Sintetizzatore MFOS Soundlab MK II, tesina

S&H

 #10

AD Envelope generator

 #11

VCA

 #12

Mixer

 LFO #13

 White noise Generator

 #14

Elenco componenti

 #15

Sez.3

 Le fasi della realizzazione #16

PCB

 #18

Pannello frontale personalizzato

 Wiring #20

 La prima accensione #22



 Tuning #24

 Conclusioni: #27

#28

 Appendice 3

MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

IL SINTETIZZATORE

Cos’è il sintetizzatore?

Introduzione:



Il sintetizzatore è uno strumento musicale appartenente alla famiglia degli elettrofoni, ossia di

strumenti che utilizzano l’energia elettrica per generare il suono ( la chitarra elettrica, per

esempio non è un elettrofono ).

È quindi un apparato in grado di generare autonomamente segnali audio mediante dispositivi

elettrici ed elettronici (come filtri, oscillatori, amplificatori, generatori di inviluppo ecc.) sotto il

controllo di un musicista o di un sequencer.

Si può dire che l’architettura del sintetizzatore si basa sulle connessioni esterne presenti sui vari

moduli, ognuno dei quali è specializzato nel produrre, elaborare o amplificare il suono.

L'architettura di un sintetizzatore può essere di tre tipi:

_Classico: Non presenta alcuna sorgente ne destinazione di

modulazione esterne, il percorso del segnale è quindi

rigorosamente definito dal costruttore e non permette di

modulare nessun parametro del sintetizzatore tramite

sorgenti esterne.

_Semimodulare:

MOOG Sub Phatty Consiste nel creare un

sintetizzatore in cui il

percorso del segnale (routing) è stato definito dal

costruttore, presentando però sorgenti e destinazioni di

modulazione che permettono al musicista di personalizzare

il suo strumento. KORG ms-20

_Modulare: Consiste nella costruzione di moduli indipendenti, ciascuno con una funzione

differente. Questa soluzione permette una versatilità ed una personalizzazione estrema siccome il

input e

percorso del segnale viene deciso dal musicista stesso tramite gli appositi collegamenti di

output dei singoli moduli.

Inoltre, i vari moduli presentano varie sorgenti e

destinazioni di “modulazione”.Esistono vari standard

per le dimensioni dei moduli e per il tipo di segnale di

controllo utilizzato (CV), permettendo la creazione di

rack che comprendono moduli di più case

costruttrici.

Esempio di sintetizzatore di standard

Eurorack costituito da moduli di marche

differenti.

4 MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

tecnica di sintesi

Dividiamo ora i sintetizzatori in base alla utilizzata:

Esistono due famiglie principali di metodologia:

 additiva, sottrattiva, modulazione di frequenza, ecc…

La sintesi astratta ( ) sulla quale si

basano la stragrande maggioranza di sintetizzatori ANALOGICI, in particolare i sintetizzatori

vintage.

 modeling, ecc…

La sintesi emulativa ( ), la

Sampling, Physical quale si basa su modelli

essi possono avere l’obbiettivo di creare suoni quanto più simili

matematici più complessi,

possibili ad una sorgente naturale (ad esempio di un pianoforte, vento, campane ..)

mediante opportuni algoritmi di emulazione, questo tipo di sintesi è caratteristica dei

sintetizzatori DIGITALI e VIRTUALI.

Ora andiamo ad analizzare le principali tecniche di sintesi astratta:

 Additiva: il timbro viene generato tramite la

sommatoria di più amoniche di ampiezza

variabile nel tempo, è la tecnica di sintesi più

simile alla sintesi di Fourier.

Questo particolare tipo di sintetizzatore

contiene solo moduli generatori di sinusoidi,

moduli generatori di inviluppo (ADSR), moduli

amplificatore e mixer.  Sottrattiva: è la più classica delle

tecniche di sintesi del suono. Immaginiamo la

prima parte del sintetizzatore, il generatore di

forme d'onda (sorgente), come un grande

blocco di marmo, ed i successivi moduli come lo

scalpello che il musicista utilizza per rimuovere

le componenti armoniche indesiderate.

Mentre per la sintesi emulativa analizziamo le seguenti tecniche:

Granulare: si basa sula produzione di una grande densità di piccoli eventi acustici chiamati “grani” che

hanno generalmente una durata inferiore di 50 ms e spaziati da intervalli di 10-30 ms

Physical modeling: la modellazione fisica del suono si riferisce ad un

metodo di generazione in cui la forma d’onda viene generate da un

computer tramite accurati modelli, tra cui equazioni ed algoritmi, per

simulare la sorgente fisica del suono. Generalmente viene impiegata per

riprodurre fedelmente strumenti reali in maniera virtuale 5

MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

 Il sintetizzatore MFOS Soundlab MK II

Il Soundlab MK II è l’evoluzione del Sound Lab Mini-Synth, entrambi sono progetti “single board” progettati

da Ray Wilson, pioniere italo-americano del synth DIY.

Questi progetti DIY, assieme a molti altri sono disponibili sul sito www.musicfromouterspace.com

Pur essendo un progetto “Do It Yourself”, il Soundlab MK II non ha niente da invidiare ad i sintetizzatori delle

marche più rinomate, grazie ad un elevato numero di sorgenti e destinazioni di modulazione che ne caratte-

rizzano la natura semi modulare.

Come si può notare dalla presenza del modulo di filtraggio, ci troviamo di fronte ad un sintetizzatore in tec-

nica sottrattiva.

