zwischen- stufen einstellbar. Die Änerung zeigt Bild 4. Fur das Potentiometer sollte man nach Möglichkeit einen Typ verwerden, wo die "'Mittelstellung" eingerastert werden kann. Damit kann der temperierte Abstand (1/12 V pro Halbtonschritt) leicht aufgefunden werden. Die folgende Auflistung gibt eine Ubersicht der benötigten Bau- elemente fur die Schaltung "Digital Keyboard Controller". Interface-Frontplatte Die bei der FORMANT-Serie verwendete Interface-Frontplatte kann natürlich weiter verwendet werden, wobei man den Portamento-Schalter noch gut unterbringen kann. Wer aber gleich alle Änderungen sowie die Anschlagsteuerung einbauen will, solite auf den neuen Frontplatten-Vorschlag aus Bild 5 zurückgreifen. Diese Frontplatte nimmt alle Bedienelemente für sämtliche Erweiterungsschaltungen des ersten Kapitels auf. Alternative zum integrierten DAC ZN -426 Für den einen ist die Beschaffung des ZN-426 vielleicht zu schwierig, für den anderen ist selbst dieser preiswerte Typ noch eventuell zu teuer. Wer es also etwas einfacher, trotzdem qualitativ durchaus gleichwertig haben will, kann sich dieser einfaehen Alternative bedienen. Das Prinzip dieses D/A-Wandlers ist nicht neu. Es handelt sich um eine R-2R-Leiter in Verbindung mit Hex-Invertern des Typs 7404. Für diese beiden ICs steht eine eigene Spannungsversorgung (78L05) zur Verfügung. Für die R-2R-Leiter sind in Bild 7 Widerstände mit einem Wert von 332 k angegeben. Dabei handelt es sich nur um Richtwerte. Wenn man also z.B. einen günstigen Posten 0,5%iger oder 0,1%iger Metallfilmwiderstände im 100 kOhm-Bereich auftreiben kann, ist dies für die Genauigkeit des Wandlers sicherlich nicht abträglich. Gute Ergebnisse lassen sich auch durch Selektieren von 1%igen Widerständen erzielen. Der Kondensator (1 n) am nichtinvertierenden Eingang des FET-Opamps muß bei höheren Widerstandswerten des D/A-Wandlers eventuell verringert werden. Für den Aufbau und den Abgleich gelten dieselben Bedingungen wie bei dem integrierten D/A-Wandler. Literatur: C. Chapman, FORMANT Musik-Synthesizer, Elektor Verlag Gangelt D.G. Evans, 128-Note-Sequencer, Practical Electronics, Nov./Dez. 77, S. 162 - 165 und 5. 246 - 249 M. Goldstein, 8-voice Digital Keyboard Design Idea, Electronotes, Vol. 8, Nr. 70/1976, S. 18 G. Jalass, Digital Sequencer, Patchcord, Nr. 3, S. 12 - 13 B.A. Hutchins, The ENS-76 Home Built Synthesizer System, part 4, Electronotes, Vol. 8, Nr. 68, S. 10 KAPITEL 2 Erweiterungen zu bestehenden FORMANT-Moduln Die im Rahmen der FORMANT Serie vorgestellten Moduln brauchen durchaus den Vergleich mit kommerziellen Geräten dieser Größenordnung nicht zu scheuen. Sie sind ihnen bei sorgfältigem Aufbau gleichwertig, in einigen Belan gen sogar überlegen. Nichtsdestotrotz gibt es für einige Anwender noch offene Wünsche. Oftmals stellen sich die kleinen Unzulänglichkeiten erst in bestimmten Anwendungsfällen heraus. Die nachfolgend beschriebenen Erweiterungsschaltungen zu einigen FORMANT Moduln haben vor allem eine Erweiterung der musikalischen Möglichkeiten, sowie eine Vereinfachung der Bedienung in einigen Details, die sich besonders beim Bühnen- und Studioeinsatz als kritisch erwiesen haben, zum Ziel. Viele FORMANT-Freunde, die ihr Gerät mit mehr oder weniger Mühe zum "Tönen" gebracht haben, werden sich vielleicht scheuen, weitere Eingriffe im Innenleben ihres FORMANT vorzunehmen. Der Einbau der hier vorge stellten Erweiterungen wird sich aber in den meisten Fällen lohnen. Dabei muß der FORMANT aufgrund des Baukastenprinzips nicht gieich wegen "Bauarbeiten" an einem Modul "vorübergehend geschlossen" werden. Bevor Sie mit dem Nachbau der Erweiterungen beginnen, beachten Sie im Anhang den Artikel "FET-Opamps für FORMANT". VCF-Erweiterung Die schwachen Stellen der FORMANT VCFs, die mit relativ einfachen Mitteln behoben werden können, sind schnell aufgezählt: Der Einstellbereich der Hüll kurvenansteuerung läßt besonders beim Hochpaß-Betrieb zu wünschen übrig. Dual-Transistoren fürs 24-dB-VCF sind kaum erhältlich und die Verwendung "normaler" Transistoren bringt, wenn nicht eine sorgfältige Selektion und eine gute therrnische Kopplung erfolgt ist, keine optimale Lösung. Dìe OTAs neigen bei zu niedrigem Pegel zu Rauschen und bei zu hohem Pegel zu Verzerrungen. Schließlich ist noch eine optische Übersteuerungsanzeige beim Einpegeln der Eingangssignale eine gute Hilfe. All diese Änderungen und Erweiterungen kann die VCF-Platine mittels einer Zusatzplatine einfach "Huckepack" nehmen. Das heißt¦ Die Zusatzplatine wird mittels Distanzrollen auf die ursprüngliche VCF-Platine montiert. Die Zusatzplatine nimmt also drei Erweite rungen auf: a. die Erweiterung des Einstellbereichs für die Hüllkurvensignale; b. einen DIL-Sockel für den Einsatzdes CA3084 im 24-dB-VCF c. eine LED-Übersteuerungsanzeige. Für den elektrischen Anschluß an die VCF-Platine genügen wenige Verbindungen. Verbesserter ENV-Einsteller Gerade im Hochpaß-Betrieb wirkt es ais störend, wenn der Frequenzbeschnei dungspunkt (cutoff frequency) durch die Hüllkurve weiter nach oben geschoben wird, da das Signal dadurch oft völlig "abgeschnitten" wirkt. Was liegt hier näher, als den Frequenzbeschnei dungspunkt wahiweise auch nach unten gleiten zu lassen. Dadurch wird bei der Hochpaß-Aussteuerung, bei der die Grundtöne "beschnitten" werden, er reicht, daß die Cutoff-Frequenz nicht noch mehr nach oben abgleitet und das Signal vollkommen blockiert. Biid 1 zeigt den geänderten ENV Ein steller. Mit IC1 wird die Hüllkurve inventiert, über P1 gelangt entweder das nichtinvertierte oder das invertierte Envelope-Signal an den Eingangsaddierer des Exponentiators. Um den "Nullpunkt" d.h. es liegt keine Beein flussung des VCFs durch einen Hüll kurvengenerator vor) leichter finden zu können, der nun in der Mitte des Einstellbereichs liegt, sind die beiden antiparallel geschalteten Dioden in den Signalweg eingeschaltet; sie bilden eine "Totzone". DIL-Sockel für CA 3084 im 24dB-VCF Im 24dB-VCF ist der Exponentiator mit einem PNP Dualtransistor aufgebaut. Auf der Erweiterungs- platine ist genügend Platz vorhanden, um den Dualtransistor für den Exponentiator durch das altbewährte Transistorarray CA 3084 zu ersetzen. Dies geschieht aus gutem Grund, denn nicht überall sind geeignete Dualtransistoren zu bekommen und die Verwendung zweier TUPs ist auch keine optimale Lösung. Darüber hinaus sind die Einzeltransistoren auch nicht pinkompatibel zu dem Dualtransistor. Aus den Bildern 2 und 3 geht hervor, wie das Transistorarray mit der 24-dB-VCF-Platine zu verbinden ist. Die Verbindungen zwischen beiden Platinen ist unkritisch, sofern sie nicht länger ais 10 cm sind. In diesem Fall genügt einfach isolierte Schaltlitze. LED-Aussteuerungsanzeige Die FORMANT-VCFs bieten eine brauchbare Alternative zur schon fast legendären MOOG-Kaskade, die jedoch in letzter Zeit viele Nachahmer gefunden hat. Die Verwendung von OTAs (Operation Transconductance Amplifiers) birgt jedoch auch einige Probleme in sich. Zum einen ist die Transkonduktanz (gm) mit einer relativ großen Streuung behaftet (für das 24 dB-VCF ist deshalb eine Selektion erforderlich), zum anderen ist das Verhältnis zwischen Rauschpegel und Klirrfaktor sehr ungünstig. Um die FORMANT-VCFs optimal aus nutzen zu können, ist eine ständige Kontrolle der Filter auf Über- oder Untersteuerung fast unerläßlich. Das gilt insbesondere für mehrere Eingangs spannungen. Ein störend hoher Rausch pegel bzw. Verzerrungen sind sonst die Folgen. Die LED-Anzeige Bild 4 soll helfen, das richtige Mittelmaß rasch zu finden Die Eingänge der Schaltung werden kapazitiv entkoppelt und dem Eingangsaddierer zugeführt. Die Ansprechschwelle des "linearisierten" LED-Aussteuerungsindikators ist mit P2 einstellbar. Aufbau und Abgleich Bild 5 zeigt einen Platinenvorschlag und den Bestückungsplan für die VCF-Erweiterung. Die Platine ist so ausgelegt, daß auch nur eine oder zwei der angegebe nen Erweiterungen aufgebaut werden können. Die Montage erfolgt mittels Distanzrollen an der ursprünglichen VCF-Platine. Das ENV-Potentiometer (P2, siehe FORMANT-VCF Artikel) ist durch ein entsprechendes Tandempoti zu ersetzen. Die Verdrahtung geht ebenfalls aus Bild 5 hervor. Der einzige Abgleich besteht in der korrekten Einstellung der LED Anzeige. Dazu geht man wie folgt vor: 3 VCOs (OUT-Regler auf maximalen Wert) mit je einer Kurvenform (MINI-FORMANT: 1 VCO mit 3 Kurvenformen) einschalten, Trimmer P2 so einstellen, daß LED D4 schwach, aber deutlich sichtbar leuchtet. Danach bei jedem der 3 VCOs eine zweite Kurvenform dazuschalten (MINI- FORMANT: 1 VCO mit 5 Kurvenformen). Die LED muß nun mit maximaler Helligkeit leuchten. Bei einem VCO mit einer Kurvenform darf die LED nicht aufleuchten. Einfacher VCF-Abgleich Mit diesen Einstellhinweisen kann sowohl das 12-dB- als auch das 24-dB-VCF der FORMANT-Serie ohne Verwendung eines Oszilloskops abgeglichen werden. Offset Abgleich Schalter KOV/ECV in Stellung ECV bringen. Über ES weißes Rauschen (z.B. vom Digital Noise Modul) einspeisen und P7 auf ein möglichst "symmetrisches" Aussetzen/Einsetzen der Filterung beim Umschaiten von LP- und HP-Betrieb abgleichen. Volt/Oktave-Abgleich Schalter KOV/ECV in Stellung ECV belassen. Am ECV-Eingang den Ausgang der Hilfsschaltung nach Bild 6 an schließen. Sinuston von einem VCO bzw. NF-Funktionsgenerator (über ES) einspeisen. VCF Ausgang auf BP oder LP schalten. Tiefsten Ton auf der Tasta tur spielen. Potentiometer der Hilfsschaltung gegen Masse drehen (Voltmeter: 0 V). Q-Faktor auf mittleren bis hohen Wert einstellen. OCTAVES-Potentiometer auf maximale Resonanz bzw. max. Helligkeit der "Input-Level"-LED des VCAs einstellen. Spannung am ECV-Eingang um 1 ,0 V erhöhen und den Vorgang wiederholen. Bei richtigem V/Okt.-Abgleich muß sich das Ergebnis auch beim Drücken anderer Tasten wiederholen lassen. Der V/Okt.-Abgleich muß jedoch nicht mít der Präzision wie beim VCO durchgeführt werden. Dreieck/Sinus-Wandler fur FORMANT-LFOs Nicht selten werden in einem Synthesizer niederfrequente Sinusschwingun gen für Modulationszwecke benötigt. Im Subaudiobereich ist jedoch eine präzise Schaltung vonnöten: Hier ist sie! Das Sinussignai wird aus dem Dreieck Ausgang eines FORMANT-LFOs abgeleitet. Ein einfacher Dreieck/Sinus-Wandler wurde schon im Rahmen der Beschreibung des FORMANT-VCOs zur Abrundung des Dreieck-Signals besprochen, wo für diesen Zweck zwei Dioden völlig ausreichen. Unter Verwendung von mehr Dioden läßt sich die Qualität eines derartigen Wandlers verbessern, in der Schaltung von Bild 1 werden deren 10 in Gegenkopplung verwendet. Da die Brauchbarkeit der Schaltung eng von der Übereinstimmung der Diodendaten abhängt, müssen die Paare unbedingt nach gleichen Durchlaß- und Sperrwiderständen selektiert werden. Bei einigermaßen guter Selektion läßt sich der Klirrfaktor ohne weiteres unter die 1%-Marke drücken. Da keine frequenzab-hängigen Bauteile vorhanden sind, kann die Schaltung auch für andere Anwendungen als im FORMANT-LFO-Modul verwendet werden. Aufbau und Abgleich Die Schaltung kann für einen Sinus-Ausgang im LFO-Modul verwendet werden. Die Platine (Bild 2) wurde in ihren Abmessungen und Bohrungen so konzipiert, daß man sie mittels 20 . . . 30 mm-Distanzrollen an der FORMANT-LFO-Platine befestigen kann. Ein Vorschlag für die Montage geht aus Bild 3 hervor. Der Dreieck-Ausgang eines der drei LFOs muß nun mit dem Eingang des Dreieck/Sinus-Wandlers verbunden wer- den. Der Ausgang des Konverters wird mit Litze zur Frontplatte, anstatt des entsprechenden Dreieck-Ausgangs, geführt. Auf der LFO-Frontplatte müssen keinerlei Änderungen vorgenommen werden. Man kann aber evtl. den Sinus-Ausgang mit einem "S" oder einem anderen Abreibebuchstaben bzw. -zeichen markieren. Für den Abgleich, für den ein komplett abgegliches LFO-Modul (oder eine andere Dreieckspannungsquelle) vorhanden sein muß, werden die beiden Trimmer P1 und P2 zunächst in Mittelstellung gebracht. Zur genaueren Einstellung des Arbeitspunkts ist ein Oszilloskop erforderlich (Bild 4). Mit P2 kann das Niveau der Ausgangsspannung korrigiert werden. Anwendungsmöglichkeiten Die Sinus-Spannung des LFO-Moduls eignet sich besonders zur Erzeugung von Vibrato-(FM) und Tremolo- (AM)-Effekten, die auch noch in einem Bereich von 0,5 . . . 10 Hz abgerundet klingen. Mit dem Sinus-Signal läßt sich aber auch eine "Kojak-Polizeisirene" (Sirene amerikanischer Polizeiwagen) mit dem FORMANT täuschend echt nachbilden. Dazu wird das LFO-Signal auf eine Frequenz von ca. 1 ,5 . . . 2,5 Hz eingestellt und in den FM-Eingang eines auf ca. 600 Hz eingestellten VCOs eingespeist. Der FM-Einsteller ist dabei ungefähr in Mittelstellung eingestellt. Mit einem Portamento vom Keyboard läßt sich zusätzlich auch der "Dopplereffekt" eines vorbeifahrenden Polizeiautos erzeugen. Das Sinus-Signal ist aber auch für Instrumental Effekte (Orgel, Vibraphon, "singende Säge", usw.) sehr hilfreich. Nicht zuletzt kann man damit auch die von E-Orgeln her bekannte "Sinus-Percussion" erzeugen. Digital Noise Generator (DNG) Das Selektieren geeigneter Rauschtransistoren, welches einem beim Aufbau herkömmlicher Rausch-generatoren nicht erspart bleibt, kann leicht zu einer zeitraubenden und kostenintensiven Angelegenheit ausarten. Viel einfacher lund nicht teuererl ist es, wenn man auf einen digitalen Rauschgenerator zurück- greift. Deshalb soll dem FORMANT Spieler eine derartige Schaltung nicht länger vorenthalten bleiben. Weißes Rauschen ist für den Akustiker das, was für den Optiker weißes Licht bedeutet. Es setzt sich aus den harmonisehen Schwingungen aller Frequenzen des Hörbereichs zusammen und kann mit elektronischen Mitteln auf vielfache Weise erzeuat werden. In diesem Fall wird das Rauschsignal nicht durch Sperrschichtdurchschläge eines Transistors, sondern aus dem Ausgangssignal eines digitalen 18-Bit Schieberegisters abgeleitet (Bild 1). Die Steuersignale erhält das Schieberegister durch den mit N1 und N2 aufgebauten hochfrequenten Taktoszillator (Clockfrequenz ca. 30 kHz). Mit N3, T1 und N4 ist eine Rückkopplungsschleife aufgebaut, in der die umlaufenden digitalen Signale vermischt werden. Es wird also eine ständige Folge von "0" und "l" gebildet und rückgekoppelt. Im Gegensatz zu einem analogen Generator, wo ein zufälliges Rauschmuster entsteht, kehren hier die Signale in einer Periode von ca. 1 s wieder, diese Wiederholung bleibt jedoch unhörbar. Mit IC3 wird das Signal dem im FORMANT üblichen Pegel (ca. 2,5 V) angepaßt. Es erübrigt sich fast zu erwähnen, daß die Versorgungs-spannung für die CMOS-ICs mit D1 auf ca. -6,3 V . . . -7,3 V begrenzt wird, so daß auch ungepufferte Typen gefahrlos eingesetzt werden können. Aufbau und Montage Piatinenvorschlag und Bestückungsplan sind in Bild 2 wiedergegeben. Da dies die erste FORMANT-Schaltung mit CMOS-ICs ist, sollte nicht unerwähnt bleiben, daß die Vorsichtsmaßregeln im Umgang mit MOS-Bauelementen unbedingt Beachtung finden sollen. Wer die ICs jedoch unbedingt direkt einlöten will, solite zuerst die Pins für die Versorgungsspannungen (Pin 7, Pin 14) verlöten, damit die internen Schutzdioden wirksam werden können. Ansonsten sind beim Aufbau des digitalen Rauschgenerators keine weiteren Besonderheiten zu beachten. Die Platine kann, wie in Bild 3 verdeuticht, mittels 20 . . . 