Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Synthesizer VCO Schaltung Tipps


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von Max (Gast)


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Servus,

Ich bin dabei einen simplen VCO aufzubauen mit dem invertierenden Hex 
Schmitt Trigger als Basis. Das ist ein ganz normaler CMOS chip, Link 
siehe:

https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A240/MOS40106%23STA.pdf
oder
https://www.reichelt.de/inverter-hex-3--15-v-dip-14-mos-40106-p12547.html?&trstct=pos_0&nbc=1

Die geplante Schaltung ist im Anhang. Im Endeffekt sind das 6 Schmitt 
Trigger mit unterschiedlichen Kondensatoren und Potis, um die 
Schwingungsfrequenz zu variieren. Die TLs sind nur als Impedanzwandler 
zur Entkopplung verbaut. Beim Nachvollziehen der Schaltung kann ich mir 
die folgenden Punkte noch nicht ganz beantworten:

(1) Bei der Auswahl der Kapazitäten und der Potentiometer: Ich kann 
natürlich je Eingang eine Gesamtimpedanz berechnen- kann mir jemand 
sagen, ob es für den chip einen Maximalwert gibt, den ich nicht 
überschreiten darf? Ich habe das Datasheet von TI extra heruntergeladen, 
aber ich finde da nichts aufschlussreiches. Ansonsten würde ich einfach 
Standardwerte verwenden, aber ich wäre dankbar über eine Anmerkung dazu.

(2) Beim Poti wird ja jeweils ein Anschluss freigelassen, d.h. das Poti 
wird als regelbarer Widerstand verwendet. Wäre es sinnvoll/ nötig disen 
freien Anschluss mit dem Schleifer zu verbinden, damit der Widerstand 
nicht ins Unendliche geht falls beim Schleifer mal der Kontakt abbrechen 
sollte?
Ich weiß nicht ob das überhaupt passieren kann aber ist mir eben 
aufgefallen. Oder würde ich dadurch die gewünschte Funktion verhindern?

Ich hoffe jemand kann mir weiterhelfen,

Vielen Dank,
Max

von Michael B. (laberkopp)


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Max schrieb:
> Ich bin dabei einen simplen VCO aufzubauen

Was soll das für eine Schaltung werden ?

In 1 ? Häh ?

Ein TL074 an VCC soll ein Signal aus einem CD40106 'verstärkern' ? Der 
schneidet 3V vom Signal oben ab, es kommen 3V weniger raus als rein 
gehen, das Signal wird also verschlimmert.

Ein CD40106 wird in der Schaltung oszillieren. Mit welcher Frequenz ist 
neben dem Wert vom Kondensator und Poti von allem möglichen abhängig: 
Versorgungsspannung, Exemplar, Temperatur. So was ist nutzlos, oder 
anders gesagt: Diese Schaltung nutzt man in einem kapaziotiven 
Feuchtesensor, wo sie munter schwanken soll.

Und was will man dann mit dem Rechteck aus dem IC ?

Max schrieb:
> kann mir jemand
> sagen, ob es für den chip einen Maximalwert gibt, den ich nicht
> überschreiten darf?

Es gibt einen Minimalwert für den eingestellten Wert am Poti, ab dem der 
Ausgangsstrom des CD40106 überschritten wird. Das ist aber nicht so 
schlimm, es verformt nur das Ausgangssignal.

Un dann diese lustigen Eingänge, damit kann man an der Freqeunz drehen, 
am Tastverhältnis und notfalls die Oszillation ganz stoppen.

: Bearbeitet durch User
von Max (Gast)


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@Michael B.:
Der Chip wird in diesem Aufbau mit voller Absicht zweckentfremdet: Er 
soll oszillieren, denn das Ding ist für einen modularen Synthesizer 
gedacht. An den TL074 sind 4 der 6 outputs aus dem 40106 angeschlossen 
und an den TL072 eben die übrigen 2.
Dadurch wird verhindert, dass angeschlossene Geräte z.B. Lautsprecher 
den 40106 beeinflussen. Wenn ich mich nicht völlig irre...

von Max (Gast)


