Um dies zu unterbinden, habe ich die Transistoren des Exponentialwandlers zunächst steckbar gemacht, um sie zum Experimentieren besser austauschen zu können. Dann habe ich sie in ein kleines Plastikgehäuse der Größe einer Streichholzschachtel eingebaut. Zuvor hatte ich auf die breite Seite jedes Transistors noch einen kleinen Heizwiderstand (1/4 Watt) von 150 Ohm montiert. Die Widerstände wurden in Serie zwischen +12 V und Masse geschaltet.  Der Gesamtwiderstand (300 Ohm) ist dabei so hoch, dass auch das Parallelschalten zweier solcher Einheiten (für zwei VCOs) die Spannungsversorgungsquelle nicht zu stark belastet. Ein Trafo von 400 – 500 mA pro Zweig reicht dann immer noch aus. Das Netzteil wird dann allerdings bis an seine Grenze belastet. Eine zu hohe Belastung kann an einem störenden Brummton, der dem VCO überlagert ist, erkannt werden. In diesem Falle funktioniert die Siebung nicht mehr korrekt. Sollten Sie also mit niedrigeren Widerständen (höheren Temperaturen) experimentieren, so ist ein höher belastbares Netzteil (1 A pro Zweig) oder die Verwendung eines gesonderten Heizungsnetzteils erforderlich. Bei einer höheren Temperatur müssen die Expo-Konverter natürlich komplett neu abgeglichen werden.

 

Die Idee hinter der Heizung besteht darin, einen gewissen thermischen Abstand zur Umgebungstemperatur zu erreichen, so, wie dies auch in den sogenannten Quarzöfen bei hochwertigen Funkempfängern der Fall ist. Allerdings nützt die höhere Temperatur nichts, wenn die Anordnung nicht auch gut isoliert ist: Auch bei einer Aufheizung auf 40 Grad reagierten die Transistoren ohne Isolierung auf zugefächerte Luft genau so wie ohne Heizung.  Auch das kleine Plastikgehäuse, in das ich sie eingebaut habe, half nicht viel. Erst, als ich die ganze Anordnung noch mit einer ca. 2cm dicken Styroporschicht ummantelte, war die Frequenz der VCOs so stabil, dass sich die Phasen der beiden VCOs auch nach mehreren Stunden nicht von selbst gegeneinander verschoben (Bild 1).

Ideal wäre es, den "Ofen" für beide VCOs gemeinsam in ein größeres, noch besser isoliertes, kommerzielles Plastikgehäuse einzubauen, dieses direkt neben der Expo-Platine im Gehäuse unterzubringen und über abgeschirmte Kabel mit der VCO-Expo-Platine zu verbinden. Entsprechende Versuche sind in Planung (Bild 3).

 

Die beiden provisorischen Klötze in Bild 1 sehen nicht sehr schön aus, aber es handelt sich ja um ein erstes Versuchsmodell. Das Styropor habe ich mit einem Messer zurechtgeschnitten. Hier empfehle ich dringend ein Styropor-Schneidegerät, da die beim Schneiden mit Messer die im Zimmer herumfliegenden, kleinen weißen Kügelchen nur mit allergrößter Mühe wieder eingesammelt werden können und die Schnittkanten sehr unsauber werden. Warten Sie mit dem Abgleich des Exponentialkonverters etwa 15 bis 20 Minuten nach dem Einschalten. So lange dauert es, bis sich die Transistoren auf ihre maximale Temperatur aufgeheizt haben. Nicht nur beim Abgleich, sondern auch bei jedem Einsatz des Synthesizers muss man diesen bei Verwendung einer Heizung natürlich bereits 15 Minuten vorher warmlaufen lassen, da er ansonsten komplett verstimmt klingt.  Für diesen Aufwand an Geduld werden Sie jedoch durch eine wesentlich bessere Stimmstabilität belohnt.

 

Verbesserung der Linearität (Oktavreinheit)

 

Es hat sich gezeigt, dass der Exponentialkonverter bei Eingangsspannungen im oberen Grenzbereich nicht mehr ganz linear arbeitet, wogegen er auch bei sehr geringen Eingangsspannungen noch ein korrektes Verhalten aufweist. Da sich der VCO auch bis in seinen oberen Grenzbereich absolut linear verhält, habe ich den frequenzbestimmenden Kondensator im spannungsgesteuerten Oszillator der VCO Platine in seinem Wert halbiert und auf 1 nF reduziert. Diese bedeutet, dass nun bereits eine um 1 Volt geringere Eingangsspannung am Exponential-Konverter zur selben VCO-Frequenz führt. Um wieder zur ursprünglichen, tiefsten Oktave auf dem Keyboard zu gelangen,  genügt eine Veränderung der Einstellung des betreffenden Potis am Exponentialkonverter (Siehe Bild 4 ganz unten).

 

 
Vereinfachung des Abgleichs der Oktavreinheit

Im Exponentialkonverter befindet sich ein Trimmpoti, das im Schaltplan der kombinierten VCO-Expo-Platine (16 x 10 cm) mit P7 bezeichnet wird, und das sich auch in der Einzelmodul-Platine (P3) wiederfindet. Die nachfolgenden Bauteilbezeichnungen beziehen sich auf die 16 x 10 cm Europlatine. Nach länger praktischer Erfahrung mit dem Abgleich, etwas Nachdenken und einer plötzlichen Eingebung wurde mir klar, dass dieses Poti nicht viel Sinn macht: Durch die Tatsache, dass alle gemischten Steuersignale über dieses Poti laufen und von ihm beeinflusst werden, schadet es beim Abgleich sogar mehr, als es nützt: Beim Abgleich der Oktavreinheit verändert sich nämlich auch stets die Gesamttonlage des Synthesizers, was nicht nur den Abgleich per Gehör stark erschwert, sondern auch eine nachträgliche Korrektur der Tonlage durch P3 erforderlich macht. Auch die Potis zur Oktav-Umschaltung müssen nachjustiert werden.

