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A-196

Bei dem Modul A-196 enthält handelt es sich um eine so genannte Phasenregelschleife (PLL) - im Englischen oft als "Nachlaufsynchronisation" bez. Eine PLL arbeitet so: Der Output des eingebauten VCO (lineare Steuerspannungscharakteristik, Rechteckausgang) wird im Phasenvergleicher-PC mit der Häufigkeit eines Fremdsignals (z.B. der Rechteckausgang eines Normal-VCO/A-110 ) abgeglichen.

Das Ausgangssignal des PC ist ein Digitalsignal (low/high/tristate), das anzeigt, ob die Phasendifferenz der beiden Vergleichssignale plus, minus oder minus ist. Das Ausgangssignal des PC wird mit dem LPF-Tiefpassfilter geglättet verbunden, um ein "weiches" Steuersignal für den intergrierten VCO zu erlangen. Ist die Außenfrequenz größer als die des inneren VCO, erhöht die Regelspannung für den inneren VCO, bis beide gleich sind.

Ist die Außenfrequenz niedriger als die des VCO fällt die Regelspannung für der des VCOs. Bei beiden Fällen kommt der VCO nach einer bestimmten Verzögerungszeit, die von der Häufigkeit des LPF bestimmt wird, auf die selbe Taktfrequenz wie das äußere.

Die Frage ist: Was soll ein Baustein tun, der einer bestimmten Häufigkeit nachfolgt? Bei Verwendung von PC2 signalisiert eine LED, wenn die PLL "gesperrt" ist, d.h. wenn die VCO der PLL mit der Außenfrequenz übereinstimmt. Zur Erzielung einer möglichen weichen Regelspannung für der interne VCO (geringe Restwelligkeit), sollte die Grenzfrequenz des LPFs deutlich höher sein als diejenige des internen VCOs.

Ansonsten wird die Häufigkeit des VCO ständig "tanzt" um die häufigere Auslösung des externen Audiosignals und des Signals ständig als Frequenzjitter bezeichnet. Schließlich kann die Resonanzfrequenz des LPF so hoch sein, dass sie im Frequenzbereich des äußeren Signales oder des VCO ist. Normalerweise sollte die Häufigkeit des LPF etwa 10 Hertz oder weniger betragen.

Bei Frequenzsprüngen des Fremdsignals zwischen 500 Hz und 1 kHz benötigt der VCO etwa 1/10s. Doch da der A-196 in einem Musikumfeld verwendet wird, sind es gerade diese "Probleme" und "Nachteile", die das Experiment anregen (ein VCO, der immer die selbe Häufigkeit eines anderen voraussetzt, ist nicht gerade sehr musikantisch spektakulär).

Anstelle des eingebauten, handgesteuerten Tiefpaßfilters kann auch der spannungsgeregelte Slew Limiter A-171 eingesetzt werden, um diesen Wert spannungsgeregelt einzustellen. Ein sehr wichtiger Anwendungsfall der PLL ist die Frequenzvervielfachung: Dazu wird der interne VCO-Ausgang an einen Frequenzverteiler (z.B. A-163, A-160, A-161, A-115) zugeführt und dessen Ausgange auf dem Pc angeschlossen.

Dadurch oszilliert der innere VCO mit einem Vielfachen der Frequenzen des äußeren Senders. Wenn der A-163 beispielsweise auf Teilungsfaktor 5 gesetzt ist, hat der Output des eingebauten VCO die fünffache Häufigkeit des äußeren Sendesignals. An der Vorverstärkung des A-155 wird ein Audiosignal angezeigt, dessen Wellenform mit den 8 Reglern einstellbar ist und dessen Frequenzen mit denen des Master-VCOs übereinstimmen.

Der Offset-Regler kann verwendet werden, um die niedrigste mögliche Häufigkeit einzustellen. Der Range-Schalter legt die maximale mögliche Häufigkeit fest (weitere Details folgen). Das Modul A-196 enthält einen Phasenregelkreis (PLL). Eine PLL besteht aus drei Teilen spannungsgesteuerter Oszillator (VCO), Phasenvergleicher (PC) und Tiefpassfilter (LPF). Es ist eine PLL, wie sie funktioniert: Die interne VCO-Ausgabe (lineare CV-Regelung, rechteckiger Ausgang) wird mit einem externen Eingangssignal (z.B. dem rechteckigen Ausgang eines A-110 VCO) im Phasenkomparator (PC) verglichen.

Der Phasenvergleich er liefert ein digitales Ausgangssignal (low/high/tristate), das anzeigt, ob die Frequenz oder die Phasendifferenz der beiden Eingangssignale negativ, null oder positiv ist. Der Phasenvergleicherausgang wird über ein Tiefpassfilter (LPF) verarbeitet, um eine glatte Spannung zu erzeugen, die zur Steuerung der Frequenz des internen VCO verwendet wird.

Die Spannung (LPF-Ausgang) steigt, solange die externe Frequenz höher ist als die interne VCO-Frequenz und hört auf zu steigen, wenn die beiden Frequenzen identisch werden. Die Spannung nimmt ab, solange die externe Frequenz niedriger ist als die interne VCO-Frequenz und hört auf zu sinken, wenn die beiden Frequenzen identisch werden.