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@Michael B.
Es gibt 6 Inputs und 6 outputs. "1 In" ist eben der Input 1. Jeder der 6 
"Kanäle" hat eine andere Schwingfrequenz abhängig von der Kapazität und 
dem Poti.

von Rolf M. (rmagnus)


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Michael B. schrieb:
> Max schrieb:
>> Ich bin dabei einen simplen VCO aufzubauen
>
> Was soll das für eine Schaltung werden ?

https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsgesteuerter_Oszillator

> Un dann diese lustigen Eingänge, damit kann man an der Freqeunz drehen,

Genau dafür sind "diese lustigen Eingänge" bei einem VCO da.

von m.n. (Gast)


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Rolf M. schrieb:
> Genau dafür sind "diese lustigen Eingänge" bei einem VCO da.

Das ergibt aber maximal einen VO. Von gezielter Kontrolle kann wohl 
keine Rede sein.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

So Oszillatoren mit hex-schmitt-triggern haben ein Gimmick fuer 
"interessante" Soundeffekte:
Wenn man nicht nur - wie auch hier gezeigt - konsequent die Block-Cs 
weglaesst, sondern auch noch einen kleinen Serienwiderstand in die Vcc 
einbaut und die Oszillatorausgaenge etwas Strom treiben laesst, 
beeinflussen/synchronisieren sich die verschiedenen Oszillatoren.
Das kann mal ganz lustig klingen.
Aber sonst ist so'ne Schaltung eher nix zur "schoenen" Tonerzeugung.

Gruss
WK

von mark space (Gast)


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Wenn du wirklich wissen willst wie man einen VCO aufbaut solltest Du Dir 
mal die Schaltungen von Robert Moog zu Gemüte führen. CMOS 
Inverter-Schaltungen, analog zweckentfremdet, waren ja immer der 
Geheimtip bei Elektor. In der Praxis aufgrund von Exemplarstreuungen 
eher unbrauchbar.

von m.n. (Gast)


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mark space schrieb:
> In der Praxis aufgrund von Exemplarstreuungen
> eher unbrauchbar.

Jeder Hersteller hat zudem seine eigene Vorstellung, wie groß die 
Hysterese sein sollte.

Wenn Moog, dann das analoge Filter schwingen lassen, um einen "warmen" 
Sinus zu erzeugen. Oder auch seinen Sägezahngenerator.
Für Dreieck sehr schön ist ein CA3080 als gesteuerte Stromquelle mit 
nachgeschaltetem Integrator und Komparator. Dazu gibt es eine 
RCA-Applikation aus den 70ern.

Für Unerfahrene gibt es die XR2206 oder XR2207 (o.ä., z.B.).

von mark space (Gast)


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m.n. schrieb:
> Für Dreieck sehr schön ist ein CA3080 als gesteuerte Stromquelle mit

Schau an, ich bin also nicht der einzige auf der Welt der derzeit damit 
rumgespielt hatte. Habe noch ein paar Exemplare CA3080 NOS in der 
Schublade, falls jemand die brauchen sollte.

von AlterSack (Gast)


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> denn das Ding ist für einen modularen Synthesizer gedacht

Mit dem kann man aber nur Maeuse aus dem Spitzboden vertreiben.

Dazu 4, orthogonal angebrachte Piezohoernchen in Bruecke an
einen MAX232. Die Wirksamkeit kann man vorher an Katzen und
Hunden testen.

Gut das das menschliche Gehoer oberhalb von einigen kHz
so taub ist.

von Max (Gast)


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Also:
Ja es ist ein VO und kein VCO den man mit dieser Schaltung aufbaut, denn 
es gibt keinen CV Input, hab das mal vereinfacht dennoch als VCO 
beschrieben
Und ja, damit kann man keine sauberen Töne erzeugen, darum geht es aber 
nicht
Was mir noch nicht ganz klar ist, ist eben wie beschrieben die Sache mit 
der Dimensionierung der Kondesatoren und Potis
Es gibt doch sicher einen Wert bezüglich des Inputs am Chip, der die 
maximale Impedanz begrenzt oder sowas?
Kann mir da vielleicht einer helfen wie ich die Bauteile dimensionieren 
muss?