Um diese Nachteile zu umgehen, habe ich das Poti P7 durch einen festen Spannungsteiler ersetzt: Für den oberen Teil habe ich einen Widerstand von 5,6 k, und für den unteren Teil einen Widerstand von 4,7 k eingesetzt. Da wegen des Potis nur drei Löcher in der Platine vorhanden sind, muss man den oberen Anschluss des 4,7-k-Widerstandes über der Platine am unteren Drahtanschluss des oberen Widerstandes anlöten. Ein klitzekleiner Schönheitsfehler, der aber nicht weiter auffällt und zudem sehr viele Vorteile mit sich bringt:

 

Die Oktavreinheit wird nun mit P1 eingestellt. Da die Tonlage des Synthesizers beim Verändern dieses Widerstandes nahezu konstant bleibt, wird der Abgleich sehr einfach: Drücken Sie die unterste Taste des Keyboards (C) und gleichen Sie bei der untersten Okatv-Einstellung (Frontplattenschalter) P3 so ab, dass ein tiefes C erklingt, und zwar dasjenige, dass Sie gerne als tiefsten Ton Ihres Keyboards haben möchten.

Drücken Sie nun eine  Taste, die um 1 Oktave höher liegt und ändern Sie P1 so lange, bis sich beim abwechselnden Drücken beider Keyboardtasten (tiefstes C / eine Oktave höher) ein Intervall einer Oktave ergibt. Wiederholen Sie diese Prozedur nun auch für alle höheren Tasten C auf dem Keyboard.  Regeln Sie die Gesamttonhöhe mit P3 noch einmal geringfügig nach.
Dadurch, dass sich beim Drehen an P1 die Tonhöhe zu den höheren Tönen stärker ändert als bei den tiefen Tönen, ist ein guter Feinabgleich  relativ mühelos möglich. Sollte der von P1 überstrichene Bereich nicht ausreichen, so kann das Poti oder R6 (68k) entsprechend geändert werden.

 

Überprüfen Sie bei dieser Gelegenheit auch noch einmal die Linearität der VCOs bei tiefen Tönen: Das VCO-Dreiecksignal muss exakt zeitsymmetrisch aufgebaut sein: Die ansteigende Flanke muss ganz genau so lang sein wie die Abfallende. Ansonsten ergibt sich ein nichtlineares Verhalten bei tiefen Frequenzen. Dies wird im Handbuch zum Synthesizer gesondert beschrieben.

 

 

Verbesserung des Gleichlaufs beider VOCs

 

Zum Erzeugen des typischen Synthesizer-Schwebungssounds werden zwei VCOs mit den Mischerpotis gleichzeitig hörbar gemacht. Auch wenn man die Expo-Konverter beider VCOs unabhängig voneinander so abgleicht, dass sie richtig gestimmt sind (zum Beispiel mit einem Gitarrentuner oder einem Referenz-Musikinstrument), machen sich dabei jedoch oft noch geringe Frequenzunterschiede störend bemerkbar, die man nur hört, wenn beide VCOs gleichzeitig ertönen.  Damit beide VCOs so phasengleich wie möglich abgestimmt sind, kann man sich dabei wie folgt behelfen:

 

 

1. Stimmen Sie beide Oszillatoren so gut wie möglich nach der Tonleiter mit dem Linearisierungspoti (P1).

 

2. Stellen Sie beide Oszillatoren auf Sägezahn (kein Rechteck*) ein und lassen Sie sie gleichzeitig erklingen.

 

3. Lassen Sie den höchstmöglichen Ton auf dem Keyboard erklingen.

 

4. Bringen Sie beide Oszillatoren mit dem Tune-Poti auf Schwebungsnull. Bei Bedarf mit dem Frequenz-Poti (Bild 4) nachhelfen.

 

5. Drücken Sie nun den tiefsten Ton auf dem Keyboard. Normalerweise driften beide VCO nun leicht auseinander.

 

6. Verändern Sie P1 (Linearisierung) nun bei einem der VCOs  ** ganz vorsichtig, bis sich auch hier beide Töne im Schwebungsnull befinden. Das Poti darf nur ganz minimal und mit viel Feingefühl verändert werden, da sich ansonsten die Linearität wieder verstellt.

 

7. Wiederholen Sie den Vorgang mehrmals, wenn nach dem ersten Mal die obersten Töne wieder leicht auseinanderdriften und korrigieren Sie die Einstellung mit dem Tune-Poti auf der Frontplatte. Bei erfolgreichem Abgleich müssten beide VCOs über den gesamten Tonumfang auf exakt gleicher Tonhöhe schwingen.

 

 

 * Es hat sich gezeigt, dass tiefe Rechteckfrequenzen vom Gehör schwieriger in ihrer Tonhöhe zu erkennen sind als Sägezahntöne gleicher Frequenz.

 

 

** Welcher der beiden VCOs muss ausgewählt werden? Schwierige Frage, da beide ja schon gut abgeglichen wurden und es sich hier nur um geringfügige, kaum hörbare Frequenzunterschiede handelt. Versuchen Sie trotzdem, herauszufinden, welcher noch nicht ganz optimal abgestimmt wurde (mit Referenzinstrument).