Práctica. Capítulo 10

CAPITULO 10. Módulo LFO y NOISE

 

Los osciladores de baja frecuencia y el generador de ruido descritos en este artículo son componentes muy valiosos en un sistema de síntesis. Los LFOs permiten la modulación de amplitud y frecuencia de las salidas VCO para proporcionar trémolo, vibrato y otros efectos. Las fuentes de ruido se pueden utilizar para la modulación de las señales del VCO, y además se pueden utilizar como fuentes de ruido.

Ya se ha mencionado el hecho de que los instrumentos convencionales muestran más «vida» y variación en el carácter tonal que los instrumentos electrónicos debido a la forma en que se tocan. Por ejemplo, los instrumentos de cuerda y los instrumentos de viento de madera pueden mostrar un marcado trémolo y/o vibrato debido a variaciones en el arco o el soplido. El teclado de un sintetizador proporciona una forma de tocar relativamente inflexible y sin expresión que no permite introducir estos matices en el sonido, y para hacer que el sonido sea más «vivo» se debe introducir la amplitud y la frecuencia de modulación utilizando los LFO y la fuente de ruido. El ruido blanco puede utilizarse para producir sonidos como el viento, la lluvia o el surf. El ruido «coloreado», que es ruido blanco con los componentes de baja frecuencia potenciados, se utiliza para sonidos con un fuerte contenido de graves, como el retumbar de un trueno. Además de modular las señales de VCO, también se puede añadir ruido a las señales para simular el ruido del viento en organillos e instrumentos de viento de madera.

 

El módulo LFO

Los LFOs son básicamente generadores de funciones de baja frecuencia que producen tres formas de onda diferentes. Cada módulo LFO contiene tres LFO, dos de los cuales son idénticos y producen formas de onda cuadrada, triangular y diente de sierra. El tercer LFO produce una forma de onda triangular y dos formas de onda de diente de sierra en antifase entre sí, es decir, una con una rampa positiva y la otra con una rampa negativa.

El circuito del LFO1 se muestra en la figura 1a; el LFO2 es idéntico. El circuito oscilador básico consiste en dos amplificadores IC1 y A3 conectados respectivamente como un integrador y un disparador Schmitt. Cuando la salida de A3 es positiva, se aplica a R9 un potencial de aproximadamente +2,5 V (dependiendo de la posición del cursor de P3). Toda la tensión de salida positiva de A3 se aplica a P1, por lo que una corriente (dependiente de la posición del cursor de P1) fluye en el integrador a través de R1. La salida de IC1 rampa negativa hasta que alcanza aproximadamente – 2,5 V, cuando la tensión en la entrada no inversora de A3 caerá por debajo de la tensión en la entrada inversora (cero voltios) y la salida de A3 oscilará negativa. La tensión aplicada a R9 es ahora -2,5 V, y toda la tensión de salida negativa de A3 se aplica a P1. La corriente fluirá fuera del integrador a través de R1, y la salida del integrador será positiva hasta que alcance aproximadamente +2,5 V, cuando la tensión en la entrada no inversora de A3 aumentará por encima de cero y la salida de A3 oscilará positivamente. A continuación, se repite todo el ciclo

Fig.1a

La salida de IC1 es por lo tanto una forma de onda triangular con una tensión pico a pico de aproximadamente 5 V, mientras que en el cursor de P3 se dispone de una onda cuadrada de la misma amplitud y frecuencia. P3 preajusta el umbral de disparo de A3 y por lo tanto la amplitud de la señal. P1 se utiliza para ajustar la frecuencia del LFO variando la tensión aplicada a la entrada del integrador, que altera la corriente de entrada del integrador y por lo tanto la velocidad a la que el integrador rampa positiva o negativa.