Ich kann natürlich einfach irgendwelche Standardwerte ausprobieren aber 
ich würde eigentlich gerne verstehen wie ich das sauber ermitteln kann.

von Jonas B. (jibi)


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: Bearbeitet durch User
von Jonas B. (jibi)


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>Ich kann natürlich einfach irgendwelche Standardwerte ausprobieren aber
>ich würde eigentlich gerne verstehen wie ich das sauber ermitteln kann.

Ausprobieren oder irgendwelche Formeln ausrechnen, k.A. aber definitiv 
wird deine Schaltung dann temperaturabhängig sein und muss immer neu 
gestimmt werden.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Max schrieb:
> Was mir noch nicht ganz klar ist, ist eben wie beschrieben die Sache mit
> der Dimensionierung der Kondesatoren und Potis
> Es gibt doch sicher einen Wert bezüglich des Inputs am Chip, der die
> maximale Impedanz begrenzt oder sowas?

Naja, im Datenblatt stehen so Werte fuer den Input current; je nachdem 
irgendwo im (sub) Microampere Bereich. So wie bei CMOS zu erwarten: 
Eigentlich kein Eingangsstrom. Also kannste prinzipiell mit deinem 
Rueckkopplungswiderstand fast so hoch gehen, wie du willst. Damit steigt 
halt auch die Anfaelligkeit durch irgendwoher durch Dreck oder sonstwie 
eingekoppelter Stroeme.
Und nach unten sind die Widerstandswerte durch den Max. Strom begrenzt, 
den die Ausgangstreiber aufnehmen/treiben koennen/sollen. Beim TI 
Datenblatt vom MOS40106 sind das z.b. bei 125°C und 5V 0.36mA; also ab 
13.889kOhm  solltest du auch unter widrigsten Bedingungen dabei sein...

Wenn du mit (dicken) Kondensatoren direkt an den Eingaengen des ICs 
operierst, solltest du sicherstellen, dass wenn die Betriebsspannung 
ausgeschaltet wird und der C grad' maximal aufgeladen ist, der Strom, 
der dann durch die Schutzdiode im Chip vom C Richtung (abgeschalteter) 
Betriebsspannung fliesst,deutlich unter den abs.max. Ratings (10 mA) 
liegt.

Gruss
WK

von Maxim B. (max182)


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Max schrieb:
> Ich bin dabei einen simplen VCO aufzubauen mit dem invertierenden Hex
> Schmitt Trigger als Basis. Das ist ein ganz normaler CMOS chip

Nimm lieber 4046. Diese IC passen für VCO viel besser.

von Rainer V. (a_zip)


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Max schrieb:
> Ich kann natürlich einfach irgendwelche Standardwerte ausprobieren aber
> ich würde eigentlich gerne verstehen wie ich das sauber ermitteln kann.

Das kannst du machen, bis deine Schaltung irgendetwas ausgibt, das dem 
nahe kommt, was du haben wolltest! Will sagen, spiel erst mal mit der 
Schaltung und wenn du dann noch Bock hast, dann kannst du dich an die 
Theorie wagen.
Viel Spass, Rainer

von Anmerkung (Gast)


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AlterSack schrieb:
> Gut das das menschliche Gehoer oberhalb von einigen kHz
> so taub ist.

Das Gehör ist für hohe Frequenzen aber nicht taub, sondern wird taub, 
wenn man es damit bestrahlt. Dass wir das mit unseren Sinneszellen nicht 
wahrnehmen, heisst nicht, dass es unproblematisch ist.

von Rainer V. (a_zip)


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Anmerkung schrieb:
> sondern wird taub,
> wenn man es damit bestrahlt

es wird auch taub, weil man zu alt geworden ist. Die bei einigen sicher 
zutreffenden Diskoschäden sind die eine Sache...das/die Organe besser 
gar nicht zu nutzen, wäre eine andere Sache!
Gruß Rainer

von Maxim B. (max182)


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Manchmal hört man die Töne selbst nicht mehr, aber Differenztöne schon. 
Manche Töne hört man eher mit dem ganzen Leib, z.B. Untersatz 32'

von AlterSack (Gast)


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> es wird auch taub, weil man zu alt geworden ist

Werd mal nicht frech du Junkspunt!
Mein Gehoer funktioniert ganz ausgezeichnet.