Unterschiedliche Typen von Phasenkomparatoren mit Vor- und Nachteilen können realisiert werden. Vergleicht man einige Phasenkomparatoren z.B. sogar mit Oberwellen, d.h. wenn die beiden zu vergleichenden Frequenzen ganzzahlige Vielfache sind. Die A-196 besteht aus 3 verschiedenen Typen von Phasenkomparatoren : Der Anwender kann einen der drei Phasenkomparatoren über einen 3-Positionsschalter auswählen.

Der PC2 zeigt über eine LED den Zustand "locked" an, d.h. wenn die interne VCO-Frequenz gleich der externen Frequenz ist. Eine besondere Aufmerksamkeit ist der Frequenz des LPF zu widmen. Wenn Sie eine gleichmäßige Steuerspannung für den VCO erhalten wollen, muss die LPF-Frequenz viel kleiner sein als die niedrigste Frequenz des internen oder externen Audiosignals.

Die Häufigkeit der internen VCO-Frequenz flackert oder schwingt um die richtige Frequenz. Für Spezialeffekte kann diese Jitterfrequenz jedoch gezielt genutzt werden. Die Häufigkeit von LPF sollte daher etwa 10Hz oder sogar weniger betragen. Eine häufige Folge dieser niedrigen LPF-Frequenz ist ein deutlicher Anstieg des internen VCO.

Die Frequenz des externen Signals springt z.B. zwischen 500 Hz und 1 kHz, es dauert etwa 0,1 Sekunden, bis der interne VCO die neue Frequenz erreicht (als Portamento). Il faut in diesem Fall einen Kompromiss zwischen Frequenzjitter und Tor. Die A-196 wird in einem musikalischen Umfeld eingesetzt, die "Probleme" und Nachteile mit dem Gigue und der Zeitverschiebung führen zu zusätzlichen musikalischen Anwendungen wie Portamento-Effekten, wellenförmigen Frequenzen oder harmonischen Sperren in Abhängigkeit von der Art des Frequenzkomparators und der Zeitkonstante des PLL-Tiefpassfilters.

An Stelle des manuell zu bedienenden internen Tiefpassfilters kann der spannungsgesteuerte Sweep-Limiter A-171 für die Regelung der Spannung dieses Parameters verwendet werden. Die Audionormale (z.B. A-120, A-121) können für diese Arbeit nicht verwendet werden, da die minimale Frequenz zu hoch ist (bis zu einigen Hz oder noch weniger notwendig) und das Eingangssignal wegen der niedrigen Frequenzen DC gekoppelt sein muss.

Eine weitere sehr wichtige Anwendung einer PLL ist die Frequenzvervielfachung in Kombination mit einem externen Frequenzteiler. Die PLL-VCO -Ausgabe wird dazu von einem externen Frequenzteiler (z.B. A-163, A-160, A-161, A-115) verarbeitet, bevor sie an In1 des Phasenkomparators gesendet wird. Im Falle von PLL-VCO ist die Frequenz ein Vielfaches der Masterfrequenz.

Beispielsweise, wenn der A-163 in der Regel auf den Teilungsfaktor 5 eingestellt wird, beträgt die PLL-VCO-Frequenz das Fünffache der Master-VCO-Frequenz. Die Frequenzdivision (A-163) bewirkt daher eine Frequenzvervielfachung mit der PLL-Schaltung. Durch die Kombination mit der PLL-Tiefpassfrequenz können mehrere Effekte erzielt werden (Frequenzvervielfachung mit Portamento oder Oszillation).

Die Multiplikation der Frequenz kann sogar zur Ansteuerung eines grafischen VCO verwendet werden. Wenn Sie beispielsweise einen Grafik-VCO mit 8 Schritten (z.B. A-155) und einen Frequenzteiler mit einem Faktor 8 im PLL-Return verwenden, hat der Ausgang des Grafik-VCO die gleiche Frequenz wie der Master-VCO.

Zum Beispiel kann der VCO als einzelner VCO mit linearem Steuereingang und rechteckigem Ausgang verwendet werden. Für diesen Zweck muss eine externe Spannung in die CV-Eingangsbuchse eingesteckt werden. Wenn der VCO einen linearen Steuereingang hat, sinkt die Frequenz auf Null (d.h. der VCO stoppt), wenn die Eingangs-CV 0V ist.

Der Befehl Offset-Regler dient zur Einstellung der niedrigsten Frequenz (d.h. Frequenz für CV = 0V). Die Auswahl des Frequenzbereichs ermöglicht das Umschalten zwischen 3 Frequenzbereichen. Die Position des Schalters definiert die maximal verfügbare Frequenz (detaillierte Angaben folgen). Für die Weiterverarbeitung des Phasenkomparatorausgangs (z.B. mit einem spannungsgesteuerten externen Filter oder einem anderen Verarbeitungsmodul) steht der Phasenkomparatorausgang zur Verfügung.

In diesem Fall gilt das Gleiche für den LPF-Ausgang und den Eingang 1 des Phasenkomparators.