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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Additive Synthese Sinus Generator IC


Autor: Gabriel (Gast)
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Hallo,
ich möchte einen analogen, elektronischen Klangerzeuger, ähnlich einer 
Hammond-Orgel bauen.
Da eine Hammond-Orgel bis zu 91 Tonräder besitzt, von denen jedes 
einzelne eine Art Sinuston induziert,
die dann wiederum über Kontakte unter den tasten geschalten werden.
Ich habe im Prinzip das selbe vor, man ersetzt nur die Tonräder durch 
Sinusoszillatoren. (Additive Synthese)
Ich fürchte, wenn ich alles diskret über RLC-Kreise mache, habe ich von 
der Handlichkeit nicht viel gewonnen.
Jetzt meine Frage: Gibt es einen günstigen IC, wie den 555, welcher 
jedoch einen Sinuston erzeugt?
Oder macht es sinn, hinter jeden 555 einen Filterkreis zu schalten?

 Beste Grüße, G. Ananda

: Verschoben durch Moderator
Autor: M.A. S. (mse2)
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Gabriel schrieb:
> Ich fürchte, wenn ich alles diskret über RLC-Kreise mache, habe ich von
> der Handlichkeit nicht viel gewonnen.
Das ist sicher richtig, von den Problemen, die Frequenzen stabil so 
hinzukriegen, wie Du sie brauchst ganz zu schweigen. (Ist es nicht bei 
einer Hammond-Orgel auch so, dass über Variation der Drehzahl so ein 
Frequenzvibrato erzeugt wird? Da hättest Du bei RLC prinzipielle 
Probleme.)

ICs, die Sinus erzeugen? Sind mir nur die alten Funktionsgeneratoren 
bekannt (ICL8038 und XR2206), was bei 91 Stück tief ins Geld ginge, auch 
nicht so frequenzstabil wäre (oder doch? ist nicht meine Welt...) und 
auch ganz schön viel Platz verbrauchte.

Ein moderne Ansatz, Sinus zu erzeugen, wäre wohl mit DDS (also digital).
Der heute allgemein übliche Ansatz für Dein Gesamtproblem wäre wohl 
auch, den ganzen Klang zu rechnen und dann digital-analog zu wandeln.

: Bearbeitet durch User
Autor: Possetitjel (Gast)
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Gabriel schrieb:

> Ich fürchte, wenn ich alles diskret über RLC-Kreise mache,
> habe ich von der Handlichkeit nicht viel gewonnen.

Du hast auch von der Musik her nicht viel gewonnen; das
wird eher eine singende Säge oder eine Ätherwellengeige...

Als Richtwert für die notwendige Frequenzstabilität kann
man 0.1% annehmen (zumindest wenn man irgendwie europäisch
klingende Musik manchen will... )

> Jetzt meine Frage: Gibt es einen günstigen IC, wie den 555,
> welcher jedoch einen Sinuston erzeugt?

Nein, nicht bekannt.

> Oder macht es sinn, hinter jeden 555 einen Filterkreis zu
> schalten?

Könnte man sicher machen, ist aber irrsinniger Aufwand.

Üblich war Synthese aus Rechteck-Schwingungen, also 12
Muttergeneratoren für die Halbtöne und Flip-Flop-Teiler
für die Oktaven.
Statt der 12 freilaufenden Generatoren kann man auch einen
HF-Oszillator und Frequenzteiler benutzen; das hat zwar
klangliche Nachteile, aber den Vorteil, dass sich die
Halbtöne nicht gegeneinander verstimmen können.

Heutzutage könnte man statt der Zahnräder je Taste einen
Mikrocontroller verwenden, der den Ton erzeugt. Bei Betrieb
aus einem gemeinsamen Takt kann man die Stimmung im Ganzen
beeinflussen; Kurvenform der Schwingung ließe sich auch
umschalten.

Autor: Gabriel (Gast)
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Hi,
ein interessanter Aspekt an eben dieser Hammond Orgel ist der, dass die 
einzelönen Töne nicht phasenstarr zueinander laufen.
Ich mache mir gar keine großen Sorgen um die Stimmung. Ich habe etliche 
subtraktive Synthesizer, wie z.B. Eine Philicorda,
welche 12 Oszillatoren besitzt für eine Oktave und die tieferen Oktaven 
werden einfach geteilt.
Allerdings gefällt mir der Klang nicht so, da hier aus einem Rechteck 
versucht wird, ein Sinus zu machen und da hört man eben noch Artefakte.
Deshalb wollte ich mit reinen Sinuswellen arbeiten. Eine leichte 
Verstimmung untereinander ist absolut kein Problem.

Autor: Possetitjel (Gast)
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Gabriel schrieb:

> ein interessanter Aspekt an eben dieser Hammond Orgel ist
> der, dass die einzelönen Töne nicht phasenstarr zueinander
> laufen.

Wie soll das gehen?
Soweit ich weiss, werden alle Zahnräder gemeinsam angetrieben.

> Ich mache mir gar keine großen Sorgen um die Stimmung. Ich
> habe etliche subtraktive Synthesizer, wie z.B. Eine Philicorda,
> welche 12 Oszillatoren besitzt für eine Oktave und die tieferen
> Oktaven werden einfach geteilt.

Ja, das war ja das übliche System.
Normalerweise wurden aber vernünftige Oszillatoren verwendet,
etwas LC-Oszillatoren.

> Allerdings gefällt mir der Klang nicht so, da hier aus einem
> Rechteck versucht wird, ein Sinus zu machen und da hört man
> eben noch Artefakte.