Hab auch bei der Mugge auch immer Ohrstoepsel getragen. :-)

von Rainer V. (a_zip)


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AlterSack schrieb:
> Hab auch bei der Mugge auch immer Ohrstoepsel getragen

Ich nicht...deshalb höre ich auch kaum noch die Höhen. Und da das 
Diagramm vom Ohrenarzt seit 30 Jahren fast unverändert ist, kann es 
tatsächlich nur an der Mugge gelegen haben :-)

von Peter D. (peda)


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OPVs hinter einem Digital-IC, das ist Quatsch.
Wenn Du mehr treiben willst, nimm 74HC541 oder ähnliche.

Wouzu sind die Dioden, willst Du damit die Generatoren anhalten?

von flo (Gast)


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Man kann auch z.B. eine normale astabile Kippstufe (mit zwei T, auch 
astabiler Multivibrator genannt) recht hochohmig aufbauen.
Die Schwingfrequenz ist dann sehr von der Versorgungsspannung abhängig.

von flo (Gast)


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von Egon D. (Gast)


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flo schrieb:

> Mit einem 555 kann man auch gute VCOs  aufbauen:
> https://www.youtube.com/watch?v=iqokUHfbWrc
>
> https://www.youtube.com/results?search_query=vco+555

Beherrscht denn Kicad neuerdings youtube-Import?
Oder was soll diese Unsitte?

von J.V (Gast)


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Moog hat zur Wandlung des Volt/Oktave Verhältnisses Transistoren mit 
geregelter Heizung (uA726) genommen. Es soll diese ja noch gelegentlich 
irgendwo geben wenn man es heute nicht gerade digital machen möchte

> Jonas B. schrieb
>Das sind bessere Moogs:

Die LM394 kriegt man nicht halbwegs stabil obwohl sie auf einem Wafer 
sitzen. Da habe ich noch eine Live Aufnahme von ELP mit einer genialen 
Improvisation von Herrn Emmerson wo er völlig verstimme Oszillatoren auf 
seinem Studio Moog hat und diese während dem Spielen nachstimmt. Leider 
weis ich nicht mehr welches Konzert das war und in Youtube habe ich 
diese Improvisation auch noch nie gefunden.

von Rainer V. (a_zip)


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Wenn ich mich nicht ganz täusche, dann ist der TO doch meilenweit 
von"Moog" entfernt und auch wenn dort immerhin auch musikalische 
Anregungen zu finden wären, die fachliche Seite ist für ihn doch 
jenseits von gut und böse! Ich bleibe bei meinem Vorschlag, dass der TO 
seine Idee doch einfach mal zusammensteckt und hört.
Gruß Rainer

von Rolf M. (rmagnus)


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Jonas B. schrieb:
> aber definitiv wird deine Schaltung dann temperaturabhängig sein und muss
> immer neu gestimmt werden.

Das müssen echte Analog-Synthesizer auch. Meine haben (bis auf einen, 
dessen Steuerung komplett digital ist und der sich selbst stimmen kann) 
alle ein Poti extra dafür. Und im Handbuch steht, man soll sie vor einem 
Einsatz eine halbe Stunde warmlaufen lassen.

von Jonas B. (jibi)


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>Die LM394 kriegt man nicht halbwegs stabil obwohl sie auf einem Wafer
>sitzen.

Deswegen sind da auch zwei Sternchen in der Schaltung am LM394, hättest 
du diese mal verfolgt, wäre dir auch aufgefallen, das Alternativen, die 
dass von dir angesprochene Verhalten weniger an den Tag legen, genannt 
werden. Auch wie die zu matchen sind. Ebenso wie man die Gehäuse 
thermisch koppelt. Aber Hauptsache mal labern...

>Das müssen echte Analog-Synthesizer auch.

