Einleitung:
Kapitel 2 und 3 meiner Oberheim-SEM-Clone-2-SMD - Aktivitaeten befassten sich mit der VCA- und der ENV- Subfunktion des Oberheim SEM. Eigentlich nur als Machbarkeitsstudie gedacht, habe ich sie jetzt doch in mein drittes Modularsystem integriert, und zwar als Kombinationsmodul, also als ein Modul mit zwei Funktionen, denn wenn man schon etwas baut, sollte man es auch nutzen...
Das TSEM VCA ENV:
Wenn man dieses Modul mit dem Original vergleicht (siehe unten), dann fallen einem natuerlich sofort die zusaetzlichen Bedienelemente und Buchsen an der Frontplatte auf, die es beim Original nicht gibt. Diese stellen beim Original SEM-interne Verbindungen und Funktionen dar, die dort nicht herausgefuehrt werden muessen. Das TSEM VCA ENV als Stand-Alone - Modul muss das natuerlich tun, um genutzt werden zu koennen.
| Das TSEM VCA ENV: | Das Original: | |
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Wie man sieht, ist im Original der VCA gar nicht als aeusserlich sichtbare Subfunktion (mittels Strichel-Oval) angedeutet. Die VCA-Funktions- und Bedienelemente sind hier in die anderer Subfunktionen integriert. Das LP-NOTCH-HP - Morphing des VCA wurde in den VFC-Block gesteckt, genau wie die NOTCH-BP - Umschaltung (wobei man sich die "NOTCH" - Beschriftung gleich ganz gespart hat). Die ENV-EXT - Umschaltung zur Auswahl der VCA-Spannungssteuerung sitzt dann zwischen ENV 1 und ENV 2.
Die ENV - Subfunktionen dagegen sind im Original durchaus als solche erkennbar.
ENV:
Bei der Betrachtung der originalen Schaltung fällt auf, dass zum Starten bzw. Erzeugen der Huellkurve von zwei parallelen Steuereingaengen ausgegangen wird, nämlich von einem Trigger- und einem Gate-Signal. Das in Zusammenhang mit einem mir unverstaendlichen Zeitdiagramm ist mir bisher noch nicht begegnet.
Da ich die Schaltung originaer geklont hatte, habe ich diese Eingangs-Dualitaet natuerlich nachgebaut und als Eingaenge im TSEM VCA ENV bereitgestellt, um dann damit zu experimentieren. Schlauer bin ich allerdings dadurch nicht geworden.
Es handelt sich nicht um ein ADSR - Modul. Es fehlt schlicht und ergreifend die RELEASE - Regelung, zumindest, wenn man es einfach so als Stand-Alone - Modul betreibt. Ich muss aber gestehen, dass ich noch laengst nicht alles über dieses Modul weiß, zumal ich auch kein originales SEM zum Vergleich habe.
Es mag sein, dass die Ansteuerung der SEM - ENV-Module in einem Oberheim 4-Voice beispielsweise ueber die Keyboard- und Programmer-Logik anders ablaeuft als wenn man die Schaltung von aussen betreibt. Da gilt es noch, ein wenig "Jugend forscht" zu betreiben.
Wie dem auch sei, das bisherige Verhalten der Schaltung ist wie folgt: Ein Gate- oder Trigger-Signal am Trigger-Eingang initiiert eine Huellkurve. Dabei wird die Huellkurve aus den Zeiten der eingestellten ATTACK- und DECAY-Werte zusammengesetzt.
Die SUSTAIN-Einstellung wird dabei allerdings voellig ignoriert.
Ein Gate-Signal am Gate-Eingang initiiert ebenfalls eine Huellkurve, allerdings ist diesmal die ATTACK-Einstellung voellig wumpe. Die Huellkurve baut sowohl die ATTACK - Phase als auch die DECAY-Phase symmetrisch lediglich aus der DECAY-Einstellung auf. Allerdings wird diesmal auch der SUSTAIN-Level mit herangezogen. Beispielsweise mit ATTACK=0 und DECAY=0 folgt die Huellkurve dem GATE On - Off mit der am SUSTAIN-Regler eingestellten Spannung.
Wie gesagt, ich weiss noch laengst nicht alles.
Ich habe die Schaltung allerdings noch um eine Anzeige der erzeugten Huellkurve mittels LED erweitert.
ENV Human Interface
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VCA:
Der VCA-Kern der Oberheim SEM Subfunktion ist standardmaessig aufgebaut (siehe unten Schaltungsbeschreibung), aber es wurde der Oberheim SEM VCA-Schaltung insgesamt Zusatzfunktionen aufgedrueckt.
Wie das Original weist der VCA-Clone zwei umschaltbare Steuerspannungseingaenge auf, hier mit ENV und EXT bezeichnet. Mir ist allerdings mangels originalem Geraet nicht ganz klar geworden, ob damit in einem 4-Voice beispielsweise die Umschaltung zwischen (zentralem) Programmer und (SEM eigenem) ENV 1 gemeint ist.
Die dem originalen SEM VCA aufgedrueckte Zusatzaufgabe ist die Verarbeitung direkter VCF Output Feeds. Ziel des ganzen ist die Erzeugung der zusaetzlicher Filterfunktion "Bandsperre" (NOTCH), sowie einer Moeglichkeit des Morphings zwischen Lowpass-Output des Filters, der NOTCH-Funktion und dem Highpass-Output des Filters und dem Umschalten zur gegenteiligen Funktion, dem Bandpass. Mir ist nicht klar, warum die Oberheim-Ingenieure diese Funktion der VCA-Schaltung zugeschustert haben, aber sei's drum, mein Clone bietet das jetzt auch an. Dazu werden im TSEM VCA ENV - Modul die direkten VCF - Output-Feeds als Eingaenge angeboten, ein Morph-Regler fuer das o. g. Filter-Morphing und die Umschaltmoeglichkeit zwischen NOTCH und Bandpass-Output des VCF.
