Un oscilador controlado digitalmente o DCO se utiliza en sintetizadores , microcontroladores y radios definidas por software . El nombre es análogo a " oscilador controlado por voltaje ". Los DCO fueron diseñados para superar las limitaciones de estabilidad de sintonización de los primeros diseños de VCO.
Confusión sobre la terminología
El término "oscilador controlado digitalmente" se ha utilizado [ cita requerida ] para describir la combinación de un oscilador controlado por voltaje impulsado por una señal de control de un convertidor digital a analógico , y también se utiliza a veces para describir osciladores controlados numéricamente .
Este artículo se refiere específicamente a los DCO utilizados en muchos sintetizadores de la década de 1980 [ ¿por qué? ] . Estos incluyen Roland Juno-6, Juno-60 , Juno-106 , JX-3P , JX-8P y JX-10 , Elka Synthex , Korg Poly-61 , Oberheim Matrix-6 , algunos instrumentos de Akai y Kawai , y el reciente Prophet '08 y su sucesor Rev2 de Dave Smith Instruments .
Relación con diseños anteriores de VCO
Muchos osciladores controlados por voltaje para música electrónica se basan en un condensador que se carga linealmente en una configuración de integrador de amplificador operacional . [1] Cuando la carga del capacitor alcanza un cierto nivel, un comparador genera un pulso de reinicio, que descarga el capacitor y el ciclo comienza de nuevo. Esto produce una forma de onda de rampa ascendente (o diente de sierra) , y este tipo de núcleo de oscilador se conoce como núcleo de rampa .
Un diseño DCO común utiliza un contador IC programable como el 8253 en lugar de un comparador.
Esto proporciona una generación de tono digital estable mediante el uso del borde de ataque de una onda cuadrada para derivar un pulso de reinicio para descargar el condensador en el núcleo de la rampa del oscilador.
Contexto histórico
A principios de la década de 1980, muchos fabricantes comenzaron a producir sintetizadores polifónicos. Los diseños de VCO de la época todavía dejaban algo que desear en términos de estabilidad de afinación. [2] Si bien esto era un problema para los sintetizadores monofónicos, el número limitado de osciladores (típicamente 3 o menos) significaba que mantener los instrumentos afinados era una tarea manejable, a menudo realizada usando controles dedicados del panel frontal. Con el advenimiento de la polifonía, los problemas de afinación empeoraron y los costos aumentaron, debido al número mucho mayor de osciladores involucrados (a menudo 16 en un instrumento de 8 voces como el Yamaha CS-80 [3] de 1977 o Roland Jupiter-8 [ 4] de 1981). Esto creó la necesidad de un diseño de oscilador económico, confiable y estable. Los ingenieros que trabajaban en el problema observaron la tecnología de división de frecuencia utilizada en los órganos electrónicos de la época y los microprocesadores y chips asociados que estaban comenzando a aparecer, y desarrollaron el DCO.
El DCO se consideró en ese momento como una mejora con respecto al ajuste inestable de los VCO. Sin embargo, compartía el mismo núcleo de rampa y el mismo rango limitado de formas de onda. Aunque es posible una forma de onda analógica sofisticada, [5] la mayor simplicidad y formas de onda arbitrarias de los sistemas digitales como la síntesis digital directa llevaron a la mayoría de los instrumentos posteriores a adoptar diseños de oscilador completamente digitales.
Operación
Un DCO puede considerarse como un VCO que está sincronizado con una referencia de frecuencia externa. La referencia en este caso son los pulsos de reinicio. Estos son producidos por un contador digital como el chip 8253 . El contador actúa como un divisor de frecuencia, contando pulsos de un reloj maestro de alta frecuencia (típicamente varios MHz) y alternando el estado de su salida cuando el conteo alcanza un valor predeterminado. La frecuencia de la salida del contador se puede definir así por el número de pulsos contados, y esto genera una onda cuadrada a la frecuencia requerida. El borde de ataque de esta onda cuadrada se usa para derivar un pulso de reinicio para descargar el capacitor en el núcleo de la rampa del oscilador. Esto asegura que la forma de onda de rampa producida sea de la misma frecuencia que la salida del contador.
Problemas con el diseño
Para una corriente de carga de condensador dada, la amplitud de la forma de onda de salida disminuirá linealmente con la frecuencia. En términos musicales, esto significa que una forma de onda de una octava más alta en el tono tiene la mitad de la amplitud. Para producir una amplitud constante en todo el rango del oscilador, se debe emplear algún esquema de compensación. Esto se hace a menudo controlando la corriente de carga desde el mismo microprocesador que controla el valor de reinicio del contador.
Ver también
Referencias
- ^ Chamberlin, Hal (1985). "Módulos analógicos básicos, oscilador controlado por voltaje". Aplicaciones musicales de microprocesadores . sección 6, p.181.
- ^ Russ, Martin (2004). "Implementaciones tempranas versus modernas". Síntesis y muestreo de sonido . sección 2.6.1, p.137.
- ^ Yamaha CS-80 , Explorador de sintetizadores antiguos
- ^ Roland Jupiter 8 , Explorador de sintetizadores antiguos
- ^ STG Wavefolder , sitio web de STG Soundlabs