La salida de onda triangular es tomada directamente de IC1 a través de R13, mientras que la salida de onda cuadrada es amortiguada por el seguidor de tensión A4. La forma de onda diente de sierra se deriva del triángulo por A2. Cuando la salida de A3 es positiva y la salida triangular está en su pendiente negativa, T1 se enciende, conectando a tierra la entrada no inversora de A2. A2 funciona así como un amplificador inversor de ganancia unitaria, produciendo una rampa de salida positiva. Cuando la salida de A3 es negativa y la salida de IC1 es positiva, T1 se apaga y A2 funciona como un amplificador no inversor de ganancia unitaria (seguidor de tensión), produciendo de nuevo una rampa positiva. Las rampas positivas y negativas de la forma de onda triangular se convierten así en una serie de rampas positivas. Dado que cada medio ciclo del triángulo se convierte en un ciclo completo del diente de sierra, la frecuencia del diente de sierra es el doble de la de las formas de onda triangular y cuadrada, como se ilustra en la figura 2.

Fig.2

Para indicar que el LFO está funcionando, se conecta un indicador LED, construido alrededor de A1, a la salida triangular.

El tercer circuito LFO, que se muestra en la figura 1 b, es similar al primer circuito,

con dos excepciones. En primer lugar, no se proporciona salida de onda cuadrada; en segundo lugar, un diente de sierra con dirección negativa. La pendiente es proporcionada por A8, que invierte el diente de sierra positivo de A6.

Fig.1b

Construcción del módulo LFO

La Figura 3 muestra la placa de circuito impreso y el diseño de los componentes del módulo LFO, que por supuesto contiene tres LFO. Los componentes del LFO2 son idénticos a los del LFO1, distinguiéndose en la placa y en la lista de componentes por un apóstrofe (‘). El diseño de la placa es bastante estrecho y se debe tener cuidado al soldar componentes para evitar puentes de soldadura. En la figura 4 se muestra un diseño del panel frontal.

Fig.3 Fig.4

Ajuste de los LFO

Cada LFO requiere cuatro ajustes:

  • P3, P3′ y P7 configuran la amplitud de la señal.

  • P2, P2′ y PS anulan el offset de los integradores.

  • Se deben seleccionar R16, R16′ y R17 para establecer la frecuencia más baja del LFO.

  • P4, P4′ y P6 ajustan los indicadores LED.

El procedimiento de ajuste, que es idéntico para los tres LFO, será descrito para LFO 1.

Ajuste de amplitud

 

  • Monitorear la salida del triángulo en un osciloscopio; configure P2 en su posición media y P1 para la frecuencia máxima.

  • Ajuste P3 para obtener una salida pico a pico de 5 V.

  • Verifique la amplitud y forma de onda de las otras salidas.

Ajuste de compensación

  • Desconecte R1 del cursor de P1 y conéctelo a tierra.

  • Controle el voltaje de salida de IC1 con un multímetro. probablemente exhibirá una tendencia a derivar positiva o negativamente, y el voltaje establezca en + 15 V o -15 V. Restablezca el voltaje de salida a cero descargando C1 a través de una resistencia de 1 k. Ajuste P2 hasta que el voltaje permanezca estable en cero voltios durante un período de varios segundos (sin la resistencia de descarga en el circuito). Repita este ajuste, cambiando progresivamente el multímetro a rangos más sensibles hasta que la deriva sea de sólo unos pocos cientos de milivoltios en varios segundos.

Es vital un ajuste cuidadoso del offset, ya que determina la frecuencia mínima a la que el LFO funcionará de manera confiable y la simetría de las formas de onda en bajas frecuencias.

Selección de R16

El valor de R16 determina el voltaje de entrada mínimo del integrador que puede configurar P1 y, por lo tanto, la frecuencia mínima del LFO. El valor de R16 no debe elegirse demasiado alto o la frecuencia mínima del LFO será demasiado grande. Por otro lado, no se debe elegir demasiado bajo, o la corriente de entrada del integrador en el ajuste mínimo de P1 será comparable con las corrientes de entrada de IC1. Esto dará como resultado un funcionamiento poco confiable del oscilador a bajas frecuencias. Se debe elegir R16 de modo que la frecuencia mínima del LFO sea aproximadamente un ciclo cada tres minutos, pero el valor de R16 no debe ser inferior a 10 ohms. Si no es posible obtener esta baja frecuencia, entonces las corrientes de entrada de IC1 pueden ser demasiado altas o C1 puede tener fugas. La frecuencia máxima del LFO es de unos 20 Hz.