30 mm Distanzrollen an der FORMANT-Noise Platine befestigt werden. Der Ausgang des DNG ist mit dem WN-Ausgang auf der Noise-Platine und der Frontplatte zu verbinden. Aufgrund seines linearen Frequenzgangs ist der DNG ohne weiteres auch für NF Meßzwecke geeignet. Die Clockfrequenz beträgt 30 kHz, die Periodendauer des digitalen Signals ca. 1 Sekunde und die Effektivspannung des Ausgangssignals ca. 0,9 V . In Bild 4 ist das Ausgangssignal der WN-Ausgangsspannung gezeichnet. Die Anschlußbelegung der verwendeten CMOS-ICs zeigt Bild 5. Coloured Noise Circuit (CNC) Ein Rauschfilter ist zwar schon im NOISE-Modul des FORMANT integriert, seine Parameter lassen sich jedoch nicht von "außen" her (auf der FRONTPLATTE) beeinflussen. Wer das Rauschen seines FORMANT in allen Nuancen variierbar machen will, sich nicht vor einer mechanischen Nachbearbeit-ung der Frontplatte scheut, dem steht mit dem CNC das geeignete " Rüstzeug" zur Verfügung. Die Schaltung des einstelibaren Rauschfilters ist in Bild 1 wiedergegeben. Es handelt sich um einen speziell für diese Anwendung modifizierten Klangeinsteller in Form eines Gegenkopplungsnetzwerks. Aufbau und Montage Bild 2 zeigt das Platinen-Layout sowie den zugehörigen Bestückungsplan. Soll ten die E12-Werte der Kondensatoren C3, C4 und C5 schlecht erhältlich sein, muß man sie durch Parallelschalten kleinerer Werte realisieren (z.B. C4 = 4n7 + 1n0; C3, C5 = 4n7+ 3n3l. Die dabei auftretende Fehlanpassung von 0,1 nF bzw. 0,2 nF ist vernachlässigbar gering, da sie unter dem Toleranzbereich der meisten Folienkondensatoren (10%) liegt. Die Platinenanschlüsse für P1 und P2 sind so ausgelegt, daß Lötnägel für Dreh potentiometer eingelötet werden können. Bei der Ausführung mit Drehpotentiometern läßt sich die "Colourierung" auch von außen einstellen. Dazu ist es jedoch notwendig, daß entsprechende Bohrungen an der NOISE-Frontplatte angebracht werden. Um Beschädigungen der Frontplatte zu vermeiden, sollten die "Bohrregeln" (siehe Kap. 1, Portamento-Schalter) Beachtung finden. Ein Vorschlag für einen Frontplattenaufkleber ist in Bild 3 dargestellt. Die Platine des CNC kann, ähnlich wie beim Dreieck/Sinus-Wandler oder beim digitalen Rauschgenerator mittels 20 . . . 30 mm- Distanzrollen an der Noise-Platine befestigt werden. Die Coloured-Noise- Schaltung rund um IC2 des FORMANT- Noise-Moduls kann darum entfallen. Der Eingang des CNC wird in diesem Fall mit dem Verzweigungspunkt Pin 6 (IC1 ), C4, C5, R5 verbunden, ebenso der Ausgang des CNC mit dem erzweigungs- punkt Pin 6 IIC2), C6, R13, R14 und R16. Abgleich Der Abgleich des Coloured Noise Circuit bietet keine Schwierigkeiten. Der Schleifer von P3 wird so eingestelit, das die Ausgangsspannung derjenigen am WN- Ausgang entspricht. Zur Messung reicht ein Vielfachinstrument aus (integrierende Anzeige) . Fur diese Einstellungen von P1 und P2 können keine verbindlichen Hinweise gegeben werden. Die Justierung ist eher Geschmacksache und individuell verschieden. Anwendungsmöglichkeiten Das Coloured Noise Circuit kann im FORMANT vor allem zur Erzeugung spezieller Färbungen, d.h. Frequenzverteilungen des Rausch-Signals ohne Zuhilfenahme eines VCFs verwendet werden. Besonders für spezielle Effekte wie Sturmwind, Düsen-Jet, Brandungsrauschen, usw. ist diese Schaltung geeignet. Daneben erleben aber auch alle übrigen Klangstrukturen, denen man gefärbtes Rauschen beimischt, eine Erweiterung der Variations- und Imitationsmöglichkeiten. Bereitshaftsshaller und Kopfhörerausgang fur das FORMANT-KOM-Modul (Stand-by-switch and Headphone-output for the FORMANT-COM) Von diesen Veränderungen am COM-Modul können vor allem diejenigen FORMANT-Spieler profitieren, die alle unerschöpflichen Klangvariationen ihres Gerätes auch einem größerem Publikum (sprich im Bühneneinsatz) vorführen. Aber auch diejenigen, die ihren FORMANT nur in einer entlegenen Ecke eines "stillen" Kämmerleins spielen, dürften die folgenden Überlegungen, nicht zuletzt zur Wahrung der gutnachbarlichen Beziehungen, von Interesse sein. Der spannungsgesteuerte Musik-Synthesizer ist wohl das vielseitigste Musikinstrument überhaupt. Aber gerade aus diesem Grund ist die Mehrzahl der Klangkombinationen für die Ohren von Otto Normalverbraucher weniger geeignet. Um nun zu verhindern, daß Otto der Geschmack an den musikali- schen "Leckerbissen", die aus einem Musik-Synthesizer hervorgeholt werden können, nicht vergeht, ist es ratsam, den gewünschten "sound" erst einmal über Kopfhörer einzustellen. Mit den im folgenden beschriebenen Veränderungen bleiben einerseits die Zuhörer von den "Stimmvorgängen" am FORMANT ver- schont, ohne daß dies andererseits für den Benützer mit Ver- und Entkabelungen, die die Leistungsverstärker (PA) ganz schön zum "Krachen" bringen können, verbunden ist. Headphone output (Kopfhörerausgang) Während Ausgang OUT 1 für die (externe) PAs (Power Amplifier) verwendet wird (Trimmer P5 auf PA-Eingang abgleichen) ist OUT 2 für den (Monitor-)Kopfhörer vorgesehen. Ausgang IS auf der Steckerseite der COM-Piatine wird, wie in Bild 1 angegeben, mit dem Eingang PA über einen Trimmer ( 100 k) verbunden. Damit ist es möglich, den Ausgang OUT 2 optimal auf den Kopfhörer anzupassen, so daß der Einsteller VOL beim Wechsel PA/Headphone (OUT 1/2) nicht verstellt werden muß. Auf der Frontplatte ist für den Kopfhörer eine entsprechende Buchse einzubauen (meist Klinkenbuchse 6,35 mm). Standby-switch (Bereitschaftsschalter) An der COM-Frontplatte ist, am besten im freien Feld zwischen Buchse OUT 1 und OUT 2, ein Miniatur-Kippschalter 1 x Um anzubringen. Die Arbeitsweise bei Bohrungen an der Frontplatte ist bereits im Kapitel 1 (Portamentoschalter) ausführlich beschrieben. Mit dem zusätzlichen Schalter kann der PA-Ausgang wahiweise durchgeschaltet oder auf Masse gelegt werden, die Anschlußbelegung geht aus Bild 2 hervor. Bild 1 zeigt einen Montagevorschlag. Nach diesen Änderungen steht einem ersten "live"-Auftritt des FORMANT nichts mehr im Weg! Literatur: C. Chapman: FORMANT-Musik- synthesizer, Elektor Verlag. C. Chapman: Linearisierung einer LED- Anzeige, Elektor Heft 79/80 (Juli/August 1977) Elektor Verl/ag. R.A. Moog: A Voltage-Controlled Lowpass Highpass Filter for Audio Signal Processing, AES Preprint 413, 1965. T.Orr: Musik-Synthesizer, Elrad 10/78 Verlag H. Heise. H. Tünker: Electronic-Pianos und Synthesizer, RPB-Reihe Nr. 302, 1975, l. Auflage, Franzis-Verlag. KAPITEL 3 Anpassung diverser ELEKTOR-Schaltungen an den FORMANT !!!! SKIPPED PARTS: RESONANZFILTERMODUL (SEE R.F.M . IN FORMANT PART 1) KRIMISIZER (SHITTY-CHEAPO DISCO-THING, NOTHING FOR SERIOUS V.C.!) DIGITALER NACHHALL (YOU CAN GET BETTER ECHOES THAN THIS !(AND CHEAPER TOO)) Ringmodulator Der Ringmodulator ist ursprünglich eine Schaltung aus der Trägerfrequenztechnik, hat jedoch bald in der Musikelektronik vielfältige Anwendungsmöglichkeiten gefunden. Für jeden experimentierfreudigen FORMANT-Spieler ist diese Schaltung eine Bereicherung. Anfänglich wurden Ringmodulatoren mit bifilar gewickelten Spulen aufgebaut. Seit einiger Zeit sind jedoch sog. Doppelbalance-Mixer-ICs auf dem Markt, so daß der Aufbau "ringmodulierender" Schaltungen kein Probiem mehr darstellt (siehe Literaturhinweise).Die folgende Schaltung ist mit dem IC LM 1496N (bzw. MC 1496P) aufgebaut; sie ist für die Verwendung im FORMANT gut geeignet. Die Verwendung des ICs LM 1496N ist alleine dadurch gerechtfertigt, da es in kommerziellen Studio-Synthesizern auch Verwendung findet. Der Ringmodulator ist ein Beispiel eines Vierquadrantenvervielfachers. Eine solche Schaltung bewirkt das, was der Name schon besagt: die Multiplikation von zwei Eingangsspannungen. Der Beiname "Vierquadranten" bedeutet, das die Multiplikation mathematisch korrekt bleibt, wenn die Eingangsspannungen sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Die Ausgangsspannung kann also, folgend dem Motto "minus mal minus ist plus" und "minus mal plus ist minus", sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Die unter Verwendung des Elektor-Ringmodulators gemachten Oszilloskopfotos Bild 1 und 2 vermitteln einen Eindruck von dem, was eine solche Schaltung kann. Diese Gleichung gibt eine interessante Erscheinung wieder: Durch Multiplikation zweier sinusförmiger Signale miteinander entstehen zwei neue sinusförmige Signale mit Frequenzen, die sich aus der Summe bzw. der Differenz der beiden ursprunglichen Signale ergeben (der "cos", oder Kosinus, ist auch ein sinusförmiges Signal). Oder in der Musik-Terminologie ausgedruckt: Zwei Sinustöne, miteinander multipliziert, liefern zwei neue Sinust"ne mit Tonhöhen, die der Summe bzw. Differenz der ursprunglichen Tonhöhen entsprechen. Es ist zu beachten, das dies nur fur Sinustöne gilt, und nicht fur Signale mit einer anderen Kurvenform. Nun kann aber jede beliebige andere Kurvenform als Kombination von Sinussignalen dargestellt werden. Stellt man sich beispielsweise vor, daá eine Kombination von zwei Sinussignalen mit einem anderen Sinussignal multipliziert werden soll, so wird jeder von beiden Tönen der Kombination einen eigenen Beitrag zum Gesamtsignal liefern. Andere Harmonie Der Ringmodulator ist vor allem deshalb interessant, weil er in das harmonische Verhältnis zwischen T"nen eingreift. Wir können dies am besten aus einem Zahlenbeispiel ersehen. Stellen wir uns vor, das wir an einen Eingang eines Ringmodulators zwei Sinustöne fuhren, mit Frequenzen von 2,5 bzw. 4,5 kHz. Diese Töne stehen zueinander angenähert im Verhältnis einer sogenannten verminderten Septime, deren Frequenzen sich wie 5 : 9 verhalten (die Töne sind sehr hoch gewählt, aber es handelt sich hier nur um ein Beispiell. Dem anderen Eingang des Ringmodulators fuhren wir einen Sinuston mit der Frequenz von 500 Hz zu. Was geschieht nun am Ausgang des Ringmodulators? Der Ton von 2,5 kHz, multipliziert mit dem von 500 Hz, liefert nach der oben genannten Beziehung zwei neue Töne mit 2 bzw. 3 kHz. In gleicher Weise entstehen hier aus der Multiplikation des Tons mit 4,5 kHz mit dem 500-Hz-Ton neue Töne von 4 und 5 kHz. Am Ausgang des Ringmodulators stehen also vier Töne mit Frequenzen von 2, 3, 4 und 5 kHz zur Verfügung. Zusammen bilden diese Töne einen Dur-Akkord. Kurzum: die musikalische Beziehung der verminderten Septime wird in eine andere musikalische Form umgesetzt, in die eines Dur-Akkords. Diese Beschreibung ist allerdings eine beschönigende Version der allgemeinen Verhältnisse. Es wird nämlich nicht allzu häufig vorkommen, daß musikalisch brauchbare Töne am Eingang des Ringmodulators auch am Ausgang musikalisch verwertbare Klänge hervorrufen. Das soeben geschilderte Beispiel gibt eher eine Ausnahmesituation wieder. Eher wird es vorkommen, daß die am Ausgang des Ringmodulators erscheinenden Töne in harmonischer Hinsicht, vorsichtig gesagt, einen ziemlich ungewöhnlichen Zusammenklang ertönen lassen. Noch deutlicher wird dies, wenn wir nicht wie im gegebenen Beispiel mit sinusförmigen, sondern mit anderen Signalen arbeiten. Periodische Signale können angesehen werden als Zusammensetzung eines sinusförmigen Grundtons mit der Frequenz des betrachteten Signals und einer Anzahl Harmonischer davon. Harmonische sind Frequenzen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz betragen. So ist z.B. ein sägezahnförmiges Signal von 1 kHz aufgebaut aus Sinusse von 1, 2, 3 kHz, usw. Führen wir ein solches Sägezahnsignal dem einen Eingang eines Ringmodulators zu und dem anderen Eingang einen Sinus von angenommen 300 Hz, dann wird jede Harmonische des Sägezahns mit dem 300-Hz-Sinus multipliziert. Am Ausgang entstehen dann Töne mit Frequenzen von 0,7 kHz, 1,3 kHz, 1,7 kHz, 2,3 kHz, 2,7 kHz, 3,3 kHz etc. Das bedeutet: Die zwei Töne, der Sägezahn von 1 kHz und der Sinus von 300 Hz, liefern mittels Ringmodulator eine ganze Reihe von Tönen, die in keinem einfachen Zusammenhang mehr miteinander stehen. In der Musik wird eine solche Kombination von Tönen ein Cluster (oder: Gruppe, Schwarm) genannt, ein Zusammenklang von einer wesentlich anderen Art wie beispielsweise ein Akkord. Noch fremdere Klänge Ein Cluster aus dem vorangegangenen Beispiel wird noch dichter, wenn wir für den Ton von 300 Hz keinen Sinus, sondern ebenfalls einen Sägezahn verwenden. Die entstehende Tonvielfalt ist beinahe unvorstellbar, denn schon allein an der unteren Grenze des Tonspektrums entstehen u.a. Töne mit folgenden Frequenzen: 100, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600 und 1700 Hz. ,leder dieser Töne hat eine charakteristische Amplitude, wodurch bestimmte Töne stark dominieren. Daraus resultiert der typische Ringmodulator-Klang, der, wenn er schon mit irgendetwas vergleichbar ist, am ehesten an die Klangfarbe von gongartigen Instrumenten erinnert, oder an den Laut, der entsteht, wenn Metall auf Metall trifft (Hammer auf Amboß, z.B.) Die Möglichkeiten eines Ringmodulators kommen am besten zur Geltung, wenn eines der beiden Eingangssignale in der Frequenz variiert (z.B. moduliert wird). Es entstehen dann Klänge, die sich sowohl in der Tonhöhe (wie noch später weiter ausgeführt wird) als auch in der Klangfarbe außergewöhnlich stark ver- ändern und alle möglichen Formen zwischen sauberen Harmonien und schrillen Dissonanzen annehmen können. Sehr interessante Klänge entstehen, wenn die in einem Ringmodulator "gewonnenen" Klänge mit einem Rauschsignal kombiniert werden, der Ringmodulator mit verschiedenen Filtern in Verbindung steht und wenn man mehrere Ringmodulatoren miteinander kombiniert. Der Komponist Stockhausen schrieb z.B. ein Stück für Hammondorgel, Kammerchor und vier Ringmodulatoren. Frequenzverdoppler Der Ringmodulator kommt in der Musik auch für "gewöhnlichere" Anwendungen in Betracht. So kann er als Frequenzverdoppler oder Oktavenschieber verwendet werden /eine doppelte Frequenz bedeutet eine um eine Oktave höhere Tonlage). Diese Möglichkeit entsteht, wenn man beiden Eingängen des Ringmodulators dasselbe Signal zuführt. Aus der Gleichung wird deutlich, daß in diesem Fall der Differenzton eine Fre- quenz von null Hertz besitzt (also nicht als Ton auftrittl und daß der Summenton die doppelte Frequenz des gemeinsamen Eingangssignals hat. Bei Anwendung des Frequenzverdopplers für nicht sinusförmige und polyphone Signale tritt eine ansehnliche Intermodulation zwischen Obertönen auf, ein Effekt übrigens, der sehr interessante musikalische Perspektiven bietet. Weitere Anwendungsmöglichkeiten entstehen, wenn man eines der beiden Eingangssignale z.B. mit Echo aufbereitet hat. Schließlich ist es dann noch möglich, den Ringmodulator als spannungsgesteuerten Verstärker (VCA) zu gebrauchen, indem an den einen Eingang die Steuerspannung angeschlossen wird, während der andere Eingang für das zu modulierende Signal vorgesehen ist. Anspruchsvolles Die hier gemachten Bemerkungen geben eigentlich nur ein Übersichtsbild über die musikalischen Anwendungsmöglichkeiten eines Ringmodulators. Alles in allem wird deutlich, daß der Ringmodulator insbesondere ein Gerät für den experimentierfreudigen Musiker ist, der eher an der Suche nach neuen Klangstrukturen interessiert ist als an der Schaffung konventioneller Harmonien. Der Ringmodulator ist ein "anspruchsvoller" Apparat, den nur fortgeschrittene Musiker bis zu seinen Grenzen ausschöpfen können, der aber auch leicht zu mißbrauchen ist. In dieser Hinsicht konnte man den Ringmodulator als "Violine der elektronischen Musik" bezeichnen. So gehört der Ringmodulator zum Basisarsenal der meisten (nicht zu kleinen) Musiksynthesizer. Überdies wird er als gesonderte Einheit von Gitarristen und "Tastenleuten" verwendet, aber auch von anderen instrumentalisten. Der Ringmodulator ist kein Ringmodulator Nachdem wir nun nach dieser notwendigerweise etwas weitschweifigen Ausführung uns dem eher vertrauten technischen Aspekt zuwenden, müssen wir feststellen, daß der Name Ringmodulator eigentlich falsch ist. Der Name Ringmodulator steht für eine bestimmte Schaltung, die in der Tat als Vierquadranten-Vervielfacher arbeitet (wenigstens für Wechselspannungen) und in den Anfangsjahren der Musikelektronik auch wohl angewandt wurde. Inzwischen hat die Elektronik freilich viel bessere Schaltungen für diesen Zweck hervorgebracht. Der Name Ringmodulator bleibt allerdings Gemeingut - schließlich sind die meisten Musiker nicht am Inhalt der "Black Box" interessiert, sondern allein daran, was sie leistet. Ein besserer Name für den in den meisten Fällen angewandten Vervielfacher ist Doppelbalance-Mischer. Dies ist eine ziemlich komplizierte Schaltung, bestehend aus einer Kombination von spannungsgesteuerten Stromquellen. Glücklicherweise ist solch ein Doppelbalance-Mischer als IC erhältlich, so daß wir mit dem Vervielfachen, "Ringmodulieren", keine Mühe mehr haben. Um eine für Musikanwendungen geeignete Ringmodulator-schaltung zu entwerfen, sind noch einige zusätzliche Komponenten nötig. Zur Sache Das Blockschaltbild des Elektor-Ringmodulators zeigt Bild 3. Das auffallendste daran ist, daß der Ringmodulator (durch ein Malzeichen angedeutet) mit einem "Extra" in Form eines Hüllkurven-Detektors versehen ist. Der Grund das diese an sich selbstandige Schaltung hinzugefügt wurde, ist die sinnvolle Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Bauteile und der Platinenfläche. Der Hüllkurven-Detektor, liefert als Ausgangssignal die Hüllkurve (Envelope) des Eingangssignals. Der Eingang des Hüilkurven-Detektors ist empfindlich genug, um ein Mikrofonsignal verarbeiten zu können. Zusammen mit einem Synthesizer, wie z.B. dem FORMANT, kann man auf diese Weise die Hüllkurve eines Signals mit einem willkürlichen anderen Signal verbinden. Der Eingang des Hüllkurven-Detektors liefert (über eine Addierschaltung) zugleich einen empfindlichen Eingang für den eigentlichen Ringmodulator, so daß man ein durch ein Mikrofon aufgenommenes Signal (oder z.B. das Signal einer elektrischen Gitarre) ringmodulieren kann. Der Hülikurven-Detektor besteht aus einer Vorverstärker-Stufe und einem "Block", in dem das verstärkte Signal gleichgerichtet und geglättet wird, so daß ein mit der Einhüllenden des Eingangssignals übereinstimmendes Spannungsniveau entsteht. Man denke dabei an die Standard-AM-Demodulation. Der Rest des Blockschaltbildes spricht eigentlich für sich. Von den beiden Mischereingängen A und B ist der B-Eingang "aufgespalten" in einen normalen und einen empfindlichen Eingang. Mischer-Eingang A ist nur normal verfügbar. Die normalen Eingänge sind für Signale bis ca. 1 ,5 Vss berechnet, wie sie z.B. im FORMANT-Synthesizer vorkommen. Am empfindlichen Eingang reicht bereits ein Signal von 10 mVss zur Vollaussteuerung aus. Die Empfindlichkeit ist für die meisten Mikrofon-und Gitarrenelemente also hoch genug. Gehen wir nun über auf die ausgearbeitete Schaltung in Bild 4. Die wichtigste Komponente ist IC1 , der Doppelbalance-Mischer, in dem die Multiplikation der Eingangssignale stattfindet. Das hier verwendete IC ist vom Typ LM 1496N. Eine Anzahl Widerstände ist nötig, um das IC nach Bedarf arbei- ten zu lassen. Zunächst müssen die beiden Ausgangssignale in sicheren Grenzen gehalten werden, da sonst die Unterdrückung der Eingangssignale, die ja nicht an den Ausgang gelangen solien, wesentlich schlechter wird. Daher werden die Eingangssignale mit Hilfe der Spannungsteiler R1/R3 und R8/R11 auf geringere Werte (maximal ca. 150 mVss), herabgesetzt. Auf diesem Niveau werden die ingangssignale um mehr als 50 dB gegenüber dem Ausgangssignal unterdrückt. Diese Unterdrückung kann optimiert werden mit Hilfe der Einstellpotentiometer P2 und P3. R6 und R7 bilden einen Spannungsteiler, der das erforderliche Gleichspannungsniveau für die Anschlüsse 8 und 10 des Modulator-ICs festlegt. Die übrigen Widerstände sorgen für die restlichen Gleichspannungseinstellungen des LM 1496N. Die Ausgangsspannung ist wie bereits erwähnt an das FORMANT-Standardniveau von 1 ,5 Vss angepaßt. A3 fungiert als Puffer. Der Hüllkurven-Detektor ist mit den Opamps A1, A2 und A4 aufgebaut. A1 ist eine Verstärkerschaltung, die das Eingangssignal auf das gewünschte Niveau bringt. Die Empfindlichkeit ist mit Potentiometer P1 einstellbar. Nach der Verstärkerstufe werden eventuell zu große Spannungen mit D1 und D2 begrenzt. Über R9 wird dieses Signal gegenüber einem Signal am normalen B-Eingang entkoppelt; auf diese Weise entsteht die Wahlmöglichkeit zwischen normalem und empfindlichem Eingang. Opamp A2 formt zusammen mit der Diode D3 und dem Kondensator C6 einen Spitzengleichrichter. Zusammen mit einem hierauf folgenden Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von 10 Hz liefert dieser ein Signal, das genau der Hüllkurve des Eingangssignals folgt. Mit Opamp A4 schließlich wird das Niveau der Einhüllenden festgelegt. Die Werte der Spannung am Ausgang des Hüllkurven-Detektors liegen zwischen 0 und l0V. Aufbau und Abgleich Die Schaltung kann auf der Platine aus Bild 5 aufgebaut werden. Für das Modulator-IC existieren einige Äquivalente. Motorola liefert unter der Bezeichnung MC 1496P ein IC, das mit dem vorhin erwähnten Typ identisch und also auch brauchbar ist. Signetics hat das IC 55596 im Lieferprogramm. Dieser Ersatztyp ist allerdings für die Platine weqen der abweichenden Anschlußbelegung nicht geeignet. Man verwendet also am besten LM 1496N von National oder MC 1496P von Motorola. Die Schaltung wird mit Versorgungsspannungen von + 15 V und -15 V betrieben und benötigt nur einige zehn Milliampere. Der Abgleich ist einfach: Man legt ein Eingangssignal an Eingang A und stellt das Einstellpotentiometer P3 so ein, daß am Ausgang des Ringmodulators so wenig wie möglich vom Eingangssignal hörbar ist. Hierauf folgt dasselbe mit einem Eingangssignal am B-E ingang und E instellpotentiometer P2. Durch Wiederholung dieses Abgleichs ist die Schaltung gebrauchsfertig und man kann mit einer spannenden musikalischen Entdeckungsreise beginnen . . . Wählt man für diese Entdeckungsreise als Medium den FORMANT, ist eine Frontplatte im FORMANT-Design und eine Platine im Eurocard-Format angebracht. Die Frontplatte Der Frontplattenvorschlag (Bild 6) entspricht in seinen Abmessungen einer "kleinen" FORMANT-Frontplatte und findet daher in den meisten FORMANT-Gehäusen noch Platz. Das Potentiometer "Level" auf der Frontplatte entspricht P1 im Schaltbild und dient zur Einstellung der Eingangs-empfindlichkeit eines externen Signals. Für ES verwendet man zweckmäßigerweise eine 6,35-mm-Klinkenbuchse. Die restlichen Ein- und Ausgänge sind mit den im FORMANT üblichen 3,5-mm-Klinken- buchsen zu versehen. Die Pfeile geben schematisch die Signalwege wieder, so daß auch in die Technik nicht eingeweihte Benutzer sich schnell zurechtfinden. Die Platine Um den Einbau in 19"-Einschub-gehäusen zu erleichtern, ist das Platinenlayout in Bild 7 auf Europa-kartenformat ausqelegt. Die Bohrungen zur Befestigung der Frontplattenschalter und der 31-pol. Stecker-leisten sind mit denen der übrigen FORMANT-Frontplatten identisch. Der Bestückungsplan gleicht dem zu Bild 4. In die Versorgungsleitungen können zusätzlich Entstörelkos eingebaut werden. Aufbauhinweise Platinenaufbau und Abgleich bieten keine besonderen Schwierigkeiten. In der Praxis haben sich selbstgefertigte Frontplattenhalter aus Aluminiumblech bewährt. Diese werden aus 1 ,5 . . . 2 mm starkem Blech, wie in Bild 8 dargestellt, geformt. Die Bohrungen sollten einen Durchmesser von 3,2 mm aufweisen. Die Frontplattenhalter (2 pro Modul) werden am besten mit 2-Komponenten-Kleber (z.B. UHU-endfest 300) auf die Rückfläche der Frontplatte geklebt. Die Frontplattenhalter lassen sich für alle FORMANT-Module und Erweiterungs-schaltungen verwenden. Anwendungsmöglichkeiten Hauptanwendung des Ringmodulators dürfte wohl die "Verfremdung" von Instrumental- und Vokal-klängen sein. Einige Beispiele zeigen die grundsätzliche Wirkungsweise: Am Ausgang entsteht nur dann ein Signal, wenn an beiden Eingängen (Träger und Modulator) gleichzeitig ein Signal anliegt. Fehlt eines der Signale A und B, so entsteht am Ausgang kein Signal. Die Frequenz am Ausgang setzt sich aus der Summe und der Differenz der Eingangsfrequenzen zusammen, wobei keine der Eingangsfrequenzen alleine zu hören ist (siehe Tabelle 1). Gibt man auf beide Eingänge Signale gleicher Frequenz, so entsteht am Ausgang ein Signal doppelter Frequenz. Bei Verwendung nichtsinusförmiger Signale treten zusätzlich interessant klingende Intermodulation auf. Sind die beiden Eingangssignale im Oktavabstand (Frequenzverhältnis 2 : 1) gestimmt, so entsteht am Ausgang ein Frequenzverhältnis von 3 : 1 (Duodezime, d.h. Oktave + Quint). Mischt man den Ring-modulatorausgang nun mit den Eingangssignalen (z.B. mit dem Universellen Mixer, Kapitel 5), entstehen Klänge, die mit zusätzlichen Harmonischen angereichert sind. Stehen die Eingangssignale nämlich in einem Frequenzverhältnis von 3 : 1 , entstehen auf diese Weise die Harmonischen 1, 2, 3 und 4 (Bild 9). Allgemein kann man sagen, daß neue harmonische Klänge entstehen, wenn die Frequenz der Eingangssignale im Verhältnis ganzer Zahlen stehen. Verwendet man anstatt der Sinus-Rechtecksignale und filtert (mit VCFs) vor oder hinter dem Ring-modulator, entsteht ein klangliches "Rohmaterial", das sich vorzüglich zur Nachbildung von obertonreichen Streicher-, Akkordeon- und Dudelsackklängen eignet (Bild 10). Auch eine Tonleiter läßt sich mit einem Ringmodulator transponieren. Sie kann dabei, je nach Trägerfrequenz, schrumpfen oder sich dehnen. Bei geeigneter Wahl der Eingangsfrequenzen lassen sich vokalartige Klänge, Kurzwellengeräusche aber auch gong- und glockenartige "Klänge" (siehe Bild 11), die vom Vorherrschen nichtharmonischer Obertöne gekennzeichnet sind, erzeugen. Die Dissonanzen sind umso stärker, je höher die Frequenz und je dichter die Obertöne der Signale sind (z.B. Sägezahn). Da der Elektor-Ringmodulator über einen eigenen Vorverstärker verfügt, können über den ES-Eingang auch leicht Experimente mit der Verfremdung natürlicher Instrumentalklänge realisiert werden (siehe Bild 12). Hierzu eignen sich vor allem, neben elektroakustischen und vollelektronischen Instrumenten, Blas-instrumente (über Mikrophon). Jenachdem wird hier aber eine zusätzliche Filterung zur Unterdrückung der meist unerwünschten Frequenzen 3f1 - f2, 3f1 + f2 , 5f1 - f2, 5f1 + fz, . . . notwendig sein. Auch hier sollten dem ringmodulierten Signal auch die Originalsignale anteilig hinzugemischt werden. Uber den ES-Eingang können auch Tonband- und Schallplattenaufnahmen einer Verfremdung unterzogen werden. Ein eigenes Kapitel sind die Sprachverfremdungseffekte, für die der Elektor-Ringmodulator in Verbindung mit dem FORMANT fast prädestiniert ist. Moduliert man die über ein Mikrophon zugeführte Sprechstimme mit einem niederfrequenten Rechteck (siehe Bild 13), entsteht eine, aus Sciencefiction-Filmen bekannte, Roboter- oder Computerstimme. Durch zusätzliche Modulationen (z.B. PWM) läßt sich das Signal weiter verzerren bis die Sprachverständlichkeit vollkommen verloren geht. Auch die Verwendung des Ringmodulators al; eine Art "VCA" (Zweiquadranten-Multiplizierer) ist denkbar, indem man einen Eingang mit dem zu modulierenden Audio-Signal speist, während am anderen Eingang eine Steuerspannung angeschlossen wird. Die Anwendungsmöglichkeiten des ebenfalls im Elektor-Ringmodulator eingebauten Hüllkurven-Folgers werden in Kapitel 5 (Envelope-Follower) näher beschrieben. Kiangeindrücke können mit Worten nur unzureichend beschrieben werden. Aus diesem Grund sei abschließend noch auf Werke bekannter Komponisten, die sich mit dem Einsatz von Ringmodulatoren beschäftigt haben, hingewiesen, die auch auf Schallplatte erhältlich sind: W. Kaegi: "Thai Clarinet" K. Stockhausen: "Kontakte" Verwendet man mehrere Ringmodulatoren, steigen auch die (Verfremdungs-) Möglichkeiten. Weitere Details würden jedoch im Rahmen dieser Beschreibung zu weit führen. Die angeführten Beispiele, z.T. durch "Program-Sheets" verdeutlicht, sollen jedoch den Einstieg zum Experimen tieren erleichtern, denn der Ringmodulator kann trotz oder vielleicht gerade wegen seiner vielfältigen Möglichkeiten aktiv in das Klanggeschehen einzugreifen, leicht mißbraucht werden und in eine musikalische "Sackgasse" führen. Anschließend einige technische Daten für den Ringmodulator: Frequenzbereich: 20 . . . 