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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