TSEM VCO Modul



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Einleitung:

Dieses Modul ist das vierte Kapitel meiner Oberheim-SEM-Clone-2-SMD - Aktivitaeten, die VCO-Subfunktion, wieder als Stand-Alone - Modul herausgefuehrt. Wieder galt es herauszufinden, ob sich der VCO klonen laesst, und ob er sich in SMT klonen laesst.


Der TSEM VCO:

Ja, auch diese Machbarkeitsstudie kann man wohl als Erfolg werten. Ich habe allerdings die folgenden SMD - Komponenten verwendet / verwenden muessen:
  • Transistorarray 3086 ist 3046
  • Alle OpAmps sind TL071 / TL072
  • N-Channel FET sind MMBF4391
  • Alle NPNs sind BC847C
  • Alle PNPs sind BC857C
Die prinzipielle Lauffaehigkeit des TSEM VCO habe ich durch LtSpice im Vorfeld nachgewiesen.

Bei dem Original handelt es sich um einen SAW-Core-VCO. Die Temperaturstabilisierung wird mittels TempCo - Widerstand vorgenommen. Eine Chipheizung fuer das Transistorarray gibt es nicht. Die Arbeitstemperatur wird durch Benutzung erreicht, wobei sich beim Original zwei VCOs ein Transistorarray teilen. Das ist bei meiner Machbarkeitsstudie nicht der Fall.
Der SAW-Core arbeitet standardmaessig. Eine Konstantstromsenke laedt den Kondensator C34 bis zur Schaltschwelle eines diskret aufgebauten Komparators (Q19 bis Q21) auf, der den Kondensator schlagartig entlaedt. Dieser Reset-Puls kann ueber Sync OUT zur Steuerung anderer VCOs herangezogen werden. Umgekehrt kann ueber Sync IN die Reset-Mimik externer VCOs in diesem VCO benutzt werden.

Zum Tuning habe ich das Mehrgangpoti des Originals durch das Hinzufuegen einer Tune FINE - Funktion ersetzt.

Der VCO verfuegt ueber mehrere Modulationseingaenge. In einem originalen SEM sind diese teilweise intern mit den andern Subfunktionen (ENV und LFO) verdrahtet. Mittels Schiebeschalter lassen sich diese Eingaenge auf einen Modulationsbus schalten. Zwischen den beiden Modulations-Zielen Frequenzmodulation und Pulsbreitenmodulation kann stufenlos mittels Poti hin- und hergemorpht werden. Letztere wirkt sich natuerlich nur auf die Rechteck-Wellenform aus.

Das Original verfuegt bereits ueber einen SAW2SQUARE - Konverter, der sich wie oben bereits angedeutet pulsbreitenmodulieren laesst, sei es durch das PULSE WIDTH Poti oder das Modulatiosziel PWM. Ich habe noch einen SAW2TRIANGLE - Konverter hinzugefuegt, da
  • ein VCO ohne Dreieck unvollstaendig ist
  • das Dreieck von meinem T908 Autotune Modul benoetigt wird und ich Autotune-Faehigkeiten dem TSEM-Clone hinzufuegen moechte.

Den SAW-Ausgang des Originals habe ich zu einem zwischen Dreieck und SAW morphbaren RAMP-Ausgang erweitert.

Schematics:
Die im Netz hinlaenglich dokumentierten originalen Schaltungsanteile lassen sich einfach wiedererkennen. Ich habe allerdings folgende Erweiterungen vorgenommen:
  • Tune FINE Erweiterung (P6, R67)
  • Regelbare Nullsymmetrie des Saegezahnsignals (U12, Tr10, R99 - R103)
  • SAW2TRIANGLE - Konverter (U18, Q24, Q25, TR12, R111 - R117)
  • Regelbare Nullsymmetrie des Dreiecksignals (U15, Tr13, R119 - R123)
  • Dreieck-Saegezahn-Balance (RAMP BALANCE, P11)
  • Regelbare RAMP-Amplitude mit 30kHz - Tiefpass (U9, Tr15, C58, R118, R124 - R127)

Fazit:

Der VCO laesst sich in SMD problemlos klonen. Der einzige Nachteil, der mir aufgefallen ist, ist eine gewisse Temperatur-Instabilitaet, die vermutlich durch folgendes verursacht wird:
  • 3046 statt 3086
  • kleineres Volumen des Transistorarray-ICs durch SMD-Bauform
  • Temperatur-Abfluss / Kuehlung durch Kontakt / Aufliegen des Transistorarrays mit / auf der Platine.
  • Betrieb eines einzigen VCOs statt zwei VCOs

Da ich jedoch eh Autotune integrieren werde, werde ich bzgl. Chip-Heizung / TempCo - Versuche nichts weiter unternehmen.

TSEM VCO Hardware


  • Board-Abmessungen: 95 x 97 mm
  • Ich habe die Platine als KiCad Projekt entwickelt. Ich habe den KiCAD - Schaltplaneditor und den Platineneditor verwendet, um eine konsistente Platinenentwicklung zu ermoeglichen.
  • Das 6-Layer - Board wurde von der Hongkong - Firma JLCPCB produziert.


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TSEM VCO Demo / Workbench Test: TSEM VCO Waveforms




TSEM VCO





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Fragen und Anmerkungen bitte an:
Carsten Toensmann

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