20 000 Hz Übersprechdämpfung (von den Eingängen) : 60 dB. Eingangsimpedanz: 50 kOhm Ausgangsimpedanz: 500 Ohm Literatur: C. Anderton: Electronic Projects for Musicians, Project No. 9 Ringmodulator (mit Schallfolie), GPI Pub!ícations, Saratoga, 1975 S. 83 ff W Kaegi: Elektronische Musik im Studio, Neue Züricher Zeitung, Nr. 259 (8. Juni 1970), S 40 W Kaegi: Vom Sinuston zur elektronischen Musik, (mit Demo-Schallplatte), Verlag Der Elektroníker, Aarau und Stuttgart, 1970 T Oberheim: A Ring Modulator Device for the Performing Musician, AES-Preprint, No. 708 (G-4), ( 1970) G.D. Shaw: Minisonic 2, S. 19-2l; In: Practical Electronics Sound Design, (PC Magazines Ltd , London H. Tünker: Elctronic-Pianos und Synthesiser Franzis- Verlag, München, RPB-Serie Nr. 302 (1975,I .Aufl.), S. 129 Nachbauschaltungen: Analog Multipliers, Electronotes Application Note No. 68 (1977) H.J. Andree: NF-Ringmodulator mit minimalem Aufwand, Funkschau 1979, Heft 22 S. 1324 H. Koppenhöfer: Ein Ringmodulator für den NF-Bereich, Funkschau 1977, Heft 8 S. 352-353 Ringmodulator, Elrad Heft 6/1980, S. 23 G.D. Shaw: P.E. Sound Synthesizer, Ringmodulator Practical Electronics, Aug. 1973 G.D.Shaw: Sound Design Book, Practical Electronics, London, S. 19 - 2 1 H. Tünker: Electronic-Pianos und Synthesizer, Franzis Verlag, München, RPB-Serie Nr. 302 ( 1979, 2. Aufl.), S. 108 - 111 Sprachverfremder Elektor, Heft 106, Dez. 1979 S. 12-40 ff Phase Shifter Ein eigenes Phaser-Modul für den FORMANT ist das Pünktchen auf dem "i", mit dem vor allem kleinere FORMANT-Versionen (z.B. "Mini-FORMANT") musikalisch aufgewertet werden. Viele "typische" Synthesizerklänge werden gerade wegen ihrer "Lebendigkeit" als besonders reizvoll empfunden. In größeren Synthesizern entsteht dieser Effekt auf ganz natürliche Weise unter Verwendung mehrerer unabhängiger (spannungsgesteuerter) Oszillatoren, was zu sehr komplexen Phasing-Mustern führt. Zwar läßt das FORMANT-VCO als Besonderheit (gegenüber vielen kommerziellen Geräten) für die Rechteck-Kurvenform eine Pulsbreitenmodulation (PWM) zu, womit auch ein Phasing-Effekt mit nur einem VCO erzeugt werden kann, dieser wirkt aber nicht auf die übrigen Kurvenformen. Gerade hier hat sich ein eigenes Phase Shifter-Modul als vorteilhaft erwiesen. Im Gegensatz zu Hoch- und Tiefpaßfiltern bleibt bei Allpaßfiltern die Amplitude des Ausgangssignals über einen großen Frequenzbereich konstant. Dafür ist bei Allpässen zwischen Eingangs- und ausgangs-signal eine frequenzabhängige Phasenverschiebung vorhanden. Diesen Effekt kann man zur Verzögerung analoger Signale nutzen. Deshalb werden in der Musik-elektronik gerne solche Phasenschieber eingesetzt, um den bekannten Phasing-Effekt zu erzeugen. Wie einfach sich ein Alipaß realisieren läßt, geht aus Bild 1 hervor. Die Phasenuerschiebung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal ist bei dieser Schaltung nur von der Größe des Widerstandes R und des Kondensators C abhängig. Das Diagramm zeigt die Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz. Daraus ist ersichtlich, daß es sich um einen Allpaß erster Ordnung handelt, weil die Phasenverschiebung von 0 bis 80 reicht. Bild 2 zeigt die Schaltung des Phasers. IC1a sorgt für einen hohen Eingangswiderstand. Sein Ausgang steuert eine sechsstufige Phasenschieberkette, die mit den Operationsverstärkern IClb . . .IC2c aufgebaut ist. Die Feldeffektransistoren T1 . . T6 arbeiten als spannungsgesteuerte Widerstände. Je größer der Drain-Source- Widerstand ist, desto kleiner wird die Phasenverschiebung. Mit dem Operationsverstärker IC2d vird das verzögerte und unverzögerte Eingangssignal addiert, und mit Potentiometer P2 läßt sich die Ausgangsamplitude des Miniphasers allen Verstärkerempfindlichkeiten anpassen. Damit ein Phasing-Effekt entstehen kann, benötigt man noch einen Dreieckgenerator, der die Gates der Feldeffekt-transistoren T1 . . . T6 steuert. Dieser ist mit den Operationsverstärkern IC3 und IC4 aufgebaut. Der erste Operationsverstärker arbeitet als nichtinvertierender Schmitt-Trigger, dessen Hysterese in erster Linie durch die Mitkopplung der Widerstände R26, R27 bestimmt wird. Sein Eingangssignal erhält er von einem Integrator, der aus den frequenzbestimmemden Komponenten R28, P1 , C9 und IC4 besteht. Die Amplitude der am Ausgang des Integrators anliegenden Dreieckspannung reicht von -6 V . . -4 V, da die Gates der FETs negativ gegenüber dem Source vorgespannt sein müssen. Der Dreieckgenerator läßt sich auch abschalten, und mit dem Potentiometer P3 kann man dann manuell phasen. Das empfiehlt sich besonders bei Schlagzeugen, da dann der Phasingeffekt optimal dem Spieltempo des Schlagzeugers angepaßt werden kann. Die Phasingtiefe, d.h. ob das verzögerte oder das Originalsignal bevorzugt verstärkt werden soll, läßt sich mit dem Potentiometer P4 beeinflussen. Der Phasingeffekt tritt am stärksten auf, wenn der Dreieckgenerator ungefähr auf einer Frequenz von 0,5 Hz . . . 1 Hz schwingt. Erhöht man die Frequenz dieses Generators auf ca. 4 Hz, geht zwar der Phasing-Effekt verloren, aber ein neuer entsteht: Phasenvibrato. Um die Toleranzen der Feldeffekttransistoren auszugleichen, ist das Potentiometer P5 vorgesehen. Die Frontplatte Bild 4 zeigt den Frontplattenentwurf zum Phase Shifter. Als Schalter für die Funktion "automatic/manual frequency-modulation" (S2) genügt ein einpoliger Miniatur-Umshalter. Die Bohrungen für die Potentiometer sind für Typen mit 6-mm-Achse ausgelegt (P1 = automatic frequency-modulation, P3 = manual frequency-modulation, P4 = rate) . Mit S1 (on/off) kann der Phasingeffekt wahlweise abgeschaltet werden, ohne die Patchcords umstecken zu müssen. Andererseits kann mit diesem Schalter auch die gewünschte Phasing-tiefe vorprogrammiert werden. Die Platine Das Platinenlayout (Bild 6) ist gerade im Hinblick auf die Verwendung in 19"-Einschubgehäusen und Kartenmagazinen neu entworfen. Die zusätzliche Beschaltung der Versorgungsleitungen ist in Bild 5 angegeben. Die Verwendung einer 31-poligen Steckerleiste ist vorgesehen. Im übrigen ist der Bestückungs- plan mit dem aus Bild 3 identisch. Anwendungshinweise Das Phase-Shifter-Modul wird am besten zwischen COM-Modul und Endverstärker geschaltet. Will man das Phasing auch mit dem Kopfhörerausgang des COM abhören, kann es auch zwischen VCA und COM verdrahtet werden. Verwendet man mehrere Phase-Shifter-Module mit verschiedenen Taktfrequenzen, lassen sich relativ echt klingende "Strings"-Effekte erzeugen (vergl. "Verzögerungstaktik (2)", Elektor, Heft 101 , Mai 1979, Seite 5-40 ff.). KAPITEL 4 Stromversogung und Verteilerfelder !!!! SKIPPED: Stromversogung, a couple of mains supplies. KOV/KB-Gate-Verteilerfeld In mittleren und größeren Musiksynthesizern werden vielfach externe Steuerspannungs- und Gate-Signale benötigt. Diese einfache Schaltung samt eigenem Frontplattenentwurf nutzt den freien Platz unter der "Power"-Frontplatte sinnvoll. Die KOV- und Gate-Ausgänge des Interface-Empfängers, die einerseits mit den VCOs und VCFs bzw. ADSRs fest verdrahtet sind, werden hier jeweils an OpAmp-Spannungsfolger ("buffer") gelegt, deren Ausgänge jeweils an sechs 3,5-mm-Klinkenbuchsen aufgefächert werden (Bild 1). Die Kondensatoren C1 und C2 dienen zur Entstörung. Will man die Platine noch kleiner gestalten, kann man anstelle der zwei Einzel-OpAmps auf einen Dual-OpAmp zurückgreifen. Das IC MC bzw. LM 1458 (Motorola bzw. National Semiconductor), dessen Anschlußbelegung aus Bild 3 hervorgeht, ist mit dem bekannten 741 völlig datengleich. Bild 4 zeigt einen passenden Frontplattenvorschlag. Die Frontplatte entspricht in ihren Abmessungen einer halben "großen" FORMANT-Frontplatte. Anwendungsmöglichkeiten Besonders nützlich hat sich dieser Ausqangsfächer im Zusammenhang mit der Spannungssteuerung von LFOs und Waveform-Processoren (Kapitel 5) sowie VC-Phasern und anderen spannungsgesteuerten Modulen erwiesen. Der KB-Gate-Ausgang kann darüber hinaus zur Synchronisation von Keyboard und Sequencern herangezogen werden. Das KOV/KB-Gate-Modul hat sich auch bei Verwendung mehrerer Modul-Gehäuse bewährt, da keine weiteren Interface-Empfänger notwendig sind. Abschließend noch ein Tip: Verbindet man einen KOV-Ausgang mit dem FM-Eingang eines VCOs (bei abgeschaltetem KOV-Eingangl, lassen sich die Intervalle zwischen den Tasten beliebig verkleinern. Viertel- und Achteltonsehritte sind somit möglich. Das "Verkabelungsschema" ist aus Bild 5 ersichtlich. Dabei ist jede beliebige Kurvenform möglich. Universelles Verteilerfeld (Multiple Jacks) Will man die klanglichen Möglichkeiten eines mittleren oder größeren Synthesizer-Systems einigermaßen kreativ nutzen, besteht nicht nur die Notwendigkeit die Keyboard-Output-Voltage (KOV) und die Keyboard-Gate-Spannung aufzufächern, vielmehr sollten zusätzlich beliebige Steuerspannungen bzw. Tonfrequenzsignale verzweigt werden können. Eine Möglichkeit, Verzweigungen herzustellen, ist bereits bekannt. Sie besteht darin, Patchcords mit zwei oder mehr Steckern auf einer Seite zu verwenden. Eine andere Möglichkeit, die ein Patch- cord-Wirrwarr verhindert, ist die Verwendung von Multiple-Jacks-Moduln. Die Schaltungen in Bild 1 und 2 machen deutlich, daß die Moduln mit Elektronik nicht mehr allzuviel zu tun haben. Es handelt sich einfach um mehrere, in Gruppen zu je sechs verdrahtete 3,5 mm Klinkenbuchsen. Die Buschsenfelder dienen als Verteiler oder als Mischer zwischen niederohmigen Ausgängen und hochohmigen Eingängen beliebiger FORMANT-Moduln. Jede Buchse des Verteilerfeldes kann dabei als Eingang oder Ausgang verwendet werden. Will man den Signalweg einzelner "Patches" verändern ohne umzustecken, kann man verschiedene Klinkenbuchsengruppen mittels Schalter verbinden (Bild 2) . Da durch ist ein schnelles Umprogram- mieren des Sounds beim Live-Spiel gewährleistet. Bleibt noch die Frage zu klären, wieviele Buchsen für die Multiple-Jacks benötigt werden. Die Faustregel ist, daß auf einen sechsfach-Verteiler ca. 30 Frontplattenbuchsen andere Moduln kommen. Bild 3 zeigt einen Frontplattenvorschlag fur ein kleines und Bild 4fur ein grosses Verteilerfeld. KAPITEL 5 Neue FORMANT-Modulen Der FORMANT-Musiksynthesizer ist mit den bisher 9 bekannten Moduln relativ umfangreich und musikalisch vielseitig. Wer gerne kreativ mit elektronischenKlängenexperimentiert,wünscht sich immer mehr und vor allen Dingen neue Möglichkeiten. Mit einer Vervielfachung der bereits veröffentlichten Moduln (VCOs, VCFs, VCAs, usw.) können weitere unabhängige Signalwege (patchways) aufgebaut werden. Zusätzliche (digitale) Keyboards (Kapitel 1) sowie Sequencer erlauben ein gewisses Maß an Vielstimmigkeit. Die hier beschriebenen neuen FORMANT-Moduln ermöglichen eine Erweiterung der musikalischen Möglichkeiten des FORMANT, die sich mit den bisher veröffentlichten Moduln überhaupt nicht oder nur schwierig realisieren lassen. Im Rahmen dieses Kapitels werden insgesamt 9 weitere FORMANT-Moduln vorgestellt, die in beliebiger Reihenfolge einzeln oder mehrfach dem Grundausbau des FORMANT hinzugefügt werden können. In diesem "Baupaket" sind sowohl Steuerspannungsquellen als auch analyt¦sche und signalformende Moduln enthalten. Für jeden "Geschmack" ist also etwas dabei. Jedes Modul besitzt, ebenso wie die bisher veröffentlichten, eine eigene Frontplatte, die zusammen mit der Platine (im Europa-Format) eine steckbare und leicht austauschbare Einheit bildet. Die modul-bezeichnungen auf den Frontplatten beschreiben jeweils die wichtigsten Funktionen der Moduln. Die Signalwege wurden nach Möglichkeit auf den Frontplatten durch Pfeile angedeutet, damit sich auch Musiker, die weniger in die Technik eingeweiht sind, leicht zurechtfinden können. Die Ein- und Ausgänge der einzelnen Moduln sind so ausgelegt, daß ohne Gefahr von Kurzschlüssen und Fehlanpassungen alle denkbaren Patchcord-Konfigurationen möglich sind. Den kreativen Möglichkeiten im Formen neuer Klangstruktu- ren sind also (fast) keine Grenzen gesetzt. Neben einer ausführlichen Schaltungsbeschreibung sowie Platinen- und Frontplattenvorschlägen fehlen auch nicht genaue Aufbau- und Abgleichanleitungen sowie einige Anwendungsmöglichkeiten, die gerade die Arbeit mit den (noch) weniger populären FORMANT-Moduln erleichtern sollen. An den Einstellungs-hinweisen kleben natürlich die "Fingerabdrücke des Verfassers", sie weisen oft nur einen möglichen Weg zur Realisierung eines bestimmten "Sounds". Sie sollen nur zum kreativen Handeln anregen und keinesfalls die Phantasie des Anwenders irgendeiner Form einschränken. Viel Spaß bei eigenen Klangentdeckungen mit den neuen FORMANT-Moduln! ADSR-Controller Vielfach wird ein externer GATE-Eingang für die ADSR-Hüllkurvengeneratoren gewünscht, besonders, wenn der FORMANT zusammen mit Sequencern eingesetzt werden soll. Über einen "Repeat"-Eingang kann die ADSR-Funktion im Takt einer LFO-Rechteckspannung wiederholt werden. Die ebenfalls integrierte Verzögerungseinheit ermöglicht das zeitlich verzögerte Weiterleiten eines aufgeschalteten Gate- Impulsesandie "getriggerten"Elemente. ADSR-Hüllkurvengeneratoren dienen vor allem zur Steuerung der Klangfarbendynamik von VCFs und des Amplitudenverlaufs von VCAs. Im Rahmen der FORMANT-Serie wurde vorgeschlagen, die ADSRs intern zu verdrahten. Sie besitzen daher keinen eigenen Eingang. Will man den FORMANT z.B. zusammen mit einem Sequencer betreiben, hat man Schwierigkeiten, die ebenfalls vom Sequencer erzeugten Gate-Signale den Hüllkurvengeneratoren zuzuführen. Der ADSR-Controller bietet daneben noch die Möglichkeit, das Gate-Signal auch von der Rechteckspannung eines LFOs, das natürlich auch spannungsgesteuert sein kann /VC-LFOs bzw. LF-VCOs/, abzuleiten bzw. ein GateSignal vom internen oder externen Eingang periodisch zu unterbrechen, wodurch die ADSR-Hüllkurve im Takt des Rechtecksignals wiederholt wird. Als Besonderheit bietet der ADSR- Controller die Möglichkeit, das Gate-Signal für einen bestimmten Hülikurvengenerator (abschaltbar, d.h. vorprogrammierbar) zeitlich in einem Bereich von 10 ms bis ca. 5 s zu verzögern. Dadurch wird eine gestaffelte Auslösung der einzelnen Hüllkurven-Generatoren möglich, wobei "chorartige" Effekte mit einem einzigen Keyboard entstehen (sofern man über mehrere unabhängige Signalwege verfügt). Die Schaltung Das Schaltungsprinzip geht aus Bild 1 hervor. Bild 2 zeigt den kompletten Schaltplan der "Kontroll-Einheit". Ist der Schaiter S1 in der Stellung "KB-GATE" und S2 sowie S3 in Position "NORMAL" bzw. "OFF", gelangt das Gate-Signal vom InterfaceEmpfänger unverändert zum jeweiligen Hüllkurven- generator. Mit S1 kann wahlweise auf ein externes Gate-Signal (+5 V = ON, 0 V = OFF) umgeschaltet werden . Das Rechtecksignal eines LFOs für den Wiederholungseffekt der Hüllkurvenfunktion erfährt über OpAmp IC2 eine Pegelverschiebung um +2,3 V. Ist S2 in der Stellung "AUTO-REPEAT" folgt das angeschlossene ADSR-Modul der Taktfrequenz des LFOs. In der Stellung "KB-REPEAT" gelangt das Ausgangssignal des Komparators IC5 über R9 und P1 zum (intern verdrahteten) ADSR- Eingang. Als Referenzspannung am invertierenden Eingang des Komparators dient das invertierte und in der Lage um 5 V verschobene Gate-Signal. An den nichtinvertierenden Eingang gelangt das unveränderte Rechtecksignal (oberes Plateau), das gleichzeitig am Eingang des Moduls anliegt. Das sich im Takt des LFO-Signals wiederholende Gate-Signal folgt so dem Tastendruck oder der Zeitkonstanten des Trigger Ausgangs eines Sequencers. Die Delay-Schaltung des ADSR-Controllers ist im Aufbau der eigentlichen FORMANT-ADSR-Schaltung sehr ähniich. Im folgenden ist die Funktion der Verzögerungseinheit kurz erläutert: Das am Eingang der Delay-Schaltung anliegende Gate-Signal triggert mit der positiven Flanke das mit T1 und T2 aufgebaute Monoflop, das seinerseits einen Setzimpuls an das mit T4 und T5 aufgebaute Flipflop liefert. Das Flipflop wird gesetzt, T5 leitet und sperrt damit T4. Da T4 nun gesperrt ist, beträgt sein Kollektorpotential +15 V, T3 leitet und gibt den "Delay-Ladeweg" frei. Dieser wird aus einer +6 V- Spannungsquelle ( IC1) aus dem Gate-Signal gespeist. Der Tantal-Kondensator C2 lädt sich in der Folge mit einer durch P2 einstellbaren Delay-Zeit auf. Die Spannung an C2 wird über einen OpAmp (IC4) niederohmig entkoppelt. Der relativ hohe 68 Eingangswiderstand von IC4 sorgt dafür, daß praktisch der gesamte Ausgangsstrom von IC1 in die Kapazität C2 abfließt. Vom Ausgang von IC4 gelangt das Signal an den nichtinvertierenden Eingang des Komparators IC3. Sobald die Spannung am Kondensator C2 die Schaltschwelle des Komparators (ca. +5 V) erreicht, springt der Ausgang von ca.-12V... -14V auf +12V... +14V, wodurch das Flipflop T4/T5 über D3 und R30 zurückgesetzt wird. In der Folge sperrt T3 und beendet die Auf ladephase von C2 ("Delay-Time"). Die Spannung an C2 wird nun bis zum "Ende" des Gate-Signals am Eingang der Delay-Schaltung gespeichert. Mit der abfallenden Flanke des Gate-Signals fällt auch die Ausqangsspannung von IC1 auf 0 V, die an C2 gespeicherte Spannung kann sich nun über D1 und R29 abbauen. Mit R29 ist die Entladekonstante auf ca. 3 ms eingestellt. Die Delay-Schaltung ist nun für die Verzögerung des nächsten Gate-Signals bereit. Mit P3 wird die positive Ausgangsspannung am Komparator IC3 auf ca. +5 V eingestellt. Eine negative Ausgangs spannung wird über D5 auf Massepotential geklemmt. Damit steht auch am Ausgang der Delay-Schaltung ein "richtiges" Gate-Signal zur Verfügung. Mit S3 kann man eine bestimmte Delay-Zeit vorprogrammieren, um das Gate-Signal im richtigen Moment in der gewünschten Zeit verzögern zu können. Bauelementeauswahl Grundsätzlich sollte man, wie im Rahmen der FORMANT-Serie mehrmals erwähnt, nur Bauteile namhafter Hersteller verwenden. Für C2 ist unbedingt ein Tantal-Elko vorzusehen. Für die TUN-Transistoren T1 . . . T5 sollte man C-Typen verwenden (z.B. BC 550C). Aufbau und Abgleich Platinenlayout und Bestückungsplan gehen aus Bild 3 hervor. Der Aufbau dürfte keine Probleme bieten. Grundsätzlich sollte für jeden ADSR- Hüllkurvengenerator ein eigenes ADSR-Controller-Modul vorgesehen werden. Die Verdrahtung erfolgt intern. Statt dessen könnte man auch am ADSR-Controller eine Ausgangsbuchse vorsehen. In diesem Falle müßte das ADSR-Modul mit einer Eingangsbuchse mit Schalter versehen werden, über die die Gate-Leitung gelegt wird. Beim Verbinden des ADSR-Controller-Ausgangs mit dem ADSR-Eingang wird das KB-Gate vom Interface-Empfänger automatisch abgeschaltet. Auf diese Weise kann man die Zahl der Controller-Module reduzieren. Als Faustformel kann gelten: die Hälfte der Anzahl der ADSR-Module. Einzige Abgleichpunkte sind die Trimmer P1 und P3, mit denen die "Größe" des Gate-Signals auf ca. +4,7 V bis +5,0 V eingestellt werden soll. Der Abgleich von P1 geschieht am einfachsten, indem man das LFO auf maximale Periodendauer (= minimale Frequenz) einstellt und gleichzeitig eine Taste drückt (S1 in Stellung KB-GATE).P1 läßt sich dann leicht auf den zum sicheren "Anspringen" der ADSR Hüll- kurvengeneratoren erforderlichen Wert einstellen. P3 wird ebenfalls bei gedrückter Taste und minimaler Delay-Zeit auf +4,7 V bis +5,0 V eingestellt. Anwendungen Über den EXT. GATE Eingang können beliebige Gate-Signale von einem Sequencer oder bei Verwendung von ADSRs in einem Erweiterungsgehäuse vom KB-Gate-Verteilerfeld (Kapitel 4) eingeschleift werden. Der REPEAT-Eingang dient ausschlisßlich zur Wiederholung der ADSR-Funktion im Takt der LFO-Frequenz. Die Gate-Verzögerung bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten: Von Choreffekten bis Repeat-Percussion sowie Mandolinen-Effekten. VC-LFOs LFOs (Low Frequency Oszillators) dienen in einem Musiksynthesizer zu Modulationen aller Art. Sie verleihen den Synthesizer-Klängen erst ihre "Lebendigkeit". Die Möglichkeit der Spannungssteuerung dieser Modulations-oszillatoren bietet dem Anwender eine beträchtliche Erweiterung der musikalischen Ausdrucksmöglichkeiten ("Verdichtung" von Phasing-Mustern, Anschlagabhängigkeit der Tremolo-Fre- quenz, Nachführung des Vibrators mit der Tonhöhe der VCOs, usw.). Dieses LFO-Modul liefert zwei unabhängige niederfrequente Modulationsspannungen (für FM, PWM, TM, CM, AM, usw.) und ist darüber hinaus noch selbst spannungssteuerbar. Das von Dr. Robert A. Moog eingeführte Konzept der Spannungssteuerung wurde hier in einem verändertem FORMANT- LFO-Modul konsequent angewendet (Bild 1), wodurch dem FORMANT-Spieler neue Möglichkeiten der Klangbeeinflussung eröffnet werden. Bei optimaler Ausnutzung der Platinen- und Frontplattenfläche sind zwar pro Platine nur zwei Oszillatoren untergebracht, dies kann jedoch für die Möglichkeit der Spannungssteuerung in Kauf genommen werden. Darüber hinaus stehen am Ausgang jedes Oszillators drei verschiedene Schwingungsformen gleichzeitig zur Verfügung, womit auch komplizierte Modulationen realisiert werden können. Auf der Platine sind zwei unabhängige LFOs untergebracht, die in ihrer Funktion niederfrequenten Funktions-generatoren gleichkommen. Am Ausgang von LFO 1 stehen die Kurven-formen Rechteck, Dreieck und Sägezahn mit ansteigender Flanke (und schaltungsbedingt mit doppelter Frequenz) zur Verfügung, am Ausgang von LFO 2 neben der Dreieckschwingung zwei verschiedene "Sägezähne": Einen mit ansteigender und einen mit abfallender Flanke. Die Frequenz der Ausgangs-signale ist bei beiden LFOs in einem Bereich von ca. 0,005 Hz bis ca. 20 Hz einstelibar. Wie aus Bild 2 ersichtlich, verlaufen alle Signale zwischen -2,5 V und +2,5 V, eine Anzeige-LED macht den Verlauf der Dreieckschwingung sichtbar. Dies stellt ein nützliches Hilfsmittel bei der Einstellung und Zuordnung der jeweiligen Modulationsquelle dar, dies besonders bei sehr langsam schwingenden LFOs. Schaltung Die Oszillatorsektion der beiden LFOs ist in Bild 3 (a und b) dargestellt. Bis auf je einen Widerstand gleichen die Schaltbilder denen der FORMANT-LFOs aus dem 9. Teil der Serie. Die Schaltungsfunktion ist jedoch im folgenden nochmals erläutert: Der eigentliche Oszillator besteht aus einem Integrator (IC1 bzw. IC3) und einem OpAmp-Schmitt-Trigger (A3 bzw. A7). Die Dreieckschwingung des Oszillators entsteht durch Rück- kopplung vom Schmitt-Trigger-Ausgang auf den Integrator-Eingang. Der Spannungsteiler R10/P3/R11 (R32/P7/R33) teilt die zwischen ca. +14 V und ca. -14 V wechselnde Ausgangsspannung von A3 (A7) auf +2,5 V bzw. -2,5 V am Schleifer von P3 (P7) herunter. Die Widerstände R8 und R9 (R30 und R31) bilden einen Spannungsteiler für die zwischen dem Ausgang von IC1 (IC3) und dem Schleifer von P3 (P7) liegende Spannung, am nichtinvertierenden Eingang von A3 (A7) liegt daher immer die Hälfte dieser Spannung (R8= R9 = R30 = R31 = 100 k). OpAmp A3 (A7) arbeitet genau genommen als Komparator, sein Ausgang geht auf ca. +14 V, sobald der nichtinvertierende Eingang positiv gegenüber dem invertierenden, auf Masse liegenden Eingang wird, und auf ca. -14 V, sobald der nichtinvertierende Eingang negativ wird. Wegen der Rückführung der auf + 2,5 V heruntergeteilten Ausgangsspannung auf den Spannungsteiler R8/R9 (R30/R31) geht der Ausqang von A3 (A7) auf ca. + 14 V, wenn die Ausgangsspannung von IC1 (IC3) auf +2,5 V angestiegen ist (obere Schaltschwelle des Triggers) und auf ca. -14 V, wenn die Ausgangsspannung des Integrators -2,5 V erreicht (untere Schaltschwelle). Über R36 und P1 (R37 und P8) gelangt die Ausgangsspannung des Komparators auf den Eingang von IC1 (IC3), so daß sich die Richtung der Spannungsänderung am Integrator-Ausgang beim Erreichen der Schaltschwellen umkehrt. Am Integrator-Ausgang entsteht eine Dreieckschwingung, deren Amplitude mit der Hysterese des Schmitt-Triggers identisch ist. Die Eingangsspannung des Integrators bestimmt die Anstiegs- und Abfallsgeschwindigkeit des Spannungsverlaufs am Ausqang, die Frequenz ist mit dem Potentiometer P1 (P8) einstellbar. Die vom Schmitt-Trigger erzeugte Rechteckspannung wird über den Puffer- OpAmp A4 niederohmig entkoppelt. Eine einfache Konvenerschaltung leitet aus der Dreieckschwingung den Sägezahn ab. Solange die Spannung am Schleifer von P3 (P7) negativ ist (nämlich während der ansteigenden Flanke des Dreiecks) ist T1 (T2) gesperrt, der OpAmp A2 (A6) arbeitet dann als nicht-invertierender Verstärker mit Verstärkung 1 . Seine Ausgangsspannung ist in dieser Zeit mit der Dreieckschwingung identisch. Mit der positiven Flanke des Rechtecksignals (die Dreieckschwingung hat die obere Schaltschwelie des Schmitt-Triggers erreicht, vergl. Bild 2) wird T1 (T2) leitend und schaltet A2 (A6) in die invertierende Betriebsart um, was eine negative Flanke (Rückflanke des Sägezahns) an seinem Ausgang zur Folge hat. Da nun A2 (A6) invertiert, entsteht während des folgenden abfallenden Verlaufes der Dreieckschwingung ein spiegelbildlicher ansteigender Verlauf am Sägezahnausgang. Bild 2 zeigt den Spannungsverlauf und die gegenseitige Phasenlage der LFO-Ausqangssignale. Die LED-Anzeige mit D2 bzw. D4, die sich schon in mehreren FORMANT-Moduln bewährt hat und nicht nur eine optische Spielerei darstelit, sorgt für eine "linearisierte" Anzeige. Einziger Unterschied zwischen den beiden LFOs besteht in der Anwendung eines der vier OpAmps von IC2 bzw. IC4. Während bei LFO 1 der OpAmp A4 zur niederohmigen Entkopplung der Rechteckspannung herangezogen wird, dient bei LFO 2, wo auf einen Rechteck-Ausqang verzichtet wird, der "freigewordene" Verstärker A8 anstelle dessen zur Invertierung des Sägezahnsignals "um die Nullinie", so daß an seinem Ausgang ein Sägezahn mit abfallender Flanke entsteht. Bild 4 zeigt die Steuerspannungssektion, die in zweifacher Ausführung benötigt wird. Mit P9 kann die Gesamtstimmung beider LFOs eingestellt werden, mit P10 bzw. P10' kann man das externe Steuerspannungs- signal abschwächen. P9 muß ein Stereopotentiometer sein. Die Steuerspannung wird in den Rückkopplungs-zweig von A3 (A7) und IC1 (IC3) eingeschleift. Der Widerstand R36 (R37) blockt den Ausgang des Kompe- rators A3 (A7) gegen d ie Steuerspannung ab. Da die Eingangsspannung des Integrators IC1 (IC3) die Anstiegs- und Abfallsgeschwindigkeit an seinem Ausgang und somit die Frequenz des LFOs bestimmt, ist diese nun auch anteilig von der Größe der Steuerspannung abhängig. Nicht unerwähnt bleiben sollte die Tatsache, daß die LFOs auch dann "schwingen", wenn keine externe Steuerspannung anliegt. Aufbau und Abgleich Wegen des recht gedrängten Aufbaus der LFOs auf der Platine, sollte man beim Einlöten der Bauteile vorsichtig ans Werk gehen. Platinenlayout und Bestückungsplan gehen aus Bild 5 hervor. Für C1 und C2 sind unbedingt leckstromarme Folienkondensatoren (Siemens MKH, Wima MKS) zu verwenden. Aus Platzgründen sind für die Drehpotentiometer Typen mit 4-mm-Achse vorzusehen. Bild 6 zeigt einen passenden Frontplattenvorschlag. Jedes LFO enthält vier Abgleichpunkte: Einstellung der Signalamplitude (P3 bzw. P7), Offsetabgleich des Integrators (P2 bzw. P5), Einmessen von R16 bzw. R17 zur Festlegung der maximalen Periodendauer sowie