I segnali di controllo sono di tipo CV ( control voltage ), standard internazionale dei sintetizzatori modulari e

semimodulari, Il controllo del tono avviene invece tramite segnali V/Oct (vedi pag. 24), anch’esso standard

assoluto dei sintetizzatori analogici, fanno eccezione alcuni modelli Korg come l’MS-20 che utilizza un segna-

le di controllo di tipo Hz/Oct

Di seguito viene riportato lo schema a blocchi del sintetizzatore:

Come già detto in precedenza, notiamo subito l’elevato assortimento di moduli a disposizione che oltre a

comprendere i classici moduli tipici dei sintetizzatori sottrattivi come gli oscillatori (VCO1/2), filtraggio (VCF),

amplificazione (VCA) e un modulo di mix dei segnali audio, comprende anche un generatore di rumore ed

un modulo di Sample & Hold, con cui possiamo ottenere timbriche molto particolari e dall’evoluzione

pressoché imprevedibile.

In aggiunta, il Soundlab MK II predispone anche di due moduli generatori di inviluppo (AD GEN 1/2) pilotati

dai moduli di repeat gate ed un oscillatore a basse frequenze (LFO), tutti configurabili su vari parametri del

sintetizzatore tramite gli switch ed i connettori presenti sul pannello.

6 MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

Ora andiamo ad analizzare più nel dettaglio i vari moduli del sintetizzatore:

 Il sintetizzatore MFOS Soundlab MK II: Schemi elettrici.

 VCO 1 & VCO 2

Iniziamo dalla coppia di moduli di generazione.

Il Soundlab MK II possiede due oscillatori identici, che generano onde quadre o a rampa. VCO1

e VCO2 funzionano allo stesso modo.

Il cuore dell’oscillatore è l’integratore realizzato con l’operazionale U4-A, la cui frequenza di

oscillazione è direttamente proporzionale alla corrente che scorre nel collettore del transistor

Q8, questo transistor viene dunque impiegato per pilotare in tensione la frequenza di

oscillazione dell’integratore.

L’onda quadra viene generata a valle dell’integratore tramite l’operazionale U5-B utilizzato

come comparatore con isteresi non invertente.

Tramite R67 e/o la destinazione di modulazione PWM possiamo modificare l’isteresi del

comparatore, ottenendo una modulazione della larghezza d’impulso. 7

MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

Il sintetizzatore MFOS Soundlab MK II: Schemi elettrici.

 VCF

Il filtro del Soundlab MK II è un filtro a stato variabile pilotato in tensione con pendenza di 12V/oct

(40dB/decade).

La configurazione a stato variabile permette di passare dallo stato di Passa-basso a Passa-banda

tramite lo switch S1.

La tensione di controllo applicata alle sorgenti di modulazione permette di regolare la frequenza di

taglio, ciò viene reso possibile dall’operazionale U1-B e dai transistori Q1, Q2, Q3 e Q4 che

realizzano un convertitore tensione-corrente con andamento esponenziale. In particolare, il

transistor Q1 raddoppia la sua corrente di output ad ogni aumento di 18mV.

Il filtro è stato realizzato tramite un LM13700 che funziona come una resistenza variabile pilotata

dalla corrente che scorre tra i pin di bias, all’aumentare della tensione applicata agli ingressi di

modulazione aumenta la frequenza di taglio, come conseguenza della diminuzione della costante

di tempo RC.

Il modulo di filtraggio è composto da due filtri in configurazione passa basso con due frequenze di

taglio differenti: il secondo viene impiegato come filtro passa-basso, il primo è stato invece

progettato per realizzare un filtro passa banda tramite la sovrapposizione dei due filtri.

8 MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

 Il sintetizzatore MFOS Soundlab MK II: Schemi elettrici.

 Sample & Hold

Il modulo di Sample and Hold permette di prelevare dei campioni di tensione ad intervalli regolari

per utilizzarli come sorgente di modulazione.

La particolarità di questa soluzione circuitale consiste nell’implementazione di un controllo del

Glide, ossia del tempo che la tensione impiega a scivolare dal livello di un campione al successivo.

Il funzionamento del Sample and Hold si basa sull’impiego di un condensatore che funge da

serbatoio di cariche.

In particolare C68 si carica fino a raggiungere il livello di tensione del campione prelevato

dall’operazionale U16-A, e lo mantiene stabile fino a quando non viene prelevato un secondo

campione. Ciò è reso possibile grazie all’elevatissima impedenza d’ingresso e alla corrente

d’ingresso ridotta dell’LF444.

Il transistor Q19 viene impiegato come interruttore pilotato in tensione, ciò permette al

condensatore di caricarsi solo quando aumenta la tensione applicata al gate del transistor.

La parte di glide invece consiste in un secondo sample and hold, il cui tempo di carica del

condensatore viene regolato tramite il potenziometro R209. 9

MFOS Soundlab MK II

Sintetizzatore analogico

 Il sintetizzatore MFOS Soundlab MK II: Schemi elettrici

 AD Envelope generator 1/2

Il sintetizzatore Soundlab MK II possiede due generatori d’inviluppo, uno modula il guadagno dello

stadio di amplificazione mentre il secondo viene utilizzato per modulare la frequenza di taglio del

VCF.

Questa soluzione circuitale permette di controllare vari parametri del modulatore, come attacco,

decadimento, frequenza di ripetizione e ampiezza.

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