Rein aus Vorsicht habe ich noch zwei weitere Einstellmoeglichkeiten auf der Frontplatte meines Klons vorgesehen: AMPLITUDE und OFFSET.
Mittels AMPLITUDE kann die Auswirkung der Steuerspannungseingaenge auf den VCA geregelt werden. Es ist damit gewissermassen eine "Lautstaerkeregelung" moeglich.
Mittels OFFSET kann das Durchschlagen von Steuerspannungen (CV bleed-thru) minimiert werden.
VCA Human Interface
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Schematics:
Die im Netz hinlaenglich dokumentierten originalen Schaltungsanteile lassen sich einfach wiedererkennen.
Trigger ohne Gate: Ein eingehender Triggerimpuls oder ein eingehendes Trigger-Signal (es kommt nur auf die ansteigende Flanke an) setzt ueber R24 und C17 den Flip-Flop Q4-Q5. Q6 oeffnet, Q10 sperrt und der Elko C18 (Ladung <=> Huellkurve) wird über ATTACK aufgeladen. Die Huellkurvenspannung wird ueber Q8 und Q9 gepuffert, levelgeschiftet und ueber R35 an Port X1 bereitgestellt. Am Ende der Attack-Phase wird das Flip-Flop zurueckgesetzt.
Dadurch wird Q10 wieder geoeffnet und C18 entlaedt sich ueber DECAY. Der Schaltung kann man entnehmen, dass der SUSTAIN-Zweig hierbei nicht angesprochen wird.
Gate ohne Trigger: Ein eingehendes Gate-Signal wird ueber Q12 und Q13 eingangsgepuffert und levelgeschiftet. Der Emitter von Q10 geht high. Da Q10 defaultmaessig geoeffnet ist, wird dann C18 ueber Q10 und DECAY falsch herum aufgeladen. Nach Abfallen des Gate wird C18 ueber die selbe Strecke richtig herum wieder entladen. Diesmal wird der SUSTAIN-Zweig beruecksichtigt, da die Sustainspannung ueber Q11 ebenfalls am Emitter von Q10 liegt.
Beides: ATTACK, DECAY und SUSTAIN werden lt. LtSpice - Simulation beruecksichtigt. Die Laenge der RELEASE-Phase haengt von der Hoehe der SUSTAIN-Spannung ab. Laesst sich aber wie zuvor beschrieben nicht regeln.
V(c) gruen: Trigger, V(a) blau: Gate, V(x1) rot: Huellkurve
YouTube Video von schraegen Huellkurven unabhaengiger Gate- und Triggersignale:
Gates and Triggers Demo
Dem Schaltplan laesst sich entnehmen, dass sich in den ENV - Prozess noch an weiteren Stellen eingreifen laesst:
- [J8 E]: Von der Huellkurve unabhaengiges Zuruecksetzen des Flip-Flops
- [J11 B]: Invertiertes Gate-Signal
- [J10 D]: Levelgeschiftetes Gate-Signal (Ausgang)
Die im Netz hinlaenglich dokumentierten originalen Schaltungsanteile lassen sich hier ebenfalls einfach wiedererkennen.
Die TSEM VCF Filter Outputs Hochpass (HP), Bandpass (BP) und Tiefpass (LP) sind die direkten Eingangs-Feeds für den VCA. Zwischen HP [J14] und LP [J15] kann mittels Poti [P5] gemorpht werden. Durch das Morphing werden HP und LP addiert. Das Ergebnis ist bekanntlich die Bandsperre (NOTCH), die mittels Spannungsfolger U7 gepuffert und sowohl ueber R48 an J16 ("NOTCH IN") als auch am Umschalter SW1 ("NOTCH/BP") bereitgestellt wird. Letzterer schaltet zwischen NOTCH und dem an [J17] anliegenden BP-Feed um.
Das so ausgewaehlte Eingangssignal wird ueber C23 sowie dem Spannungsteiler R49 und R50 amplitudenreduziert dem OTA U8C uebergeben. Die Ausgangsverstaerkung des OTA wird ueber die Stromquelle Q14 bestimmt. Deren Oeffnungsgrad wird ueber die Spannungssteuerungseingaenge [J18] ("ENV IN") bzw. [J19] ("EXT IN") bestimmt. Der Pegel der Steuereingaenge kann ueber Poti [P7] ("VCA AMPLITUDE") abgeschwaecht werden. "EXT IN" ist ueber R53 positiv vorgespannt.
Mittels [P6] ("OFFSET") und dem Spannungsteiler R51 und R52 wird der Arbeitspunkt des OTAs auf Null-Linie gezogen. Damit wird das Durchschlagen der Steuerspannung (bleed-thru) auf das Ausgangssignal minimiert.
Mittels [J20] ("VCA DC LEVEL") kann dem Ausgangssignal noch ein Gleichspannungsoffset beigemischt werden, falls gewuenscht. Der wird allerdings mittels C28 wieder ausgefiltert, also ist mir die Funktion nicht klar bzw. was sich die Oberheim-Ingenieure dabei gedacht haben.
Das Ausgangssignal wird mittels U10 und R55 ausgangsgepuffert und ueber R56 und C28 an [J21] ausgekoppelt. Der Ausgang wird mittels R57 auf Masse vorgespannt.
TSEM VCA ENV Hardware
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YouTube
TSEM VCA ENV Demo