Abgleich der LED-Anzeige (P4 und P6). Der Abgleich erfolgt für beide LFOs in der gleichen Weise und Reihenfolge. Einstellung der Signalamplitude Vor dem Abgleich Trimmer P2 (P5) i Mittelstellung bringen und mit P1 (P8) maximale Frequenz einstellen (Scheifer an R36 bzw. R37). Danach Messung der Dreieck-Ausgangsspannung mit einem Oszilloskop und Einstellung auf + 2,5 V.Anschließend Amplitude und Kurvenform der anderen Ausgänge überprüfen und gegebenenfalls P3 (P7) neu justieren. Offsetabgleich des Integrators In der Regel kann der Trimmer P2 (P5) in Mittelstellung belassen werden. Falls die Oszillatoren bei niederigen Frequenzen "frühzeitig" aussetzen sollten, ist ein präziser Offsetabgleich notwendig: Schleiferanschluß von P1 (P8) und R1 (R19) mit Masse verbinden. Damit liegen nun beide Eingänge von IC1 (IC3) an Masse. Multimeter an Ausgang Pin 6 (IC1 bzw. IC3) anschließen und Gleichspannungs-Meßbereich von 30 V oder 50 V wählen. Die Spannung am Dreieckausgang wird jetzt zwischen +15 V und -15 V liegen und in positive oder negative Richtung driften. Sollte die Spannung auf einem der beiden Maximalwerte /+ 15 V/ "festhängen", Kondensator C1 (C2) über einen 1 k-Widerstand entladen. P2 nun so einstellen, daß die Spannungsänderung (möglichst in der Nähe von 0 V) zum Stillstand kommt. Nun einen kleineren Meßbereich wählen, C1 (C2) wieder entladen und die Einstellung von P2 auf minimale Spannungsänderung korrigieren. Diesen Vorgang so lange wiederholen, bis auch im kleinsten DC-Meß- bereich (z.B. 100 mV) die Spannung am Dreieckausgang nur mehr um wenige mV um den Nullpunkt schwankt. Einmessen von R16 (R17) Falls die maximale Periodendauer (auch nach eriolgtem Offsetabgleich) weniger als 3 Min. beträgt oder sonst nicht zufriedenstellend ist, dann kann diese durch Verringern des Wertes von R 16 (R 17) vergrößert werden. Dabei sollte der Widerstandswert 10 Ohm jedoch nicht unterschreiten. Abgleich der LED-Anzeige Trimmer P4 (P6) ist so einzustellen, daß die LED dem Verlauf der Dreieckschwingung möglichst "linear" folgt, d.h. daß weder Hell- noch Dunkelpausen auftreten. Anwendungsmöglichkeiten Die beiden unabhängigen niederfrequenten Steuerspannungsquellen erzeugen jeweils drei Kurvenformen, die gleichzeitig zur Verfügung stehen. Sie eignen sich besonders gut für alle Arten von Modulationen: Frequenzmodulation (FM; "Vibrato"), Pulsweitenmodulation (PWM; "Phasing"), Timbremodulation (TM), Amplitudenmodulation (AM; "Tremolo"), Clipping-Modulation (CM), usw. Durch gegenseitige Spannungssteuerung der einzelnen LFOs entstehen starke, und teilweise musikalisch untypische Modulationsmuster. Beim Vorhandensein eines KOV/KB-Gate-Verteilerfeldes kann die KOV als Steuerspannung für die VC-LFOs herangezogen werden. Beim Spielen von z.B. PWM-modulierten Rechteckklängen wird so für eine langsame Modulation bei tiefen Tönen und für eine entsprechend schnellere Modulation bei hohen Tönen gesorgt, was bedeutend angenehmer klingt lund auch als "natürlicher" empfunden wird) als eine gleichbleibende Modulationsfrequenz. Derartige automatische Beeinflussungen von Modulationsvorgängen sind besonders bei Verwendung von Sequencern interessant. Darüber hinaus lassen sich die VC-LFOs natürlich auch fur alle aus FORMANT-Buch 1 bekannten Einstellungen mit LFOs verwenden. Literatur: M. Bertuch: VCLF0, Patchcord, Nr. 3, S. 16 C. Chapman: FORMANT-Musik-synthesizer, Elektor Verlag R.A. Moog: Voltage Controlled Electronic Music Modules, JAES Vol. 13, No. 3, S. 200-206 (July 1965) LF-VCO Dieser spannungssteuerbare niederfrequente Modulationsoszillator bietet zusätzlich noch die Möglichkeit der Pulsbreitenmodulation der Rechteckspannung. Die Frequenz des Ausgangssignals ist dabei zwischen ca. 0,005 Hz und ca. . 20 Hz einstellbar. Der Schaltung des LF-VCOs ist in Bild la wiedergegeben. Die Schaltungsfunktion ist im Prinzip mit der von den VC-LFOs identisch. Deshalb wird an dieser Stelle auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Neben einem Dreieck- und zwei Sägezahnausgängen (einer mit ansteigender und einer mit abfallender Flanke) findet sich auch ein pulsbreiten-modulierbarer Rechteckausgang. Der Pulsbreitenmodulator Der Pulsbreitenmodulator (Bild lc) ist ein Kurvenformkonverter, der sich auch für niederfrequente Zwecke gut eignet. Dieser Kurvenformkonverter, der auf einer eigenen Platine untergebracht ist, leitet aus einem Sägezahnsignal am Eingang eine Rechteckschwingung mit einstellbarem und modulierbarem Puls-/ Pausen- Verhältnis ab. Die Schaltung (Bild lc) besteht im wesentlichen aus einem Komparator mit den Transistoren T2, T3 und T4. Durch Änderung der Vergleichsspannung entsteht am Ausgang ein Rechtecksignal mit variablem Puls-/Pausen-Verhältnis. Die Vergleichsspannung wird von einem Eingangsaddierer (IC4), der eine externe Modulationsspannung (PWM) erhält, mit zwei einstellbaren Komponenten (P7, P10) verknüpft. P7 dient dabei zur manuellen Einstellung der Pulsbreite. Mit P10 kann das externe Modulationssignal abge- schwächt werden. Mit den Trimmern P8 und P9 wird der Modulationsbereich (1 . . . 99%/ festgelegt. Eine LED-Anzeige ist nicht unbedingt notwendig, da die Frequenz der PWM aus der Fluktuationsrate der Anzeige-LED der externen Modulationsquelle ersichtlich ist. Aufbau Wie aus Bild 2 ersichtlich ist, wird für das LF-VCO auf die Platine der VC- LFOs zurückgegriffen. Wegen der zusätzlichen PWM-Sektion ist auf der LF-VCO-Frontplatte (Bild 3) nur für einen LF-VCO Platz. Als Folge dessen ist die Platine nicht ganz bestückt. Es ist nur Platz für einen LF-VCO, das entspricht auf der Platine dem Platz von LFO 2. Für die PWM-Sektion (Bild lc) ist eine eigene Platine vorgesehen, deren Layout und Bestückungsplan aus Bild 4 hervorgehen. Die Platine kann mittels Distanzrollen an den Bohrungen der Hauptplatine befestigt werden. Bild 5 zeigt einen entsprechenden Montagevorschlag. Beim LF-VCO sollte für den Kondensator C1 nur ein leckstromarmer Folienkondensator Verwendung finden. Alle Drehpotentiometer sind mit Ausnahmen des FREQ-Potis Typen mit 4 mm-Achse. Die Schaltungsart von IC5 ist als Impedanzwandler oder auch als Spannungsfolger bekannt. Die letztere Bezeichnung ist völlig einsichtig, wenn man überlegt, daß die Ausgangsspannung gleich der Differenz aus der Eingangsspannung am nichtinvertierenden Eingang und der Spannung zwischen den beiden OpAmp-Eingängen ist. Da aufgrund der Rückkopplung eine Spannungsdifferenz zwischen den OpAmp-Eingängen nicht auftritt, folgt also die Ausgangsspannung der Eingangsspannung. Da jeder OpAmp von Natur aus einen hohen Ein- und einen niedrigen Ausgangswiderstand hat und diese Eigenschaften durch die äußere Beschaltung nicht verfälscht werden, ist auch der Betriff Impedanzwandler gerechtfertigt. Die Verstärkung dieser Anordnung ist 1 . Der Platinenausschnitt in Bild 6 für den Pulsbreitenmodulator zeigt die Verdrahtung der Potentiometer P7 und P10 Abgleich Der Abgleich der Oszillatorsektion ist analog den Abgleichhinweisen zum VC-LFO-Modul vorzunehmen. Zusätzlich muß aber noch die Modulationsbreite der PWM-Sektion abgeglichen werden: Schleifer von P10 des komplett verdrahteten LF-VCO-Moduls gegen Masse drehen. Trimmer P8 und P9 so justieren, daß mit Potentiometer P5 der gesamte Pulsbreiten-Einstellbereich (1 . . . 99%) überstrichen werden kann. Beim Vorhandensein eines Oszilloskops wird die folgende Methode jedoch meist schneller zum Ziel führen: a/ P8 auf eine Spannung von -5,5 V am Schleifer einstellen, P9 auf maximalen Wert stellen. Danach Multi- meter /DC-Meßbereich) an Pin 6 von IC4 anschließen. b/ PW-Ausgangssignal mit dem Bildschirm des Oszilloskops am Rechteckausgang beobachten. c/ P7 auf maximale und minimale Impulsbreite einstellen (Endstellung des Drehpotis) und in beiden Stel- lungen die Spannungswerte am Multimeter notieren. Der höhere Spannungswert (bei minimaler PW) wird im folgenden mit Umax der niedrigere Wert (bei maximaler PW) mit Umin bezeichnet. d/ P8 nun gegen Masse "drehen", P7 auf maximale Schleiferspannung ( +4,7 V ) einstellen. Mit P9 die Ausgangsspannung von IC4 so einstellen, daß diese Spannung gleich der Differenz der unter Punkt c gemessenen Spannungen (Umax - Umin) ist. Da IC4 als Inverter geschaltet ist, wird auch die Ausgangs-spannung von IC4 negativ! e/ P7 bleibt unverändert, P8 anschließend auf maximale Impulsbreite einstellen. Damit ist der Abgleich beendet. Zur Kontrolle kann man den Schleifer von P7 gegen Masse drehen. Das Ausgangssignal am Oszilloskop-Schirm muß nun minimale Pulsbreite aufweisen. Anwendungsmöglichkeiten Die Anwendungsmöglichkeiten des LF-VCOs decken sich prinzipiell mit denen der LFOs aus der FORMANT-Serie bzw. der VC-LFOs. Zusätzlich ist über den Einsteller "PW" die Einstellung von Rechtecksignalen mit beliebigem Puls-/Pausen-Verhältnis möglich. Über den PWM-Eingang wird ein "gephasetes" Modulationssignal realisierbar, womit z.B. ein Vibrato mit zeitlich unterschiedlicher Betonung der oberen und unteren "Grenzfrequenz" möglich ist. Literatur: M.Bertuch: VCLFO, Patchcord, Nr. 3, S. 16 C.Chapman: FORMANT-Buch l, Elektor Verlag Digital Noise (DNG) Wer die Vorzüge des DIGITAL NOISE GENERATORs mit denen des COLOURED NOISE CIRCUITs (beide Kapitel 2) in einem Modul vereinen will, wird bei der Adaptierung eines FORMANT-Noise-Moduls aus Platzgründen auf Schwierigkeiten stoßen. Daher erscheint eine Neukonstruktion des Noise-Moduls ratsam. Hier ist es! Das Digital-Noise-Modul enthält neben dem DIGITAL NOISE GENERATOR und dem COLOURED NOISE CIRCUIT (Schaltungsbeschreibung Kapitel 2) ein Tiefpaßfilter mit variabler Eckfrequenz, das zur Erzeugung zufällig gemusterter Steuerungsspannungen dient sowie eine LED-Anzeige, deren Fluktuationsrate dem Wechsel der /zufälligen) positiven und negativen Steuerungspannungen entspricht. Das komplette Schaltbild , des Digital-Noise-Circuits für den FORMANT ist in Bild 1 wiedergegeben. Random-Voltage-Circuit Der Pegel des Ausgangsignals des einstellbaren Rauschfilters wird mit IC4 angehoben. Das Signal gelangt danach auf einen mit IC5 aufgebauten 12-dB-Tiefpass, der die niederfrequenten Rauschanteile herausfiltert. So gelangt man auf einfache Weise zu einer niederfrequenten Zufallsspannung, deren Fluktuationsrate uber die Eckfrequenz des Tiefpass (P4) einstellbar ist. Ein weiterer als Komparator ausgelegter OpAmp (IC6) dient als LED-Treiber. Die Fluktuation der Zufallsspannung wird damit deutlich sichtbar. Aufbau und Abgleich Das Platinenlayout nebst Bestuckungsplan und Stuckliste sind aus Bild 2 ersichtlich. Fur die CMOS-ICs sollte man vorsichtshalber IC-Fassungen verwenden. Um Beschädigungen zu vermeiden sind die bekannten Vorsichtsmassregeln fur den Umgang mit MOS-Bauelementen zu beachten. Die Schaltung wurde so konzipiert, das die EPS-Frontplatte NOISE verwendet werden kann. Wer auf eine Variierung von "Red" und "Blue" verzichtet will, kann anstatt der Lötnägel fur P1 und P2 Trimmpotentiometer einsetzen. In diesem Fall entfallendie "Bohrarbeiten" an der Frontplatte. Die Einstellung von P1 und P2 richtet sich nach dem persönlichen "Geschmack" des Anwenders. Wenn man jedoch die Einstellung von "Red" und "Blue" laufend verändern will, macht das eine Neugestaltung der Frontplatte erforderlich. Bild 3 zeigt einen Varschlag für die neue Front plattengestaltung. Die Frontplatte muß dazu mit zwei zusätzlichen 10-mm-Bohrungen versehen werden. Der Bohrungsvorgang ist ausführlich im Rahmen der Beschreibung des PORTAMENTO-SCHALTERs (Kapitel 1) erläutert. Der Abgleich des Digital-Noise-Moduls bietet keine Schwierigkeiten: Trimmer P3 ist so zu justieren, daß die "gefärbt" rauschende Ausgangsspannung dem Pegel des weißen Rauschens entspricht. Zur Messung genügt ein einfaches Vielfachinstrument (integrierende Anzeige: 0,8V...1,0Veff = 2,3V...2,8Vss). Nach dieser einzigen Einstellung ist das Digital-Noise-Modul einbaufertig. Anwendungsmöglichkeiten Die Anwendungsmöglichkeiten des Digital-Noise-Moduls entsprechen jenen des Noise-Moduls der FORMANT-Serie. Da im ersten FORMANT-Buch spezifische Klangeinstellungen mit dem (Digital-) Noise-Modul etwas zu kurz gekommen sind, sind hier anhand von "Signalfluß-Diagrammen" einige Einsatzmöglichkeiten dargestellt. Schlaginstrumente (Bild 4) Weißes Rauschen eignet sich vor allem zur Nachbildung metallener und hölzener Schlag-, Klapper- und Rassel-instrumente (z.B. Becken, Cymbal, Kastagnetten, Maracas). Das VCA dient zur Formung der Lautstärkendynamik. Der Hüllkurvengenerator wird auf eine percussive AD-Hüllkurve eingestellt (kurzes Attack und mittlere bis lange Decay-Zeit). Das Resonanzfilter unterstreicht je nach Einstellung einen dunkleren oder helleren Klang. Verbesserte Holzbläserklänge (Bild 5) Bei entsprechender Filterung ("red"/blue" bzw. VCF-Tracking Filter) und ausgewogener Dosierung kann durch den Rauschgenerator das typische Anblasen verschiedener Holzblasinstrumente simuliert werden. Der Klang wirkt dadurch weniger "elektronisch". Darüber hinaus ist eine sorgfältige Einstellung des Resonanzfiltermoduls für die "Echtheit" des Klanges genauso wichtig. Verbesserte Orgelklänge (Bild 7) Der Rauschgenerator liefert bei entsprechender Filterung das Geräusch des Spielwindes beim Aufblasen einer mechanischen (Kirchen-) Orgel. Das Rauschen darf dabei jedoch nicht zu sehr betont werden. Am natürlichsten klingen in Oktaven gestimmte VCOs (mindestens 3), wobei für die unteren Chöre die dunklen "Farben" des Dreieck oder Sinus und für die oberste Stimme ein (möglichst symmetrisches) Rechteck zu wählen ist. Verwendet man auch für die oberste Dktave ein Dreieck, wirkt der Klang dumpfer. Hörspiel- und "live-Show"-Effekte Schon mit relativ geringem Kabelauf-wand können verschiedene eindrucksvolle Effekte erzeugt werden: Vorbeifahrende Dampflokomotive (Bild 6), mächtig rumpelnde Gewitter, Wind, Regen, startendes Düsenflugzeug, Wasserfali, Meeresrauschen und vieles mehr. Langsam veränderte Timbre- und Amplituden-einstellung tragen viel zur "Lebendigkeit" der Geräusche bei. Diese Funktion kann auch von einfachen Fußpedalen (siehe erstes FORMANT-Buch) übernommen werden. Ein stark eingestellter Nachhall und ein zusätzliches Echo ermöglichen Experimente mit "Weltraumgeräuschen". Envelope Follower (ENV.