VCF
Als VCF habe ich natürlich den MiniMoog Filter genommen.
Dieser Filter hat einen AUDIO Eingang und natürlich einen AUDIO Ausgang. Er hat einen POTI für die Resonanz (EMPHASIS), einen Poti für die CutOff-Frequenz und Eingänge für Steuerspannungen, die auf die CutOff-Frequenz wirken (ADSR/MOD Steuerung).
Beim VCF kann man die Resonanz bis zur Selbstoszillation aufdrehen.
Hier zeige ich Euch wie man diese Punkte in der Simulation sieht.
Schaltplan
An den Eingang habe ich ein SIGNALGEN angeschlossen (links unten).
Die drei Trimmer zum Abgleich habe ich jeweils mit zwei Widerständen nachgebildet.
Die drei Poti für CutOff, ADSR-Amount und EMPASIS (Resonanz) sind ebenfalls mit zwei Widerständen nachgebildet. Als ADSR Signal habe ich einfach eine Batterie angeschlossen (konstante Steuerspannung).
Wie beim A440 OSC arbeite ich hier mit dem ".step param" Befehl, um die Werte zu ändern.
Durch die links abgebildete Formel kann ich hier beide Widerstände gleichzeitig ändern, so als würde ich am Poti drehen.
Die Variable ist POS und bestimmt die Position des Potis.
0 = Linksanschlag
1 = Rechtsanschlag
Dazwischen sind beliebige Werte möglich.
Die Zeile "POS 1 0 -0.5" bedeutet also das Gehen von POS 1 zu POS 0 mit Schrittweite -0,5 ->
Ergebnis sind die POS Werte 1; 0,5; 0.
Die Zeile "POS 0 1 0.2" bedeutet also das Gehen von POS 0 zu POS 1 mit Schrittweite 0,2 ->
Ergebnis sind die POS Werte 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1.
SELBSTOSZILLATION
Beginnen wir nun mit der ersten Simulation.
Hierzu erst mal den RES-POTI voll aufdrehen, d.h. R28 auf "1" (0 geht ja nicht!!!)
Durch den ".step param" ändern wir die Steuerspannung für die Resonanzfrequenz. Dies simuliert das Drehen am CutOff-Poti bzw. eine angelegte MOD/ADSR Spannung.
Den SIGNALGEN stellen wir auf 0V ein. Es soll am Eingang ja kein Signal anliegen.
Jetzt öffnen wir das "SIMULATIONS" Menü, wählen "TRANSIENT" aus und stellen 200ms ein.
-> SIMULATION RUN
OBERES Bild zeigt die komplette Simulationszeit (200ms) / UNTEN einen Ausschnitt
Wir sehen drei Signale (Grün, Blau und Rot) - unser Poti hat durch den ".STEP PARAM" Befehl ja drei Stellungen. Gut zu sehen sind die drei unterschiedlichen Frequenzen der Selbstoszillation.
Nun drehen wir den RESONANZ-Poti zurück, d.h. wir stellen R28 auf 10k.
-> SIMULATION erneut starten
Wir sehen nichts außer einer Linie. Logisch, wir haben ja kein Einganssignal anliegen und durch die zurückgedrehte RESONANZ schwingt der Filter auch nicht mehr, also alles OK.
Frequenzgang
Schauen wir uns jetzt mal den Frequenzgang des Filters bei diesen beiden Einstellung an (R28 = 1 und R28 = 10k, dies entspricht VOLLE RESONANZ und GERINGE RESONANZ).
Also wieder ins "SIMULATIONS" Menü, "AC Analysis" auswählen und 10Hz - 100kHz einstellen.
-> SIMULATION RUN
HOHE RESONANZ (R28=1):
Die Phase habe ich zwecks Übersichtlichkeit ausgeblendet.
Wir sehen hier den typischen Verlauf eines Tiefpassfilters
für unsere drei Einstellungen.
Deutlich zu erkennen sind die CutOff-Frequenzen und die hohe Resonanz.
GERINGE RESONANZ (R28=10k):
Der typische Verlauf des Tiefpassfilters ist geblieben.
Die CutOff-Frequenzen sind weiter erkennbar, nur aus der hohen Resonanz ist eine geringe Resonanz geworden (keine Amplitudenerhöhung bei der CutOff-Frequenz)
Verschiedene Simulationen
In den folgenden Simulationen legen wir am Eingang ein Signal (SINUS oder PULSE) an und schauen uns das Ausgangssignal an.
1. Eingangssignal SINUS 1,5kHz - Simulation mit drei CutOff-Frequenzen bei niedriger RESONANZ
2. Eingangssignal PULE 1,5kHz - Simulation mit drei CutOff-Frequenzen bei mittlerer RESONANZ
3. Eingangssignal PULS 1,5kHz - CutOff bei ca. 10kHz - Simulation mit drei RESONANZ-Einstellungen (NIEDRIG, MITTEL und HOCH)
zu 2:
Werfen wir mal einen Blick auf das Spektrum des Einganssignal und das Spektrum des Ausgangssignal bei den drei CutOff-Frequenzen.
- OBEN LINKS - Unser Eingangsssignal ist ein Rechtecksignal mit 1,5kHz. Typisch für dieses Signal sind die vielen Oberwellen
- OBEN RECHTS - CutOff << 1,5KHz. Es kommt kein Signal mehr am Ausgang an.
- UNTEN LINKS - CutOff bei ca. 1,5kHz. Die meisten Oberwellen sind weg, daher sieht das Ausgangssignal jetzt eher wie ein Sinus aus.
- UNTEN RECHTS - CutOff bei ca. 10kHz. Man sieht, dass die Oberwellen ab 10kHz ausgeblendet werden.
Bei genauem Hinschauen sieht man, dass weitere Oberwellen hinzugekommen sind, z.B. bei 3kHz. Diese ist im Eingangssignal gar nicht vorhanden und entsteht durch die Schaltung.
Also schauen wir mal was passiert, wenn wir jetzt die RESONANZ ändern.
- LINKS - CutOff bei ca. 10kHz, RESONANZ auf 0 gestellt.
Wir sehen, dass der Abfall der Oberwellen gleichmäßiger erfolgt und die zusätzlichen Oberwellen eine geringere Amplitude haben.
- RECHTS - CutOff bei ca. 10kHz, RESONANZ auf 8-9 gestellt, der Filter geht schon in die Selbstoszillation.
Durch die Selbstozillation wird die Grundfrequenz des Signales gedämpft (ca. 15dB!) und bei der CutOff-Freq. sehen wir einen straken Anstieg. Die Frequenz der Selbstozillation ist auch deutlich zu erkennen. Sie hat den gleichen Pegel wie die Grundfrequenz des Signals.
...So das soll jetzt aber genug zum Filter sein....