Nicht wirklich. Aber das wirst du eh nicht verstehen, daher ist jeder 
Erklärung unnötig. Lass mal deine Synthies warmlaufen...

von Rolf M. (rmagnus)


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Jonas B. schrieb:
>>Das müssen echte Analog-Synthesizer auch.
>
> Nicht wirklich. Aber das wirst du eh nicht verstehen,

Du scheinst wenig Ahnung zu haben, dafür aber umso mehr Überheblichkeit.
Der Minimoog hat z.B. extra deshalb sogar einen 
440Hz-Referenz-Oszillator, den man zum stimmen einschalten kann. Und in 
seinem Handbuch steht:
"NOTE: Because the Minimoog Model D is an analog instrument, please 
allow it to warm up for 10-20 minutes before use. This will best ensure 
the most stable performance."

von Nils (Gast)


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Der Minimoog setzt ja auch den geheizten 726 als Expo-Converter ein. Der 
braucht ein wenig um auf Temperatur zu kommen.

Ein CA3046 schafft das innerhalb von 4 Sekunden bis er stabil den Die 
auf 65° geheizt hat. Das merkt man gar nicht.

von Jonas B. (jibi)


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Klar, dein uralter Moog-Synthesizer ist natürlich der ECHTE und alle die 
seine Eigenschaften nicht als Gottgegeben annehmen haben keine Ahnung.

>Der Minimoog setzt ja auch den geheizten 726 als Expo-Converter ein. Der
>braucht ein wenig um auf Temperatur zu kommen.

>Ein CA3046 schafft das innerhalb von 4 Sekunden bis er stabil den Die
>auf 65° geheizt hat. Das merkt man gar nicht.

Eben, aber ich bezweifel das er das rafft.

von Bernd (Gast)


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Nils schrieb:
> Ein CA3046 schafft das innerhalb von 4 Sekunden bis er stabil den Die
> auf 65° geheizt hat. Das merkt man gar nicht.
I.d.R. reicht es nicht, wenn nur der Oszillator auf Temperatur kommen 
muß. Dann stimmt vielleicht die Frequenz, aber die Amplitude driftet 
noch. Wenn ich stabile Ergebnisse haben will, lasse ich Geräte für 
mindestens eine halbe Stunde warmlaufen.

Die Frage ist, ob das für den TO relevant ist. Er ist wahrscheinlich 
froh, wenn aus seiner Schaltung überhaupt ein Ton rauskommt.

von Rolf M. (rmagnus)


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Jonas B. schrieb:
> Klar, dein uralter Moog-Synthesizer ist natürlich der ECHTE und alle die
> seine Eigenschaften nicht als Gottgegeben annehmen haben keine Ahnung.

Wo hast du den Quatsch ausgegraben? Hab ich nirgends behauptet.

> Eben, aber ich bezweifel das er das rafft.

Deine arrogante Art nervt einfach. Mehr lohnt es sich nicht dazu zu 
sagen. Ich wünsche dir trotzdem ein schönes Osterfest.

von Jonas B. (jibi)


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>Wo hast du den Quatsch ausgegraben? Hab ich nirgends behauptet.

>>Das müssen echte Analog-Synthesizer auch...

Ebenso frohe Ostern.

: Bearbeitet durch User
von Rainer V. (a_zip)


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Jonas B. schrieb:
> echte Analog-Synthesizer

Vielleicht könnte man die Feiertage nutzen, herauszufinden was denn 
echte Synthesizer sind. Vermutlich lösen sich dann alle Probleme in Luft 
aus!
Gruß Rainer

von AlterSack (Gast)


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> Der Minimoog setzt ja auch den geheizten 726 als Expo-Converter ein. Der
> braucht ein wenig um auf Temperatur zu kommen.

Auch das hat nicht wirklich geholfen.
Ein kraeftiger Spot der Beleuchtung reicht, und das Ding fing
an zu "laufen".

> Der Minimoog hat z.B. extra deshalb sogar einen
> 440Hz-Referenz-Oszillator

Den kann man "Live" natuerlich total vergessen.

Vergleichsweise war ein Korg MS-10 ausgesprochen stimmstabil.
Aber der hatte ja auch nur einen VCO.

Soweit zur "Legende" Mini-Moog.

von Jonas B. (jibi)


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>Vielleicht könnte man die Feiertage nutzen, herauszufinden was denn
>echte Synthesizer sind.

Ich klau lieber den Nachbarskindern die Ostereier...

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