-F.) Der Envelope Follower {Hüllkurvenwandler) erzeugt aus der Hülikurve eine Wechselspannung, die von einem beliebigen Aùdiosignal kommen kann, eine entsprechende "Steuerspannungskurve" zur Beeinflussung aller Modulationseingänge des FORMANT. Zusätzlich wird bei jedem Erreichen eines einstellbaren Schwellwertes der Hüllkurve ein Gate-Impuls zum Start von ADSR-Kontour-Generatoren abgegeben. Vielfach besteht der Wunsch, den Synthesizer durch externe Signalquellen (Mikrophon, E-Gitarre, E-Orgel, usw.) zu beeinflussen und zu steuern. Der FORMANT ist zwar durchgehend spannungsgesteuert, externe Signalquellen können jedoch höchstens (nach vorheriger Anpassung) über die ES-Eingänge in den NF-Signalweg eingespeist werden. Der Envelope-Follower setzt den Lautstärkenverlauf einer externen Signalquelle in eine Steuerspannung, die der Lautstärke des Eingangssignals proportional ist, um. Zusätzlich wird aus der Steuerspannung ein Gate-Signal erzeugt, sobald ein einstellbarer "Minimalpegel" (Schwellwert, engl.: Threshold) überschritten wird. Das am Trigger-Output zur Verfügung stehende Gate-Signal ist zur Ansteuerung der FORMANT-ADSRs bzw. ADSR-Controller gedacht. Die Schaltung Bild 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Envelope-Followers. Die Schaltung (Bild 3) gleicht im Grunde dem "Hüllkurven-Detektor" des ELEKTOR-Ringmodulators. Dennoch soll das Funktionsprinzip der Schaltung noch einmal kurz erläutert werden. Der Hüllkurvendetektor (A1 . . A3) liefert als Ausgangssignal die Hüllkurve ("Envelope") des Eingangssignals.Der Eingang ist dabei so ausgelegt, daß er empfindlich genug ist, um ein Mikrophonsignal direkt verarbeiten zu können. Ein Signal von 10 mVss reicht bereits zur Vollaussteuerung aus. Die Empfindlichkeit ist damit für die meisten Mikrophon- und E-Instrumenten-Ausgänge hoch genug. Mit A1 wird das Eingangssignal auf das erforderliche Niveau gebracht. Die Empfindlichkeit ist mitdem potentio-meter P1 einstellbar. Nach der Verstärkerstufe werden eventuell auftretende übergroße Spannungen mit D1 und D2 begrenzt. J-FET-OpAmp A2 bildet zusammen mit der Diode D3 und dem Kondensator C4 einen Spitzengleichrichter. Zusammen mit dem darauf folgenden Tiefpaßfilter, dessen Grenzfrequenz bei ca. 10 Hz liegt, wird ein Signal erzeugt, das genau der Hüllkurve des Eingangssignals folgt. Mit OpAmp A3 wird schließlich das Niveau der Einhüllenden festgelegt. Die Werte der Spannung am "Envelope Output" liegen zwischen 0 V und +10 V. OpAmp A4 ist als Komparator geschaltet und dient zur Erzeugung des FORMANT-kompatiblen Gate-Signals. Am nichtinvertierenden Eingang von A4 (Pin 3 von IC1) liegt das "Envelope"- Signal. Der invertierende Eingang (Pin 2) liegt am Schleifer von P2, das zusammen mit R16 einen Spannungsteiler bildet. P2 dient zur Einstellung der "Triggerschwelle". Am Ausgang (Pin 1) des Komparators liegt ebenfalls ein Spannungsteiler, dessen variable Komponente P3 die Einstellung der Amplitude des Gate-Signals auf ca. 4,7 . . . 5,0 V ermöglicht. Die Diode D5 "klemmt" die negative Ausgangsspannung des Komparators auf Massepotential. Mit LED D4 werden die Gate-Impulse "sichtbar" gemacht. Jedesmal, wenn das Hüllkurven- Signal den Pegel der einstellbaren Triggerschwelle überschreitet, springt das Gate-Signal von ca. 0V auf ca.5V. Aufbau Die Schaltung kann mit der im Europa-Format ausgelegten Platine (Bild 4) aufgebaut werden. Das J-FET-IC ist mit der gebotenen Vorsicht und Sorgfalt zu behandeln. Die Verwendung einer IC-Fassung it empfehlens- wert. Eine Frontplatte (Bild 5) komplettiert das Envelope-Follower-Modul. Die Schal'tung wird, wie im FORMANT üblich, mit Versorgungsspannungen von + 15 V gespeist und benötigt nur wenige -zig Milliampere. Das Envelope-Follower-Modul kann daher ohne Bedenken jedem bestehenden FORMANT-Aufbau hinzugefügt werden. Anwendungsmöglichkeiten Bild 6 zeigt die Grundschaltung des Envelope-Followers. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig. So kann z.B. das Schlagzeug über ein Mikrophon die Lautstärke und/oder die Tonhöhe bzw. den Obertongehalt steuern. Jeder Trommelschlag kann dabei eine ADSR-Hüllkurve auslösen. Oder aber der FORMANT paßt sich über den Envelope-Follower automatisch der Lautstärke anderer Instrumente, mit denen er zusammen spielt, an. Dies kann auf einfache Weise durch "Amplitudenmodulation" des VCAs mit dem "Envelope"-Signal realisiert werden. Darüber hinaus lassen sich mit dem Envelope-Follower-Modul alle anderen Modulations- und Steuereingänge ansteuern. So ist z.B. eine "Pfeifsteuerung" des FORMANT durch die menschliche Stimme bzw. durch "Pfeifen" möglich. Einige Anregungen zum Aufbau von Gitarren- und Schlagzeugsynthesizern sind im Rahmen der Beschreibung des MIXERs lan anderer Stelle in diesem Kapitel) dargestellt. Sample and Hold (S & H) Die Speicherung von Analogsignalen ist eine Aufgabe, die vielfach in einem Musiksynthesizer vorkommt. Man denke z.B. an die Steuerspannungs-"Speicher" für KOV und die anschlagabhängige CV. Das Sample-and-Hold-Modul erzeugt Steuerspannungssequenzen die an keinen regelmäßigen Ablauf gebunden sind. Analogspeicher (im folgenden kurz S & H genannt) sind dem FORMANT-Erbauer keine "Unbekannten". Jeder Besitzer eines (analogen) Keyboard bzw. einer Anschlagsteuerung wird sich der möglichst "drift"- und "tracking"-freien Funktion erfreuen. Die für die "Tastatureiektronik" verwendeten S & H sind jedoch zur Erzeugung von Treppenspannungen und Zufallsmustern zu träge. Bild 1 zeigt das Biockschaltbild des S & H-Moduls. Der "Sampie"-Zweig besteht im wesentlichen aus einem (triggerbaren) elektronischen Schalter "S", einem Speicherkondensator CX und einem Spannungs-folger. Der Schalter "S" wird durch den Komparator, dessen "Sample"-Schwelle (Threshold/ zwischen 0 V und +2,5 V einstellbar ist, benötigt. Eine Trigger-schweile von beispielsweise +2,0 V läßt die Triggerung erst bei Pegeln über +2,0 V aktiv werden. Eine LED-Anzeige macht den "Sample"-Modus sichtbar. Bei der Suche nach einer geeigneten Schaltung fiel die Wahl auf eine rund um den bekannten CA 3080 aufgebaute Applikation (Bild 3). Der OTA (Operation Transconductance Amplifier) ersetzt den Schalter "S" aus dem Blockschaltbild. Liegt am Sample-Eingang ein Signal, ist der Ausgang (bei geschlossenem Schalter) bestrebt, sich der Eingangsspannung möglichst schnell anzupassen. Je nach "Einstellung" der Signaländerungsgeschwindigkeit max. slew rate = Iabc/Cx [ V/s] wird der Schalter geschlossen (Sample-Modul) oder geöffnet (Hold-Modul). Da CX durch die Kapazität von C2 bestimmt ist, kann die Signaländerungsgeschwindigkeit nur durch Variierung von IABC beeinflußt werden. Im Sample-Modus ist IABC sehr groß (die max. Signaländerungsgeschwindigkeit liegt bei 3V/ms), d.h. es kann mit relativ kleinen Abtastzeiten gearbeitet werden. Im Hold-Modus geht IABC nahezu gegen Null, die zuletzt an CX anliegende Spannung wird bis zum nächsten "Sample" gespeichert. An das eigentliche S & H schließt sich mit IC2 ein MOS-FET-Spannungsfolger an, der die Speicherspannung niederohmig entkoppelt. Der mit dem OTA IC1 aufgebaute elektronische Schalter wird durch den Komparator IC3 gesteuert. Sobald das Triggersignal die (mit P1 einstellbare) Schwelle überschreitet, gelangt ein positiver Impuls, der mit dem Spannungsteiler R7/P2 auf ca. +3,5 V begrenzt wird, über R1 auf den Emitter des Schalttransistors T1 . Die Diode D3 "klemmt" die negativen Signale am Komparatorausgang gegen Masse. Mit LED D4 werden die positiven Impulse ("Samples") sichtbar gemacht, wodurch die exakte Einstellung der Schaltschwelle erleichtert wird. Das Funktionsprinzip des S & H ist aus den Diagrammen von Bild 2, die den zeitlichen Spannungsverlauf in den einzelnen Schaltungsbereichen zeigen, ersichtlich. Aufbau Der Aufbau der Schaltung dürfte nach dem Platinenlayout und dem Bestückungsplan von Bild 4 keine Schwierigkeiten bereiten, falls bei der Auswahl der Bauelemente die bekannten Qualitätskriterien beachtet werden. Für IC1 und IC2 sind sowohl Mini-Dip- als auch "metal-can"-Typen verwendbar. Bei letzteren müssen die einzelnen Pins entsprechend der Anschlußbelegung gebogen werden. Unter der Bezeichnung CA 30805 bzw. CA 3080AS sind auch Typen im Metallgehäuse (TO 5) erhältlich, deren Anschlüsse bereits DIL-kompatibel sind. Für IC2 solite man lieber eine IC-Fassung verwenden, falls man keinen Lötkolben mit völlig potentialfreier Spitze besitzt. Für C2 ist ein besonders leckstromfreier Folien-kondensator von Vorteil. Auch bei den übrigen Kondensatoren schadet es nicht, wenn man etwas tiefer ins Portemonnaie greift. Bild 5 zeigt den Frontplattenvorschlag, der das Sample-and-Hold-Modul komplettiert. Die Bedienungselemente finden neben den Eingangs- und Ausgangsbuchsen auf einer "kleinen" FORMANT-Frontplatte Platz. Der Abgleich des S & H-Moduls ist denkbar einfach, da nur ein einziger Abgleichpunkt beachtet werden muss. Zum Abgleich schliesst man ein Oszilloskop oder ein Multimeter am Schleifer von P2 an und dreht den Schleifer von P1 gegen Masse. An den Trigger-Eingang legt man am besten eine Rechteck-Spannung aus einem LFO an und justiert den Schleifer von P2 - während sich das Rechteck am "oberen Plateau" (LED-Anzeige beachten) befindet - auf ca. +3,5 V. Anwendungsmöglichkeiten Hauptanwendungen des S & H-Moduls durfte wohl die Erzeugung verschiedenster Treppenspannungs-Konfigurationen (daher auch der Name "Treppenspannungsgenerator", engl.: staircase-generator) und Zufallsmustern sein. Sicherlich fur viele faszinierend ist dabei ist die Tatsache, daá man auf diese Weise den Synthesizer dazu bringen kann, alleine zu "spielen". Bei sorgfältiger Justierung der einzelnen Parameter lassen sich musikalische reizvolle Tonfolgen und Modulationsmuster kreieren, die z.T. auch an Sequencer erinnern können. Mit dem S & H kann man auch einer Sequencersignalfolge einen "zufälligen" Charakter verleihen. Literatur: Linear Integrated Circuits CA 3080/A/AS/E/S, RCA-Datenblätte, Nr. 475, 1974 G.D. Shaw: P. E. Sound Synthesizer 5, Sample and Hold, Practical Electronics, June 1973, S 506 ff. H.A. Wittlinger: Anwendung der Operations-Transconductance-Verstärker CA 3080 und CA 3080A, RCA-Applikationsschrift ICAN - 6668, 1973 Sample & Hold für Synthesizer, Halbleiterheft 1980, Elektor-Verlag. Wareform-Processor (WP) Wenn die fünf Kurvenformen de FORMANT VCOs nicht ausreichen bietet der Waveform-Processor die Mög lichkeit, mit relativ einfachen Mitteln die bestehenden Kurvenformen weite zu verändern. Darüber hinaus läßt sich das Niveau des einstellbaren "Clipping" Pegels voll spannungssteuern. Dem Anwender stehen somit (fastl unzählich viele Variationsmöglichkeiten zur Verfügung! Der Waveform Processor (engl.: processing = Verarbeitung, Veredelung) wird seinem Namen im wahrsten Sinn des Wortes gerecht. Aus dem Konzept der Schaltung, die zur Gruppe der signalformenden zu zählen ist (Bild 1), ergeben sich eine Vielzahl neuer Kurvenformen für eine Reihe von interessanten Anwendungen. Durch "Clipping" (Abschneiden der Kurvenspitzen) und (un-) symmetrische Verstärkung von geclippten und ungeclippten Signalanteilen sowie durch Umklappen der abgeschnittenen Kurvenanteile, lassen sich z.B. die dunklen Klangfarben des Sinus und des Dreieck aufhellen. Ebenso sind z.B. eine Betonung der 3. Harmonischen, Frequenzverdopplung und Trapezkurvenform möglich. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit der Spannungssteuerung des "Clipping-Niveaus" (Umklappunkt) durch LFOs, ADSRs, Sequencer usw. Bei der Ansteuerung mit einem langsamen Sinus oder Dreieck (z.B. aus einem LFO) entstehen bei Modulationsfrequenzen von 0,5 Hz . . . 1,0 Hz phasingartige Klangfarbendynamiken, die bei etwas schnellerer Modulation (ca. 3 Hz . . .10 Hz) in chorusartige Klänge übergehen. Ringmodulatorähnliche Klänge lassen sich durch Spannungssteuerung eines im Audio-Bereich schwingenden VCOs erzeugen. Der Waveform-Processor ist in Konzeption und Design ganz auf die Verwendung im FORMANT-Musiksynthesizer abgestimmt. Das Platinenlayout wurde deshalb im Eurocard-Format ausgelegt, obwohl der Platz reichlich bemessen ist (Bild 3I). Bei mehrstimmigem Spiel treten als Differenzklänge kräftige Baßtöne auf. Bild 2 zeigt anhand von 4 Beispielen einige Möglichkeiten der "Kurvenformsynthese", wie sie mit dem Waveform- Processor möglich sind. Der freie Raum auf der Platine hätte gut für einen zweiten Waveform-Processor oder eine andere Schaltung gereicht, aber bei Verwendung einer "kleinen" FORMANT-Frontplatte (Bild 4), wo die vielen Bedienungs- elemente einen gedrängten Aufbau verlangen (4 mm-Potis), ist das wenig sinnvoll. Der Aufbau des Waveform-Processors nach dem Bestückungsplan und der Stückliste dürfte wohl problemlos sein, zumal kein Abgleich notwendig ist. Anwendungshinweise Bild 5 verdeutlicht die Wirkungsweise von P1 und P5. Abschließend zwei "Signalfluß"-Diagramme als Vorgeschmack auf eine musikalisch-kulinarische Entdeckungsreise. Der Waveform-Processor ist, wie z.B. der Ringmodulator, ein Modul für experimentierfreudige FORMANT-Spieler. Sicherlich ließen sich einige Effekte, von denen eine Auswahl bereits am Beginn der Beschreibung genannt wurden, auch über Umwege mit den "herkömmlichen" FORMANT-Moduln des Grundausbaus realisieren. Der Aufbau von zumindest einem Waveform-Processor ist nicht zuletzt aufgrund des günstigen Preis/Leitungs-Verhältnisses empfehlenswert. Líteratur: M. Bertuch: Der Kurventransformator Patchcord, Nr. 3, S. 15 Mixer Das Mixer-Modul, das in zwei verschiedenen Versionen aufgebaut werden kann, dient zum Mischen beliebiger Steuerspannungen, Modulations- und Audio-Signale. Dazu verfügt die Schaltung über einen Eingang für externe Signale (Mikrophon, E-Gitarre, E-Orgel, usw.). Einzel- und Summen-Pegel sind einstellbar, eine LED-Anzeige warnt vor Übersteuerungen. Am Ausgang stehen jeweils ein invertiertes und nichtinvertiertes Gesamtsignal gleichzeitig zur Verfügung. Wer nicht gerade über "Verteiler-Patchcords" verfügt, die an einem Ende mehrere Stecker haben, wird sich bei