Sample-and-Hold Stufe
Die Sample-and-Hold Stufe kann auch als Keyboard-Interface bezeichnet werden, da sie die vom Keyboard kommenden Signale (Trigger-Impulse und Keyboard-Output-Voltage (KOV)) empfängt und verarbeitet. Das Keyboard eines Synthesizers erzeugt beim Drücken einer Taste zwei grundsätzlich verschiedenen Spannungen: Die Keyboard-Ausgangsspannung (Keyboard Output Voltage KOV) und den Gate-Impuls. Die KOV ist proportional zur gedrückten Taste und bestimmt die Tonhöhe der VCOs, währen der Gate-Impuls zu verschiedenen Steuerzwecken verwendet wird.
Die Sample-and-Hold-Stufe geht davon aus, dass die vom Keyboard erzeugte Steuerspannung für die VCO-Tonhöhe auf 0 Volt sinkt, wenn eine Taste wieder losgelassen wird. Bei den alten, analogen Keyboards, die mit Präzisionswiderständen aufgebaut wurden, war dies tatsächlich der Fall. Für digitale Keyboards trifft dies meistens nicht mehr zu - dennoch werden die vom Keyboard erzeugten Spannungen aus Sicherheitsgründen bei der hier vorgestellten Schaltung gespeichert. Dies erfolgt mittels eines Kondensators (C2), der sich am extrem hochohmigen Eingang des OpAmps CA 3140 befindet (IC 4). Beim Loslassen einer Keyboardtaste wird die Verbindung des Kondensators zum Spannungszufluss über einen CMOS-Schalter (IC 6A) unterbrochen.
Ein als Poti ausgeführter Ladewiderstand (P1) bewirkt, dass sich, je nach Potieinstellung, die neue Spannung entweder sofort oder mit gleitendem Übergang am nachfolgenden Kondensator C3 einstellt. Der dadurch erzeugte Glissando-Effekt ist ein ganz typisches Klangmerkmal eines Synthesizers der beschriebenen Bauart.
Mit den beiden invertierenden Op-Amp-Verstärkern IC1 und IC2 wird der vom Keyboard kommende 5-V-Gate-Impuls verstärkt, da der Steuereingang des Schalters IC6A nicht auf Spannungen von 5 V anspricht. Die NAND-Schmitt-Trigger IC7A und IC7B erfüllen in Verbindung mit C1 und R5 gleich zwei Aufgaben: Der vom Döpfer-Keyboard kommende Gate Impuls ist so lange High, wie eine Taste gedrückt ist. Dies ist für eine reibungslose Funktion des später beschriebenen Hüllkurvengenerators (ADSR) auch wichtig. Der CMOS-Schalter IC6 A darf jedoch nur kurz geschlossen werden, um den Kondensator C2 mit der aktuellen Keyboardspannung aufzuladen. Beim Drücken einer Taste erzeugt C1 in Verbindung mit R5 aus dem plötzlichen Anstieg der Flanke einen schmalen Impuls, der durch den nachfolgenden Trigger nicht nur steile Flanken erhält, sondern auch noch mit kurzer Verzögerung einsetzt. Dies ist notwendig, damit garantiert wird, dass die KOV einer neu gedrückten Taste bereits am Schalter IC6A anliegt, bevor dieser schließt und C2 damit lädt.
Beim Drücken einer Taste ist das Gate-Signal im Dauer-High-Zustand. Nach dem Loslassen der betreffenden Taste geht das SIgnal auf Low (0) zurück, um beim erneuten Drücken einer Taste wieder den Zustand "High" anzunehmen. Die daraus abgeleiteten Steuerimpulse (siehe oben) sorgen dafür, dass C2 mit der jeweils aktuellen KOV geladen wird.
Oft ist es beim schnellen Spiel auf den Tasten (z.B. bei einem Tremolo zwischen zwei Tönen) jedoch so, dass eine neue Taste, sei es mit oder ohne Absicht, gedrückt wird, ohne dass die vorhergehende Taste losgelassen wird. Dies würde theoretisch zu einem dauernden High-Zustand des Gate-Signals führen, so dass der neue Ton gar nicht übernommen würde. Um dies zu vermeiden, sendet das von mir eingesetzte Döpfer-Keyboard beim gleichzeitigen Drücken einer zweiten Taste ein Signal, das aus einer extrem kurzen Unterbrechung der Gate-Spannung besteht. Dieses Signal reicht vollkommen aus, um die hier beschriebene Sample-and-Hold-Stufe anzusteuern. Für den später beschriebenen Hüllkurvengenerator ist es jedoch zu kurz. Aus diesem Grunde sorgen IC8 a bis c für eine entsprechende Verlängerung. Der Ausgang von IC8 c wird daher mit dem Steuereingang des ADSR verbunden.
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