Naja, dann würde ich hier ansetzen und besser filtern. Ein
aktives RC-Filter 5. Ordnung geht mit 2 OPV; mit 4fach-OPVs
macht das 6 ICs je Oktave. Der Hauptaufwand ist das notwendige
Hühnerfutter.
Man könnte auch auf der digitalen Seite eine bessere
Sinus-Approximation liefern (Ringzähler-Sinusformer), dann
muss man weniger filtern. 0.1% Klirrfaktor muss machbar sein.

> Deshalb wollte ich mit reinen Sinuswellen arbeiten.

Analoge Sinus-Erzeugung war schon immer aufwändig.

Autor: Olaf (Gast)
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> Allerdings gefällt mir der Klang nicht so, da hier aus einem Rechteck
> versucht wird, ein Sinus zu machen und da hört man eben noch Artefakte.

Ich denke auch das du besser filtern solltest. Operationsverstaerker 
sind in den letzten 30Jahren auch besser, billiger und kleiner geworden. 
Da sollte sich einiges machen lassen was man frueher nicht bezahlen 
konnte.

Olaf

Autor: Audiomann (Gast)
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Das wird nix! Die Hammond-Geschichte funktioniert genau deshalb, weil 
das KEIN richtiger Sinus rauskommt und der auch noch ständig moduliert 
wird. Sieh Dir mal den Leslie-Effekt an. Der war massgeblich für 
Hammond.

Des weiteren gab es hier schon mal einen thread dazu indem jemand sehr 
ausführlich dazu Stellung genommen hat- ich finde es momentan aber 
nicht.

Der Tenor war in etwas der, dass durch die Rotation der Scheiben und 
Lautsprecher eine eigentümliche Mischung aus Phasenmodulation, 
Frequenzmodulation (Dopplereffekt) und Spektrenmodulation entsteht, weil 
die Filter nicht linearphasig waren und eine veränderliche Hüllkurve 
über den Frequenzgang legten.

Bei den analogen Sinusthemen ist es auch generell wichtig zu verstehen, 
daß Frequenz und Phase in einem natürlichen Zusammenhang ändern müssen. 
Das ist nur bei richtigen Oszillatoren der Fall! Das man man mit starrem 
Sinus und Vibrato + Tremolo nur unzureichend nachbilden.

Ein natürlicher Sinus ist nämlich kein Sinus sondern eine permanent 
ändernde Welle mit Offset, Phasenänderung und Amplitudenänderung, wie es 
sich bei einem gestörten Oszillator einstellt.

Artikel: Klangerzeugung

Autor: Carl D. (jcw2)
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> Des weiteren gab es hier schon mal einen thread dazu indem jemand
> sehr ausführlich dazu Stellung genommen hat- ich finde es momentan
> aber nicht.

War daß aber nicht jemand mit zumindest guten Kontakten zu denen, die 
eine FGPA-Emulation der B3 machen. Der hatte also eventuell €-schwere 
Gründe das als extrem kompliziert zu beschreiben.

Autor: icke (Gast)
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Possetitjel schrieb:
> Üblich war Synthese aus Rechteck-Schwingungen, also 12
> Muttergeneratoren für die Halbtöne und Flip-Flop-Teiler
> für die Oktaven.

Oder einem Generator und einen Oktavteiler.
http://www.orgel-live.de/wiki/index.php?title=Analogorgel

Autor: Lurchi (Gast)
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Einfache Sinusgeneratoren im Audio Bereich kann man als Wien Brücken 
Generator aufbauen. Wenn man keine so hohen Ansprüche stellt, kann die 
Amplitudenregelung / Begrenzung relativ einfach (Dioden) ausfallen.

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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Gabriel schrieb:
> ... gefällt mir der Klang nicht so, da hier aus einem Rechteck
> versucht wird, ein Sinus zu machen und da hört man eben noch Artefakte.
> Deshalb wollte ich mit reinen Sinuswellen arbeiten.

Reine Sinustöne ohne Oberwellen klingen langweilig. Was Synthesizer 
interessant klingen läßt sind die Obertöne und vor allem das dynamisch 
gesteuerte Filter.

Wenn du einem Moog das VCF wegnimmst, bleibt auch nichts hörenswertes 
mehr übrig.

Autor: ./. (Gast)
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> Reine Sinustöne ohne Oberwellen klingen langweilig.

Deswegen heisst es ja: "Additive Klangsynthese".

Mann braucht also ein wenig mehr als einen einzelnen
Sinusgenerator. Neben den natuerlichen Obertoenen koennen
auch geradzahlig gebrochen rationale Obertoene interessant
sein.
Zu diesem Klangcharakter passen auch exakte Stimmungen.

Die Klangfuelle ergibt sich dann aus einer gezielten
Verstimmung einzelner Oszillatoren die im Mittel trotzdem
eine exakte Stimmung ergeben.

Aber: Es muessen schon (sehr) viele Generatoren sein.
Und: Analog zusammengebaut wird das in dieser Praezision nichts.

Autor: Jürgen S. (engineer) Benutzerseite
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icke schrieb:
> Oder einem Generator und einen Oktavteiler.

Mit einem Generator geht das leider nur ziemlich unzureichend. Besonders 
in den niedrigen Tönen sind kleine Differenzen massgeblich . Habe das 
auch mal gebaut und musste das lernen:

http://96khz.org/htm/pldddselectronicorgan.htm

Für einfaches Tonerzeugen ist das ok, für Musik eher nicht.

Wenigstens ist man mit einem FPGA schnell genug, um einigermassen auf 
die benötigen Frequenzen zu kommen.

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