der Realisierung bestimmter Steuerungs-und Modulationsvorgänge ohne eigenen Mixer ziemlich schwer tun. Will man z.B. die PWM eines VCOs durch zwei LFOs beeinflussen, so ist dies beim Vorhandensein eines Mixer-Moduls kein Problem. Die Schaltung Die Schaltungsfunktion des Mixers ist aus Bild 1 ersichtlich. Obwohl die Schaltung sehr einfach aufgebaut ist, soil im folgenden die Funktion der einzelnen Schaltungsteíle kurz beschrieben werden. Der mit IC1 aufgebaute OpAmp-Verstärker ist empfindlich genug, um Signale von 10 mVss auf ca. 1 ,5 Vss zu verstärken, was dem im FORMANT üblichen Pegel entspricht. Die Empfindlichkeit der Verstärkerstufe ist somit für Gitarrentonabnehmer und Kondensatormikrophone hoch genug. Der Pegel des Eingangssignals kann mit P1 abgeschwächt werden. Die Dioden D1 und D2 dienen zur Begrenzung großer Signale. Das Ausgangssignal von IC1 gelangt nun zusammen mit den anderen bis zu max. 5 Eingangssignalen, deren Pegel ebenfalls abgeschwächt werden können, zu einem invertierenden Summenverstärker (IC2), dessen Verstärkung mit P4 eingestellt werden kann. Das Summensignal kann mit P5 abgeschächt werden. IC3 ist als Inverter mit Verstärkung 1 aufgebaut, so daß an seinem Ausgang die ursprüngiiche Signallage wieder hergestelit wird. Die Ausgänge werden niederohmig entkoppelt. ¦er mit IC4 aufgebaute LED-Treiber sorgt für eine "linearisierte" Anzeige des nichtinvertierten Ausgangssignals und warnt vor Übersteuerungen. Aufbau und Abgleich Platinenlayout und Bestückungsplan (Bild 2) sorgen für einen probiemlosen Aufbau. Wer auf einen Eingang für externe Signale verzichten will, kann die umrahmte Teilschaltung um IC1 (Bild 1) weglassen. Pin 3 von IC1 und die Kathode von D2 sind mit einer Drahtbrücke oder Litze zu verbinden. Für den Eingang 3 ist dann statt einer 6,35-mm Klinkenbuchse ein 3,5 mm-Typ vorzusehen. Da die Bohrung für die Eingangsbuchse von Eingang 3 im Durchmesser 9 mm beträgt, klebt man am besten ein mit einer 6-mm-Bohrung versehenes 1,5-mm-starkes Alu-Blech zur Montage der 3,5 mm-Klinkenbuchse mit Zwei- komponenten-Klebstoff (z.B. UHU-end-fest 300) an die Hinterfläche der Frontplatte. Andererseits ist auch eine Erweiterung auf insgesamt 6 Eingänge unter Hinzufügen weiter 470 n-Kondensatoren, 10 k-Potentiometer und 22 k-Widerstände möglich. Bild 3 zeigt für beide Versionen entsprechende Frontplattenvorschläge. Die für 6 Eingänge konzipierte Frontplatte ist doppelt so breit wie "normale" kleine FORMANT-Frontplatten. Aus Platzgründen sind für die Eingangs-Potentiometer nur Typen mit 4-mm-Achse verwendbar. Abgleich: P4 dient zur Einstellung der Verstärkung von IC2. Das Modul kann damit den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden. P6 wird so justiert, daß ein Gesamtsignal von 3 Vss die LED schwach, aber deutlich zum Leuchten bringt. Anwendungshinweise Der Mixer kann zum Mischen beliebiger Steuerspannungen, Modulations- und Audio-Signalen herangezogen werden. So sind z.B. mehrfache Modulationen von VCOs, VCFs, usw. durch mehrere LFOs denkbar. Andererseits kann der Mixer auch zum Einschleifen von VCO oder VCF/VCA-Bänken benutzt werden. Auch bei der Beeinflussung von Fremdsignalen durch den FORMANT ist der mixer sehr hilfreich, da er das Signal auf den im FORMANT üblichen Pegel anhebt. So kann mit dem Mixer und einigen anderen FORMANT-Moduln ein einfacher Gitarrensynthesizer aufge¦aut werden (siehe Bild 6, 7). Als Drucktaster kann ein ausrangiertes Nähmaschinenpedal einer elektrischen Nähmaschine gute Dienste leisten. Für komfortablere Gitarrensynthesizer ist erheblich mehr Aufwand vorzusehen: Für jede Saite ein eigenes "pick up", 6 PTVCs (Pitch-to-Voltage-Converter), 6 VCOs, usw. (siehe Bild 8). Wichtiger Hinweis! Für das Mischen von langsamen LFO-Signalen bzw. von Gleichspannungen müssen die Eingänge Input 1 und Input 2 gleichspannungsgekoppelt sein. Dazu muß man die Kondensatoren C2 und C3 auf der Platine durch Drahtbrücken ersetzen. Eichnormal (440 CPS) Ein Eichnormal ist ein "Muß" für den FORMANT, zumal das bisherige Fehlen einer solchen Schaltung auch im FORMANT-Test einer bekannten deutschen Musik-Fachzeitschrift bemängelt wurde. Auf einfache Weise erzeugt diese "elektronische Stimmgabel" den Kammerton "a" (440,0 Hz). Sie stellt aufgrund der vielfältigen Steuerungsmöglichkeiten im FORMANT eine (fast) unerläßliche Hilfe beim Stimmen (engl. : "tuning") dar. Bedingt durch die vielfachen Steuerungsmöglichkeiten ändert sich z.B. die Stimmspannung der VCOs mit jeder neuen Programmkombination. Das auf 440 Hz eingestellte Eichnormal sorgt für eine rasche Anpassung des Manuals. Falls es sich nicht gerade um Studio-Geräte handelt, ist der Aufwand für Quarz-Normalien zu kostspielig. Für kleinere und mittlere Musiksynthesizer, wie sie von Amateuren verwendet werden, reicht ein stabiler )konventioneller) Sinusoszillator völlig aus. Die Schaltung Die Frequenz des Oszillators, dessen vollständiges Schaltbild aus Bild 1 hervorgeht, wird durch eine einfache Wien-Brücke bestimmt. C1 , C2, R2, P2 und P3 sind als frequenzbestimmende Komponenten in den Mitkopplungszweig der OpAmps IC1 und IC2 eingebaut. In den Gegenkopplungsweg, der für die Stabilisierung sorgt, ist P1 eingeschaltet. OpAmp IC3 sorgt für eine Anpassung des Signalpegels auf FORMANT-Niveau und für eine niederohmige Entkopplung. Mit S1 kann der Sinusoszillator "abgeschaltet" werden. Aufbau Der Aufbau nach dem Layout und dem Bestückungsplan aus Bild 2 dürfte keinerlei Schwierigkeiten bereiten. Da die nicht allzu große Schaltung bequem auf eine Europakarte paßt, kann man den freien Raum mit einer +9 V-Speisung belegen, die dazu benutzt werden kann, um z.B. diverse Effektgeräte für Musiker batterieunabhängig zu machen. Im Anhang D sind Schaltbild und Bestückungsplan der Stromversorgung ersichtlich. (Skipped) Das Feinabstimmpotentiometer P3 wird zweckmäßigerweise zur Frontplatte geführt, damit nachträgliche Korrekturen ohne Entfernen der Rückwand und Ausbau des Moduls erfolgen können. Auf der Frontplatte (Bild 3) ist eine entsprechende Bohrung vorgesehen. Im Handel sind 10-Gang-Wende/potentiometer erhältlich, die sich natürlich gut für diesen Zweck eignen. Ihr einziger Nachteil liegt wohl im Preis. Die Skizze in Bild 4 zeigt, wie das Problem auch einfacher, d.h. billiger, gelöst werden kann. Ein Cermet-Wende/trímmer wird auf einer Lochrasterplatte montiert, die ihrerseits mittels eines Alu-Winkels auf der Rückseite der Frontplatte befestigt wird. Die Anschlüsse des Trimmers werden über Lötnägel geführt. Das einzige kritische Bauelement ist R7. Falls kein 220 Ohm-PTC-Widerstand erhältlich sein soilte, kann auch eine Kleinstlampe (6 V, 30 mA) eingesetzt werden. Abgleich P1 ist so einzustellen, daß die Amplitude der Ausgangsspannung in einem Bereich von 2,5 Vss liegt. P2 dient zur Grobeinstellung, P3 zur Feineinstellung der Oszillatorfrequenz. Den Abgleich sollte man wegen der Betriebstemperatur erst nach ca. 10 Minuten Betriebsdauer beginnen. Die genaue Einstellung von P2 und P3 kann einfach dadurch erfolgen, daß man den Oszillator mit einem Referenzsignal auf"Schwebungsnull" abgleicht. Als Vergleichssignal kann ein NF-Funktionsgenerator, eine E-Orgel oder eine Stimmgabel verwendet werden. Genauere Ergebnisse lassen durch Abgleich mit einem digitalen Frequenzzähler erzielen, obwohl der Abgleichvorgang bei einer Taktzeit von 5 . . . 10 Sekunden entsprechend zeitraubend ist. Im Hinblick auf das Zusammenspiel mit anderen (mechanischen) Musikinstrumenten wurde eine Eichfrequenz von 440 Hz gewählt. Diese entspricht dem "Kammerton" al. Der Sinusoszillator schwingt jedoch in einem Bereich von 250 Hz . . . 750 Hz sicher an, so daß er auch auf eine andere Frequenz als 440 Hz gestimmt werden kann. Verdrahtung Die Verdrahtungen der Verbindungen Platine/Frontplatte bedürfen keiner näheren Erläuterung. Zur "Lage" des Eichnormals innerhalb der internen Verdrahtung des FORMANT-Musiksynthesizers jedoch noch einige Bemerkungen: Der interne Ausgang (IOS) des Eichnormal-Moduls wird am besten mit dem IS-Eingang, der auch mit einem oder mehreren Ausgängen der VCAs in Verbindung steht, verdrahtet. Über den EOS-Ausgang auf der Frontplatte steht der Stimmton z.B. auch für eine zusätzliche "VCO-Bank" in einem eigenen Gehäuse zur Verfügung. Anwendung im FORMANT Der Stimmvorgang der FORMANT-VCOs ist im 2. Abschnitt des ersten FORMANT-Buches ausführlich beschrieben. Zum Stimmen schaltet man VCFs und VCAs auf Durchlässigkeit bei maximaler Verstärkung. Die einzelnen FINE- und COARSE-Einsteller werden nun bei gedrücktem "a" auf der Tastatur, auf Schwebungsnull eingestelit. Damit ist der FORMANT für das Zusammenspiel mit anderen Musikinstrumenten bereit. Beim Stimmen auf Akkorde zählt man beim Einstellen auf Schwebungsnull die Anzahl der Halbtöne, um die das VCO höher klingen soll, vom "a" ausgehend einfach herunter. Bei Stimmung auf z.B. einen Terzabstand stellt man VCO1 bei "a" und VC02 bei "f", also vier Halbtöne tiefer auf Schwebungsnull ein. VCO2 klingt dann um 4 Halbtöne höher als VCO1. Das "Merken" der einzelnen VCO-Stimmungen entfällt dabei, was den Stimmungsvorgang enorm erleichtert. Schon beim ersten Abgleich ist der Akkord meist so rein, daß ein Nachjustieren kaum notwendig ist. Literatur: C. Chapman: FORMANT Musik-Synthesízer, Elektor Verlag G. Dellmann: FORMANT SYNTHESIZER, Fachblatt - Music Magazin (Rubrik: Musik - TÜV), Nr. 53, August 1977 H. Tünker: Elektronic Pianos und Synthesizer, Franzis Verlag, München, RPB-Serie Nr. 302 (1975, 1. Aufl) S. 109, 110 Aufein Wort Grundlegendes zum Modulumfang des FORMANT ist bereits im ersten FORMANT-Buch, aber auch in der Einleitung zu diesem Buch gesagt worden. Da dieses Thema jedoch für viele Synthesizer-Anwender ein nicht gerade kleines Problem darstellt, ist abschließend sicherlich noch ein Antwortversuch gerechtfertigt. Nur die wenigsten Synthesizer-Interessenten wissen am Anfang bereits genau, welche Moduln sie wie oft benötigen. In der Regel haben alle diejenigen, die sich zum erstenmal mit einem komplexen elektronischen Musikinstrument befassen, keine konkreten Vorstellungen über den richtigen Umfang ihres Systems. Grundsätzlich richtet sich der Gesamtumfang eines Synthesizer-Systems nach seinem Anwendungs- gebiet. Ein Ton-/Filmamateur, der mit seinem Synthesizer seine Dia- und Film-show nur akustisch unterlegen will, benötigt eine andere Modulzusammen-stellung als ein (Elektronik-) Jazzmusiker. Eine weitere Rolle spielt beim Selbstbau auch die Zeit, die man seinem Hobby widmet. Nicht zuletzt ist auch die finanzielle Situation des einzelnen bei der Zusammenstellung des Systems von Bedeutung. Aber hierfür läßt sich durch die genaue Planung (z.B. Erstellung einer Gesamtstückliste für das gesamte System) einiges tun. Denn beim Einkauf von z.B. 100 Widerständen ist der einzelne Widerstand billiger als beim Einkauf von nur 10 Stück. Ein wichtiger Punkt solite man bei der Planung nicht außer Acht lassen: die spätere Erweiterung des ursprünglichen Systems. Der Wunsch nach Systemerweiterung entsteht spätestens dann, wenn alle musikalischen Möglichkeiten bekannt sind. Deshalb sollte man dies bei der mechanischen Konzeption und der Wahl des Gehäuses unbedingt berücksichtigen. Der modulare Aufbau des FORMANT bietet den Aufbau in Raten geradezu an. Damit verbunden ist ein weiterer Vorteil, der nicht direkt ins Auge springt. Doch durch den am Anfang noch überschaubaren Rahmen, gelangt man viel schneller zu musikalisch relevanten Ergebnissen und wächst beim späteren Ausbau langsam mit. Von welchem Modul benötigt man nun wieviele? Die Erfahrung zeigt, daß es nie genug VCOs, VCAs und ADSRs sein können. Die Anzahl der VCFs läßt sich sehwer bestimmen, da insbesondere sie von dem Einsatzgebiet abhängen, dies gilt ebenfalls für einige Moduln aus diesem Buch. Es schadet aber nicht, zumindest je eine dieser Spezialschaltungen aufzubauen (Ringmodulator, Envelope-Follower, Sampe & Hold, usw.), um zu sehen, welches musikalische Potential in ihnen steckt. Erst wenn man darüber ein klares Bild gewonnen hat, kann die Anzahl der neuen Moduln festgelegt werden. Die Tabelle kann bei der Entscheidungsfindung als Richtschnur dienen. Sie ist aufgrund von Erfahrungswerten über typische Synthesizer-Systeme erstanden. Der Grundausbau entspricht in etwa den in Buch 1 beschriebenen Schaltungen. Der in der Tabelle mit einem mittleren System bezeichnete Aufbau gehört bereits zur gehobenen Klasse industrieller Vergleichsgeräte. Der Amateur und experimentierfreudige Spieler kommt dabei voll auf seine Kosten. Das große System kommt dem Aufbau von Synthesizer-Systemen in Aufnahme-studios sehr nahe. Schließlich kann man sich bei der Zusammenstellung des eigenen Systems auch noch am Umfang der Ausrüstung bekannter Synthesizer-Spieler anlehnen. Wie auch immer. Ein Ziel darf man bei allen Überlegungen nicht aus den Augen verlieren: Ein Synthesizer ist dazu da, daß mit ihm Musik gemacht wird. Es ist ein geeignetes Hilfsmittel, dem Anfänger den Zugang zur musikalischen Akustik bis hin zur elektronischen Musik zu ermöglichen. Die Kunst allein besteht darin, die eigene Phantasie in entspre- chende musikalische Formen umzusetzen. Aufzeichnungen über interessante Sounds helfen beim Aufbau von Ideenbanken. Das kann entweder schriftlich mit den Mitteln aus Anhang A geschehen oder mit einer Cassette als "akustischer Speicher". Ein letzter Gedanke: Trotz aller Modernisierung und Erweiterung der einzelnen Moduln ist es immer der Spieler selbst, der die physikalischen Schwingungen zu Musik formt. Neue Moduln alleine regen nicht zu mehr Kreativität an. Das hat die Praxis bereits bewiesen. Je mehr Modul-Kästen und Tastaturen auf der Bühne standen umso mehr verkümmerte die Phantasie. Ein Geräte-Fetischt ist kein Garant für einen "kreativen Sound". Im Gegenteil. Mit nur zwei oder drei FORMANT-Moduln (z.B. VCF und Noise), einem Mikrofon und einem akustischen Instrument ist es bereits möglich, in neue akustische Dimensionen einzudringen. Jiri KLASEK hat diese Möglichkeit einmal treffend beschrieben, indem er sagte: "Durch Elektronik zu mehr Musik und nicht umgekehrt".