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Wie komme ich dazu einen Synthesizer zu bauen ?

Elektronische Musik, die Art und Weise, wie aus sich bewegenden Elektronen hörbare Töne entstehen begeistert mich. Schon seitdem ich Keyboard spiele, habe ich unglaublichen Spaß daran Klänge zu designen. Ich könnte mich tagelang mit modularen Analog-Synthesizern, der Moog Sub37 oder mein absoluter Favorit, der Prophet 12 von DSI, auseinandersetzen, Videos anschauen, Hörbeispiele hören oder Schaltplane analysieren und bewundern. Nur leider leisten kann ich mir keinen. Diese Dinger sind nun einfach einmal Lichtjahre von meinem kleinen verfügbaren Budget entfernt. Trotz dieser finanziellen Herausforderungen setzte ich mich weiter mit der elektronischen Klangsynthese auseinander. Ich wollte verstehen, was zwischen dem Drücken der Taste und dem Erklingen des Tons passiert und wie Drehregler den Klang beeinflussen können.
Ich durchsuchte das ganze Internet nach Informationen - Artikel über Artikel, Videos über Videos - bis ich schließlich den Grundaufbau eines Synthesizer verstanden habe. Gepackt von der Begeisterung beschloss ich einen eigenen Modular-Synthesizer zu entwickeln und zu bauen. Da ich zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht sehr viel Erfahrung mit analogen Schaltungen zu tun hatte, jedoch schon mit Microcontrollern der ATMega Reihe von Atmel einiges an Erfahrung gesammelt habe, beschloss ich ganz einfach einen Synthesizer zu bauen der nur aus Microcontrollern besteht. Relativ schnell bemerkte ich aber, dass das alles nicht so ganz funktioniert wie ich mir das gewünscht hatte. Um ehrlich zu sein, funktionierte es gar nicht Also beendete ich dieses Projekt wieder relativ schnell. Nachdem mein Z80 Projekt aus schulisch bedingten Zeitgründen mit einem funktionsfähigen Prototypen beenden musste, entstand wieder etwas Platz für ein neues Projekt. Neben mehreren kleinen Projekten hatte ich auch wieder große Projekte im Sinn. Um genauer zu sein waren es zwei. Eine Lasertag-Ausrüstung und ein elektrisches Gokart. Für beides gab es bereits konkrete Pläne und Zeichnungen, allerdings konnte ich diese auch aus Kostengründen nicht durchführen. Letzteres ist jedoch immer noch auf meiner To-Do Liste. Meine zwischenzeitlich noch stärker gewachsene Begeisterung für Synthesizer führte schließlich dazu, dass ich mich entschloss, mich nocheinmal an das Projekt Synthesizer zu wagen. Diesmal aber mit komplett analoger Klangerzeugung und (fast) ohne Microcontroller.
Nachdem ich massig Schaltpläne analysiert und verinnerlicht hatte und mich intensiv mit Operationsverstärkern und deren Beschattung beschäftigt hatte, habe ich mir ein breites Arsenal an Kondensatoren, Widerständen, Transistoren, ICs, ... zugelegt und mit dem Basteln begonnen.

Welchen Synthesizer möchte ich bauen ?

Wie bereits Eingangs erwähnt, finde ich Modular-Synths sehr interessant. Besonders die Möglichkeiten die sich aus der scheinbar unbegrenzten Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Module ergibt begeistert mich. Von der Bedienung und dem Design her finde ich jedoch den Prophet 6 sehr ansprechend. Mein Synthesizer wird also im Grunde zumindest optisch am Prophet 6 und technisch an den klassischen Modular-Synths orientiert sein.

Polyphonie 

Die Frage nach der Mehrstimmigkeit würde ich am liebsten mit 12-Stimmig Polyphon beantworten. Jedoch ist dies sehr aufwendig und für den Anfang etwas übertrieben. Daher wird mein Synth erstmal Monophon (1-Stimmig).

Aufbau / Ziel

Wie soll mein Synthesizer aufgebaut sein ? Mein Synthesizer soll wie die meisten anderen Synths aus den Klassischen Bestandteilen bestehen : VCO, VCA, FCV, ADSR, LFO und zusätzlich aus mind. einem 8-Schritt Sequenzer. Das Auslesen der Tastaturmatrix, das Synchronisieren von Sequenzer und Arp (ggf. auf LFO) soll über den einzigen, im ganzen Synth verbauten Micro gehen, der auch für das MIDI-Interface zuständig ist, erfolgen.  

Erste Pläne zum Aufbau des Synthesizers

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2-Kanal 8-Fach Analog Sequenzer

by Dennis Gunia

Der erste Teil meines Synthesizers, den ich selbstständig entwickelt habe ist der 8-Schritt Sequenzer.

Funktion

Der Sequenzer besteht aus 8 nebeneinander angeordneten Potentiometern an denen sich jeweils eine Spannung zwischen 0 und 5V einstellen lässt und einem Ausgang, der immer den Wert eines Potentiometers entspricht.

Ein Taktsignal gibt vor, wie schnell die Potis von links nach rechts durchlaufen. Das Taktsignal kann entweder intern Erzeugt und über ein weiters Poti geregelt oder extern eingespeist werden. Die Umschaltung erfolgt über einen Taster.

 

 

Schaltung

Ein kleiner Spannungsgesteuerter Oszillator an IC2 erzeugt ein niederfrequentes Taktsignal, abhängig von der Steuerspannung die am Spannungsteiler R1 festgelegt wird. 


IC4A und IC2E bilden eine Umschaltlogik, mithilfe deren man die Taktquelle auswählen kann (Int oder Ext). Die Auswahl wird über die LEDs 9 & 10 rückgemeldet. Die Taktauswahl erfolgt durch die Verbindung zweier UND-Gatter und eines ODER-Gatters. Da ich aber nur NAND und NOR verfügbar hatte, musste ich die Ausgänge der Gatter jeweils invertieren.


Das Taktsignal speißt dann in drei Kaskadierte als T-FlipFlop konfigurierte D-FlipFlops, die als Frequenztieler bzw. Binärzähler fungieren. Der Zähler steuert anschließend den Multiplexer, der das jeweilige Poti auf den Ausgang legt.

Zur besseren Visualisierung und Erkennbarkeit, welcher Schritt gerader "aktiv" ist, habe ich ein 78HC138 3 zu 8 Decoder verbaut.

Aufbau