MODULO VCO

Sommatore

E' la sezione più semplice, essendo composta da un OPAMP con N ingressi, uno per ciascuna possibile fonte di controllo e modulazione del VCO.

Ci saranno sempre almeno 1 ingresso di tipo 1V/O, dalla tastiera, e 2 ingressi da altrettanti potenziomentri per la regolazione grossolana (coarse) e di precisione (fine) della frequenza (tuning).

Esponenziatore

E' l'elemento critico che fa la differenzia tra i VCO; esso deve fornire ottime prestazioni nei confornti di:

• dinamica: deve accettare in ingresso una tensione da 0V a 7V, per un Synth a 7 ottave, senza saturazione



• linearità: la corrente in uscita deve essere precisa in tutta la gamma (vedi fattore di scala)



• stabilità: l'uscita, a parità di ingresso, non deve essere influenzata nel tempo da altri fattori ( devi drift)

La figura rappresenta la tipica soluzione circuitale utilizzata per realizzare il convertitore, ovvero una coppia di transistor selezionati con pari parametri (matched tansistors).
La corrente che viene immessa nel collettore di T1 produce nel collettore di T2 una corrente con andamento esponenziale (I) funzione della tensione differenziale base-emittore che, in questo caso è la tensione Vb applicata alla base di T1.

Per la tecnologia costruttiva dei transistor, la funzione che lega la Vbe alla Ic è per sua natura esponenziale. Questa sarebbe già la risposta voluta dal circuito se non fosse per 2 termini di errore nella curva generati dalla temperatura.
Fattore di scala: definisce il rapporto (teoricamente uguale a 2) tra le frequenze generate applicando in ingresso una variazione di tensione di 1 Volt. In altri termini, la frequenza deve esattamente raddopiarsi sia che la CV passi da 1Volt a 2Volt che da 6Volt a 7Volt.
Drift (slittamento): misura della variazione di frequenza in uscita al variare della temperatura ambiente e circuitale.

Per ottimizzare entrambi i fattori, si fa uso di un circuito di reazione (feedback) correttivo nell'OpAmp che pilota la coppia di transistors, e di un circuito di compensazione; quest'ultimo comprende una resistenza particolare (TEMPCO) a coefficiente di temperatura lineare positivo (PTC) con valore di circa 0.3%/°C (o 3300ppm/°C), vicino in assoluto (ma di segno opposto) alla variazione di corrente di un esponenziatore non compensato.

La trattazione matematica del fattore di scala e del drift, nonchè degli artifici sviluppati per annullare i loro effetti, è piuttosto complessa. Per chi volesse approfondire l'argomento, rimando alla pagina (in Inglese) di Ian Fritz e all'ottimo sito The Electronic Sound-House, della quale è stato in parte qui utilizzato il contenuto.

Oscillatore

L'oscillatore mostrato in figura (autore Ian Fritz) è un generatore di rampa, il più semplice da controllare in corrente.

Sulla sinistra, i transistor Q1 e Q2 (contenuti nell'IC LM394) compongono l'esponenziatore descritto in precedenza.
La corrente d controllo, tramite OA3, carica il condensatore C2. OA4 genera una tensione di riferimento posizionata nella regione lineare (circa 1/2 dell'alimentazione) di carica di C2.
Il comparatore U1 riceve e confronta le due uscite. Quando la tensione su C2 supera la soglia prefissata, l'uscita di U1 comanda il gate di Q3 che cortocircuita C2, scaricandolo, e il ciclo ricomincia.
OA5 amplifica il segnale per portarlo al livello standard voluto.
La rete composta da R23, R24 e C4 determinano un breve ritardo per mantenere l'uscita di U1 alta il tempo sufficiente a scaricare completamente C2.

Gli elementi critici del circuito sono C2 (ottima precisione e stabilità termica), Q3 (bassa resistenza Ron e velocità di commutazione), OA3 (alta impedenza di ingresso), U1 (ottima velocità di commutazione), il generatore della tensione di soglia (nei progetti più moderni, questa sezione può essere sostituita da un IC di generazione di riferimento).

Formatore

La conversione delle forme d'onda è realizzabile in tanti modi diversi, a volte semplici ma poco efficiaci, a volte di ottima resa, ma complessi. Ci sono sostanzialmente 2 scuole di pensiero: partire da un'onda triangolare, difficile da ottenere ma facile da convertire, oppure partire da un segnale a rampa, relativamente semplice ma più difficile da gestire.

Nello schema riportato di seguito, da YuSynth il formatore è parte del circuito e fornisce in uscita, a partire dal segnale a rampa, le forme sinusoidale, triangolare e impulso.

Per chi voglia provare altre soluzioni e sperimentare nuovi circuiti, suggerisco l'ottimo sito Bergfotron di Jorgen, sempre aggiornato e con proposte veramente interessanti.