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Einleitung

Exponentialkonverter-Hintergrundwissen 

VCO und Exponentialkonverter 

Retrigger-Unit und LFO

Mixer, VCF, Noise und Netzteil

Mechanischer Aufbau

Triple-VCA und ADSR

Warum VCA, und warum dreifach?

Wer die in den beiden ersten Kapiteln vorgestellten Schaltungen nachgebaut hat, ist bereits in der Lage, Melodien auf dem angeschlossenen Keyboard zu spielen. Doch leider erklingen die Töne auch dann noch endlos weiter, wenn die betreffende Taste bereits losgelassen wurde. Dank des in diesem Kapitel vorgestellten, spannungsgesteuerten Verstärkers (VCA) wird sich dies nun ändern. Ein VCA ist ein Verstärker, dessen Verstärkung von 0 bis Maximum durch eine externe Steuerspannung einstellbar ist und der sich zum Beispiel recht einfach mittels eines sogenannten OTAs aufbauen lässt.

Beim verwendeten OTA handelt es sich um den Typ CA3080, der noch relativ gut erhältlich ist. Der VCA befindet sich gleich drei Mal auf der kombinierten VCA-VCF-Platine, und dies hat einen besonderen Grund:

Wenn man die Signale zweier VCOs und eines Rauschgenerators zuerst mischt und dann dem VCA zuführt, kommt es durch die Stellungen der Mischer-Potis in vielen Fällen zu Situationen, in denen der VCA nicht voll ausgesteuert ist und man noch ein leises Eigenrauschen des VCA hören kann. Dieses Rauschen wird unhörbar, wenn man den VCA voll aussteuert und die Mischstufe erst dahinter anbringt. Dazu ist es jedoch erforderlich, dass jede Signalquelle ihren eigenen VCA erhält: VCO1, VCO2 und Rauschgenerator. Kein Problem, da ein VCA relativ einfach aufgebaut werden kann und alle VCAs über eine gemeinsame Ansteuerungselektronik verfügen.

Schaltung
Die Schaltung jedes einzelnen VCAs besteht aus einem OTA (z.B. IC2) und einem nachgeschalteten Impedanzwandler. Im Gegensatz zu einem Operationsverstärker wird hier die Eingangs-Signalspannung durch einen nach Masse führenden Spannungsteiler auf etwa 1/200 reduziert. Der OTA erzeugt einen Ausgangsstrom, der durch einen zur Masse führenden Widerstand wieder in eine Spannung verwandelt wird. Auch die Steuerung der Verstärkung erfolgt über einen Strom, der durch einen Spannungs-Stromwandler in Form einer Kombination eines Operationsverstärkers mit einem Transistor erzeugt wird. Mit einem Trimmpoti kann die Verstärkung der drei VCAs synchron und linear von 0 bis Maximum verändert werden.

Wenn die VCAs funktionieren, können ihre Ausgänge mit der Mischstufe (Mixer, Bild 2) über entsprechende Frontplattenpotis verbunden werden (Bild 6).

Zur Mischstufe (Bild 2, Mixer) gibt es nicht viel zu sagen: Es handelt sich um einen invertierenden Addierer, der die Signale an den Eingängen rückwirkungsfrei mischt und dessen Verstärkungsfaktor mit einem Trimmpoti einstellbar ist. Je größer der Wert von P1, desto höher die Verstärkung.

Hüllkurvengenerator (ADSR)

Der Hüllkurvengenerator, auch ADSR genannt, erzeugt beim Drücken einer Taste eine Spannung, die mit einer einstellbaren Geschwindigkeit (Attack) bis zu einem Maximalwert ansteigt, bei gedrückt gehaltener Taste mit einer einstellbaren Geschwindigkeit (Decay) auf einen einstellbaren Wert (Sustain) absinkt und nach Loslassen der Taste mit einer einstellbaren Geschwindigkeit (Decay) auf Null absinkt. Die einstellbaren Geschwindigkeiten liegen im Bereich von einigen Millisekunden bis zu mehreren Sekunden. Steuert man mit solch einem Spannungsverlauf zum Beispiel die Lautstärke des VCA, so wird dieser auch als Hüllkurve bezeichnet. Je nach Charakter solcher Hüllkurven lassen sich dabei ganz unterschiedliche Klänge realisieren. Bei einer Gitarre, einem Klavier oder einem Xylophon erreicht die Lautstärke zum Beispiel sofort ihr Maximum, um dann im Laufe einer Sekunde oder einiger Sekunden auf Null abzusinken. Bei einem Akkordeon oder einem Blasinstrument ist es umgekehrt.  Die vier Potis (Attack, Decay, Sustain, Release) bieten daher eine große Vielfalt von Kombinationsmöglichkeiten zur Nachbildung verschiedener Klänge mittels verschiedener Hüllkurven. Dabei können bereits geringfügige Änderungen der Hüllkurven auf Grund unseres unbewusst arbeitenden Gehörs zu völlig verschiedenen Klangeindrücken führen.

Bild oben: ADSR-Kurve der beschrieben Schaltung: Die vier Komponenten der Hüllkurve sind deutlich zu erkennen.

Bild oben: Kombinierte VCA-VCF-Platine (und mit zusätzlichen zwei Hüllkurvengeneratoren, einer Mischstufe und einem Rauschgenerator). Hier im Gegenlicht - und unten im Auflicht: