doepfer System A - 100 VCO A-110

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1. EinführungDas Modul A-110 (VCO) ist ein spannungsgesteuerterOszillator (engl. voltage-controlled oscillator).

Der VCO produziert Frequenzen in einem Tonumfangvon ca. 10 Oktaven, wobei vier Wellenformen gleich-zeitig zur Verfügung stehen: Puls-, Sägezahn-,Dreieck- und Sinus-Welle.

Die Frequenz des VCO's wird bestimmt durch dieStellung des Range-Schalters und Tune-Reglers unddurch die Steuerspannungen an den CV-Eingängen.Mithin bietet der VCO die Möglichkeit der Frequenz-modulation. Die Fußlage (Oktavlage des tiefstenTones) können Sie mit einem Wahlschalter einstellen.Der Tune-Regler dient zur Feinabstimmung (engl.tune) der VCO-Frequenz.

Bei der Pulswelle können Sie die Pulsweite (engl.pulse width) manuell oder per Steuerspannungen ein-stellen bzw. modulieren (Pulsweitenmodulation).

H Auf Grund des analogen Schaltungsaufbausbenötigt der VCO eine Aufwärmzeit von ca.20 Minuten, bis die Stimmung stabil ist.

SY NC

CV 2

CV 2

PW CV 1

PW CV 2

PW CV 2

PW

CV 1 Range

A-110VCO

Tune

A-110 VCO System A - 100 doepfer

2

2. VCO - Übersicht Bedienkomponenten:

1 Range: 5-stufiger Wahlschalter für Oktavlage2 Tune: Regler für Feinabstimmung3 CV 2: Abschwächer für Steuerspannung am

Eingang CV 2 (➌ )4 PW: Regler für Pulsweite5 PW CV 2: Abschwächer für Steuerspannung am

Eingang PW CV 2 (➎ )

Ein- / Ausgänge:

! SYNC: Synchronisations-Eingang" CV 1: 1. Eingang für Steuerspannung§ CV 2: dto. 2., Pegel regelbar mit ➂$ PW CV 1: 1. Eingang für Pulsweitensteuerung% PW CV 2: dto. 2., Pegel regelbar mit ➄& : Sägezahnwellen-Ausgang/ : Pulswellen-Ausgang( : Dreieckwellen-Ausgang) : Sinuswellen-Ausgang

VCO

CV 1

CV 2

PW CV 1

Tune

CV 2

PW

PW CV 2

RangeSYNC

➊

➋

➌

➍

➎

➀

➁

➂

➃

➄

➏ ➐ ➑ ➒

PW CV 2

0

0 10

0 10

0 10

0 10

-2

+2

STANDARD VCO

doepfer System A - 100 VCO A-110

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3. GrundlagenDas Modul A-110 liefert gleichzeitig vier verschiedeneWellenformen. Die generierten Signale haben alle diegleiche Tonhöhe, da für alle die Steuerspannungen anden Eingängen " und § frequenzbestimmend sind.

SägezahnwelleAm Ausgang & des VCO's steht Ihnen eine Säge-zahnwelle zur Verfügung. Sie klingt "schneidend" undist sehr obertonreich. Sie enthält sämtliche Harmoni-sche der Grundfrequenz, wobei deren Amplitudenlinear mit wachsender Ordnungszahl abnehmen (also1/2, 1/3, 1/4, ... etc.; s. Abb. 1).

Abb. 1: Obertonspektrum einer Sägezahnwelle

Sägezahnwellen eignen sich hervorragend zur Syn-these von Klängen, die reich an Obertönen sind, wiez.B. streicher-, blechbläser- und stimmenähnlichenKlängen.

PulswelleDer VCO liefert am Ausgang / eine Pulswelle. Siekönnen die Pulsweite (s. Abb. 2) manuell einstellenoder per Steuerspannung verändern (Pulsweitenmo-dulation).

Abb. 2: verschiedene Pulsweiten einer Pulswellef1 f 2 f 3 f4 f 5 f 6 f7 f 8f f 9

Harmonische ➨

0%

100%

1/f 1/f

a bc

A-110 VCO System A - 100 doepfer

4

Eine symmetrische Pulswelle (engl. square wave),d.h. die Pulsweite beträgt 50 %, enthält nur die unge-raden Harmonischen der Grundfrequenz (s. Abb. 3)und besitzt den typischen "hohlen" Klang.

Abb. 3: Obertonspektrum einer symmetrischen Pulswelle

Je weiter die Pulsweite von der symmetrischen Puls-welle abweicht (s. Abb. 2, b und c), desto geringer wirdder Anteil unterer Harmonischer; der Klang wird zu-nehmend "spitzer" und "nasaler".

Pulswellen werden wegen des reichen Obertongehaltshäufig bei der subtraktiven Klangformung mit einemFilter und für holzbläser-ähnliche Klänge verwendet.

DreieckwelleEine Dreieckwelle (VCO Ausgang () ist arm an obe-ren Harmonischen und klingt "weich" ("dumpf"). Sieenthält nur ungerade Harmonische, deren Amplitudenmit wachsender Ordnungszahl quadratisch abnehmen(also 1/9, 1/25, ... etc.)

Abb. 4: Obertonspektrum einer Dreieckwelle

Auf Grund ihres weichen, "runden" Klanges eignensich Dreieckwellen gut zur Synthese flöten-, orgel-und vibraphonähnlicher Klänge.

0%

100%

f1 f 2 f 3 f 4 f 5 f6 f7 f8f f9

Harmonische ➨

0%

100%

f1 f 2 f3 f4 f 5 f 6 f 7 f8f f9

Harmonische ➨

doepfer System A - 100 VCO A-110

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SinuswelleSinuswellen sind "reine" Wellen, d.h. sie enthaltenüberhaupt keine Harmonische der Grundfrequenz (s.Abb. 5) und eignen sich daher nicht für die subtraktiveKlangbearbeitung mit einem Filter.

Abb. 5: Spektrum einer Sinuswelle

FrequenzmodulationDa die Frequenz des VCO's durch die an den CV-Eingängen " und § anliegenden Steuerspannungenbestimmt wird, bietet der VCO die Möglichkeit derFrequenzmodulation, d.h. die Frequenz ändert sichkontinuierlich entsprechend dem Verlauf der Steuer-spannung.

Wird beispielsweise die Frequenz des VCO's mit ei-nem langsam schwingenden LFO moduliert, ergibtsich ein typisches "Vibrato" (s. Abb. 6).

Abb. 6: Frequenzmodulation mit langsam schwingendem LFO (Vibrato)

Völlig andere Klänge ergeben sich, wenn die Modulati-onsfrequenz im Bereich der VCO-Frequenz liegt (s. 6.Anwendungsbeispiele).

0%

100%

f1 f 2 f3 f 4 f5 f6 f 7 f8f f9

Harmonische ➨

A-110 VCO System A - 100 doepfer

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4. Bedienkomponenten

1 RangeDie Fußlage (Oktavlage des tiefsten Tones) stellenSie mit diesem Wahlschalter ein. Fünf Positionenstehen zur Verfügung, die einen weiten Frequenzbe-reich abdecken.

2 TuneDer TUNE-Regler ermöglicht eine Feinabstimmungder Oszillatorfrequenz im Bereich von ca. ± ½ Oktave.Zur präzisen Stimmung des Oszillators sollten Sie einelektronisches Stimmgerät verwenden.

P Werden zwei oder mehr Oszillatoren mitgleicher Fußlage vom selben Noten-Befehlgesteuert, können Sie mittels der TUNE-Regler der einzelnen VCO's diese leicht ge-geneinander verstimmen.

Dadurch erhalten Sie Schwebungen undchorusähnliche Klänge, die sich insbeson-dere für die Gestaltung von Klangflächeneignen.

3 CV 2Die Frequenz des VCO's ergibt sich durch die Steuer-spannungen, die an den zwei CV-Eingängen " und §zugeführt werden. Der Pegel der am CV-Eingang §zugeführten Spannung zur Steuerung der VCO-Fre-quenz ist mit dem Abschwächer 3 einstellbar (s.auch Beschreibung zu §).

4 PWMit dem Regler 4 stellen Sie die Pulsweite (engl.pulse width) der Pulswelle ein, die Sie am Ausgang &abgreifen können (s. Abb. 2 und Beschreibung zu &).

5 PW CV 2Die Pulsweite der Pulswelle läßt sich auch per Steuer-spannungen, die Sie den Eingängen $ und/oder %zuführen, steuern und modulieren. Der Pegel der amEingang PW CV 2 % zugeführten Spannung zurSteuerung der Pulsweite läßt sich mit dem Pegelreg-ler 5 einstellen (s. auch Beschreibung zu %).

doepfer System A - 100 VCO A-110

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5. Ein- / Ausgänge

! SYNCDie Buchse ! ist der Synchronisations-Eingangdes VCO's. Unter Synchronisation versteht man denVorgang, wenn die Frequenz eines VCO's ("Slave") andie Frequenz eines anderen VCO's ("Master") angegli-chen wird, indem der Audio-Ausgang des Master-VCO's mit dem Sync-Eingang des Slave-VCO'S ver-bunden wird.

Im A-110 wurde die Synchronisation als "Hard Sync"realisiert. Betrachten Sie dazu das folgende Beispiel(s. Abb. 7), bei dem der Slave-VCO Sägezahnwellenproduziert, die immer dann zurückgesetzt werden,wenn der Sägezahn des Master-VCO's zurücksetzt(fallende Flanke). Ist die Frequenz des Master-VCO'sfM größer als die des Slave-VCO's fS, wird dessenFrequenz lediglich auf die des Masters hochgezogen(Abb. 7 a).

Im anderen Falle (fM < fS) wird dessen Frequenz aufdie des Masters abgesenkt (Abb. 7 b: die Peri-odendauer T entspricht exakt der Periodendauer desMaster-VCO's). Gleichzeitig werden jedoch harmoni-sche Seitenbänder produziert, d.h. die Kurvenformdes Slave-VCO's ändert sich, was sich in interessan-ten Klangveränderungen auswirkt.

Abb. 7: Hard Sync beim A-110

" CV 1 • § CV 2Die Buchsen " und § sind die Steuerspannungs-Eingänge für die Frequenz des VCO's. Die an diesenEingängen anliegenden Steuerspannungen werdenkaskadiert (aufsummiert). Die Eingänge haben eineexakte Charakteristik von 1 V/Oktave.

Master

Slave

Slave mit Hard Sync

T

b: f < fM S

Master

Slave

Slave mit Hard Sync

a: f > fM S

A-110 VCO System A - 100 doepfer

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Der Eingang " wird in der Regel mit der tonhöhen-bestimmenden Steuerspannung verbunden (z.B.vom MIDI-CV-Interface oder vom Keyboard mit 1V/Oktave-Ausgang).

Die Buchse CV 1 " ist als Schaltbuchse ausgeführtund ab Werk intern mit der INT.CV-Leitung desSystem-Bus verbunden. Das Anliegen einer Steuer-spannung auf dieser Leitung (z.B. das CV-Signal ei-nes Keyboards) bestimmt somit die Tonhöhe desVCO's, ohne daß eine Steuerspannung an Buchse "zugeführt wird.

Verbinden Sie hingegen Buchse " mit einem Signal-geber (z.B. LFO), so wird die Verbindung zumSystem-Bus unterbrochen, und die Tonhöhe desVCO's folgt dem Steuerspannungsverlauf dieses Si-gnalgebers.

H Falls Sie die Bus-CV nicht verwenden, d.h.kein CV-Signal wird dem Bus zugeführt, sosollten Sie die Verbindung auftrennen(Drahtbrücke zwischen den mit "INT.CV" be-zeichneten Lötpunkten oberhalb der 16-pol.Stiftleiste und hinter dem Tune-Poti,s. "8. Anhang"), da sonst die CV-Leitung desSystem-Bus als Antenne für Störsignale wir-ken könnte.

H Sollten Sie später die interne Verbindungzum System-Bus wieder benötigen, so müs-sen Sie die Verbindung erneut herstellen.

Der Eingang § wird in der Regel zur Frequenzmodula-tion benutzt; der Pegel der ihm zugeführten Steuer-spannung ist mit dem Abschwächer 3 einstellbar.

$ PW CV 1 • % PW CV 2Die Buchsen $ und % sind die Steuerspannungs-Eingänge für die Pulsweite der vom VCO generier-ten Pulswelle. Die an diesen Eingängen anliegendenSteuerspannungen werden kaskadiert (aufsummiert).Der Pegel der am CV-Eingang % zugeführten Steuer-spannung ist mit dem Pegelregler 5 einstellbar.

& • / • ( • ) Die Buchsen & bis ) sind die Ausgänge des VCO's,an denen Sie die Wellenformen Sägezahnwelle (&),Pulswelle (/), Dreieckwelle (() und Sinuswelle ())abgreifen können.

Die Frequenz ist für alle Wellen an den Ausgängen &bis ) identisch.

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6. Anwendungsbeispiele

Frequenzmodulation im Audio-BereichInteressante Klänge ergeben sich, wenn die beteilig-ten Frequenzen im Audio-Bereich liegen. Durch dieschnelle Änderung der Tonhöhe des moduliertenVCO's entstehen sogenannte Seitenbänder (engl.side bands), d.h. zur eigentlichen Grundschwingungdes modulierten VCO's kommen Differenz undSumme aus Träger- und Modulationsfrequenz hinzu(im Falle einer Modulationsfrequenz von 100 Hz undeiner Trägerfrequenz von 500 Hz entstehen die Sei-tenbänder 400 Hz und 600 Hz.

Abb. 8: Frequenzmodulation im Audio-Bereich

Sie sollten dies einmal nachvollziehen (s. Abb. 8),indem Sie zunächst Sinuswellen verwenden und dieModulationsfrequenz aus dem Sub-Audiobereich inden Audiobereich langsam hochfahren.

Werden zur Frequenzmodulation im Audio-Bereichandere Wellenformen als Sinusschwingungen ver-wendet, so sind die entstehenden Klänge nochweitaus komplexer und die Ergebnisse teilweise nichtvorhersehbar, da ja z.B. eine Sägezahnwelle ausunendlich vielen, sinusförmigen Partialtönen unter-schiedlicher Frequenz besteht und im moduliertenSignal folglich sämtliche Kombinationen von Summenund Produkte aller Partialschwingungen vertretensind.

H Bei der Frequenzmodulation im A-110 han-delt es sich um exponentielle FM. Diesbedeutet, daß Änderungen in der Steuer-spannung proportionale Änderungen im Ton-intervall zur Folge haben.

Bei der Frequenzmodulation im Audio-Bereich kanndies zu unerwünschten Effekten führen. Wird z.B. einauf 440 Hz schwingender VCO von einer Sinuswellemit 2 VSS Amplitude moduliert, so beträgt die maxi-male Frequenz des modulierten Signals 880 Hz, dieminimale 220 Hz ( s. Abb.9).

CV 1 Range

A-110VCO

Tune CV 2

CV 2

Range

A-110VCO

Tune

A-110 VCO System A - 100 doepfer

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Abb. 9: exponentielle FM beim A-110

Bei Frequenzmodulation im Audiobereich löst dasOhr jedoch diese Oktavübergänge nicht auf, sondernnimmt vielmehr ein überlagertes Signal wahr, dessenMittenfrequenz gegenüber der Trägerfrequenz deut-lich verschoben ist.

Dies hat zur Folge, daß eine gewünschte Veränderungdes Spektrums durch exponentielle FM stets aucheine (nicht gewünschte) Veränderung der Tonhöhe mitsich bringt!

Sollte diese Tonhöhenverschiebung unerwünschtsein, sollten Sie statt eines A-110's einen A-111 High-End VCO einsetzten, der über die Möglichkeit derlinearen FM verfügt.

Klangfarben-Modulation mit VCO-SYNCDie ohnehin sehr interessanten Klänge, die sich durchdie Synchronisation zweier VCO's ergeben (s. S. 7),können Sie durch Frequenzmodulation (Sub-Audio-Bereich) des Slave-VCO's und unter Zuhilfenahmeeines Mixers noch "aufregender" gestalten (s. Abb.10).

Probieren Sie verschiedene Frequenzkombinationenfür Slave- und Master-VCO sowie für die Frequenz-modulation des Slave-VCO's. Sie werden überraschtsein, welch komplexe Strukturen und zeitliche Ver-läufe von Obertönen entstehen.

Abb. 10: Klangfarben-Modulation mit VCO-SYNC

+ 1

0

- 1

LFO

VCO MIXERVCOSYNC

CV 2

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PulsweitenmodulationModuliert man die Pulsweite mit einem LFO oderADSR (Pulsweitenmodulation, PWM), so ändertsich ständig das Obertonspektrum der Pulswelle (s. S.3, 4). Mit nur einem Oszillator können Sie auf dieseWeise einen "dichten", "lebendigen" Klang erzeugen,der einer Schwebung ähnelt, die sonst nur beim Zu-sammenklang zweier fast gleichgestimmter Oszillato-ren entsteht.

Abb. 11: Modulation der Pulsweite mit LFO

VCO - DIVIDERMit einem DIVIDER können Sie den Klang einesVCO's "aufwerten", da Sie dem Originalsignal desVCO's bis zu vier, in ihrem Pegel einstellbare Subok-taven hinzufügen können.

Abb. 12: Hinzufügen von Suboktaven mit dem DIVIDER

VCO - WAVEFORM PROCESSORMit einem WAVEFORM PROCESSOR können Siedie Signale des VCO's in ihrer Spannungs-Symmetrie-achse verschieben und insgesamt verzerren; Sie"konstruieren" quasi neue Wellenformen.

CV 1 Range

A-110VCO

Tune

Audio In

F / 2

AudioOut

F / 8

A-115DIVIDER

F / 4

In

LFOPW CV 2

PW CV 2

PW

CV 1 Range

A-110VCO

Tune

A-110 VCO System A - 100 doepfer

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7. Patch-VorlageDie folgenden Abbildungen des Moduls dienen zurErstellung eigener Patches. Die Größe einer Ab-bildung ist so bemessen, daß ein kompletter 19"-Montagerahmen auf einer DIN A4-Seite Platz fin-det.

Fotokopieren Sie diese Seite und schneiden Siedie Abbildungen dieses und anderer Module aus.Auf einem Blatt Papier können Sie dann Ihr indivi-duelles Modulsystem zusammenkleben.

Kopieren Sie dieses Blatt als Vorlage für eigenePatches mehrmals. Lohnenswerte Einstellungenund Verkabelungen können Sie dann auf diesenVorlagen einzeichnen.

P • Verkabelungen mit Farbstifteneinzeichnen

• Regler- und Schalterstellungenin die weißen Kreise schreibenoder einzeichnen

VCO

CV 1

CV 2

PW CV 1

Tune

CV 2

PW

PW CV 2

RangeSYNC

PW CV 2

0

0 10

0 10

0 10

0 10

-2

+2

STANDARD VCO VCO

CV 1

CV 2

PW CV 1

Tune

CV 2

PW

PW CV 2

RangeSYNC

PW CV 2

0

0 10

0 10

0 10

0 10

-2

+2

STANDARD VCO

doepfer System A - 100 VCO A-110

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8. AnhangDie nachfolgende Grafik zeigt die Bestückungsseitedes Printboards vom A-110.

Im Falle, daß Sie die Verbindung von Buchse CV 1zur Bus-CV entfernt haben, diese jedoch später ein-mal wieder herstellen möchten (s. S. 8), können Siesich anhand dieser Grafik orientieren.

Die relevanten Punkte

• INT.CV oberhalb der 16-pol. Stiftleiste,• INT.CV hinter dem Tune-Poti,die mit einer Drahtbrücke verbunden werden müssen,sind eingekreist.

Die Drahtbrücke legen Sie am besten auf der Rück-seite des Printboards.

H Unbedingt isolierten Draht verwenden!

A-110 VCO System A - 100 doepfer

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