Ajuste del indicador LED

P4 debe ajustarse para que el brillo del LED siga la amplitud de la salida del triángulo, es decir, el LED debe tener un brillo mínimo cuando el voltaje del triángulo es más negativo y un brillo máximo cuando el triángulo es más positivo.

P4 debe ajustarse para que el brillo del LED no alcance el máximo antes del pico del triángulo, pero por otro lado no debe apagarse por completo antes del valle del triángulo.

 

El módulo de ruido

El circuito completo del módulo de ruido se muestra en la figura 5. El ruido es producido por la unión base-emisor de un transistor NPN T1, que está polarizado en inversa hasta la ruptura. El ruido se amplifica a un nivel de aproximadamente 2,5 V pico a pico. Esta salida de ruido blanco se emite a través de C4 y R6. El ruido blanco también se introduce en un filtro construido alrededor de IC2, que tiene dos elementos dependientes de la frecuencia en la ruta de retroalimentación. Estos dos elementos interactúan de la siguiente manera. Por sí sola, la red de retroalimentación que comprende R10, R12, R13 y C7 produciría un aumento de 6 dB/octava en la ganancia de IC2, desde 0 dB a cero Hz, pasando por 3 dB a 9 Hz, hasta aproximadamente 20 dB a 90 Hz. La red de retroalimentación R9, R11, C6, por sí sola, produciría una caída de ganancia de 6 dB/octava de 0 Hz a 1 kHz, por encima de la cual la ganancia permanecería constante en 0 dB.

Fig.5

El efecto combinado de estas redes de retroalimentación es que por debajo de 90 Hz el aumento de 6 dB/octava y la caída de 6 dB/octava se cancelan, dando una ganancia de 20 dB. Por encima de 90 Hz, la ganancia cae de 6 dB/octava a 0 dB a 1 kHz, por encima del cual permanece constante. El resultado es que el extremo grave del espectro de ruido se potencia y hay ruido «coloreado» disponible en la salida de IC2. La salida de ruido coloreado se toma de la unión de R14 y R15. La salida de ruido coloreado también se envía a un segundo filtro construido alrededor de IC3. Este es un filtro de paso bajo de 12 dB/octava con frecuencia de rotación variable, que pasa sólo los componentes de muy baja frecuencia para producir un «voltaje aleatorio» de frecuencia extremadamente baja. La tasa de fluctuación de este voltaje aleatorio se ajusta mediante P1, que varía la frecuencia de rotación del filtro. Las fluctuaciones del voltaje aleatorio se muestran en un indicador LED, que es idéntico a los utilizados en los LFO.

Construcción y ajuste del módulo de ruido.

En la figura 6 se muestra una placa de circuito impreso y el diseño de los componentes del módulo de ruido, y en la figura 7 se muestra el diseño del panel frontal. Como no todos los transistores son generadores de ruido adecuados, se debe instalar un enchufe en la posición T1 de la placa para que En ese módulo se pueden probar diferentes transistores. Al medir con un multímetro en un rango de voltaje de CA adecuado, en la salida de ruido blanco, debe haber un voltaje de 0,5 V a 0,8 V. Alternativamente, si se utiliza un osciloscopio para monitorear la salida, se debe obtener una señal de ruido de aproximadamente 2 V a 2,8 V pico a pico. Puede que sea necesario probar varios transistores antes de encontrar uno adecuado. También puede ser útil variar el valor de R2 entre 33 k y 150 k. Si el transistor produce un nivel de ruido demasiado alto, éste puede reducirse haciendo que R5 sea más pequeño, reduciendo así la ganancia de IC1. La amplitud de la salida de ruido de color también debe estar en el mismo rango que la amplitud de la salida de ruido blanco. Si es demasiado pequeño, entonces se debe reducir R 7 y si es demasiado grande, se debe aumentar R7. La salida de voltaje aleatorio debe variar entre aproximadamente +2,5 V y -2,5 V con P1 en la posición «rápida». El ajuste final del módulo de ruido es configurar P2 para que el brillo del LED indique la amplitud de la salida de voltaje aleatoria de manera lineal. Este ajuste se realiza exactamente de la misma manera que el ajuste de los indicadores LFO.

 Fig.6  Fig.7

 

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