A-196 Phase Locked Loop (PLL)

Eine »Phase Locked Loop« wie das Modul A-196 ist ein zunächst etwas kompliziertes und schwer nachvollziehbares Gerät. Viele Einstellmöglichkeiten sowie Ein- und Ausstiegspunkte lassen den Umgang damit für viele erst einmal zum »Zufallsschrauben« werden. Dabei ist das doch nur ein Oszillator, der sozusagen »nachsingen« (oder besser »mitsingen«) kann!

Wir finden auf dem Bedienpanel 3 Einheiten:

  • Einen VCO,
  • einen »Phasenkomparator« und
  • ein Filter.

Ein linear gesteuerter Rechteck-VCO (oberer Teil des Bedienpanels) ist verbunden mit einer zweiten Einheit, die die Frequenz dieses Rechtecksignals mit einem von außen eingespeisten Signal vergleicht (Phasenkomparator, mittlerer Teil des Bedien­panels). Ist die Frequenz des externen Signals höher als die des Rechteck-VCOs, wird eine positive Steuerspannung erzeugt, ist sie niedriger, eine negative Spannung. Diese Steuerspannung wird noch durch ein Filter geglättet, um eine möglichst kontinuierliche und nicht »springende« Steuer­spannung zu erhalten (unterer Teil des Bedienpanels, das ist das Low Pass Filter). Der Clou dabei: Diese Steuerspannung wird nun wieder benutzt, um die Frequenz des Rechteck-VCOs zu steuern. Die Folge ist: Dessen Frequenz wird der externen Frequenz – mehr oder weniger exakt – folgen. Die lineare Steuerung des internen VCOs bringt allerdings den Nachteil mit sich, dass die PLL nicht »kompatibel« zu exponentiellen VCOs (A-110-1 oder A-111-1 bzw. A-111-5 usw.) ist und auch nicht mit einer 1 V / Oktave Kennlinie (etwa von einem einfachen Midi / CV-Interface) gesteuert werden kann.

Die besseren Midi-Interfaces können allerdings auch lineare Steuerspannungen ausgeben und seit der Renaissance des Korg MS 20 sind linear ansteuerbare Oszillatoren auch nicht mehr ganz alleine…

Frühe »Gitarrensynthesizer«

… oder auch die externe Signalverarbeitung im Korg MS 20 haben nach eben diesem Prinzip gearbeitet. Damals war die Enttäuschung vieler Gitarristen groß, dass dabei doch häufig merkwürdige Klänge, Verzögerungen und andere »Effekte« entstehen. Heute ist eine PLL eine sehr willkommene und kreativ einsetzbare Bereicherung – oft gerade wegen ihrer typischen Ungenauigkeiten.

Das A-196 ist in seinem Signalfluss komplett modular aufgebaut und erlaubt ein Abgreifen oder Einspeisen an fast beliebiger Stelle im Signalfluss:

Die Steuerspannung kann vor oder nach dem Filter abgegriffen werden, um z.B. einen externen VCO (der allerdings ebenfalls linear arbeiten müsste) zu steuern.

An Stelle der Steuerspannung des Phasenkomparators kann der Rechteck-VCO von einer anderen Quelle gesteuert werden (oder die interne Steuerspannung kann über externe Module invertiert, quantisiert usw. werden, bevor sie wieder eingespeist wird).

Der Ausgang des Rechteck-VCOs kann zur weiteren Bearbeitung als Audiosignal abgegriffen werden.

An Stelle des internen Rechteck-VCOs kann ein anderes Signal eingespeist werden (oder das Rechtecksignal mit externen Modulen bearbeitet werden).

Einstellungen für den Anfang

Stellen Sie für den Anfang den VCO auf »low« mit mittlerem Offset, den Frequenzregler des Filters irgendwo in die Mitte und stecken Sie Ihre E-Gitarre (idealerweise über ein A-119 Ext. Input Modul) an »Signal In« an und spielen Sie einzelne Töne. Nehmen Sie als Ausgangssignal einfach das Rechtecksignal vom A-196 – das ist aufgrund der (teils recht schnellen!) Modulationen klanglich bereits recht interessant.

Probieren Sie die Auswirkungen der verschiedenen Verfahren des Phasenkomparators auf den Klang aus. Wie kommt das Gerät zurecht, wenn der interne Oszillator auf »hi« gestellt wird, er also permanent »herunter stimmen« müsste?

An Stelle der Gitarre können Sie natürlich auch beliebiges anderes Material einspeisen. Ihre Stimme, Geräusche, andere Instrumente usw. Was passiert bei mehrstimmigem Material? Hier muss ja von der Elektronik eine »Entscheidung« getroffen werden, welche Frequenz denn nun gemeint war – das Ergebnis dieser Entscheidung ist nicht immer vorhersehbar, aber sehr oft musikalisch interessant.

Bedienelemente

Eingänge:

CTRL-A196-IN

Ausgänge:

CTRL-A196-OUT

Regler / Schalter:

CTRL-A196-SW

Der A-196 spielt mit, was Sie spielen

Ein einfacher »Gitarrensynthesizer«: Aus einer externen Audioquelle (Eingang in einen A-119 mit Anpassung des Eingangspegels) wird im A-196 ein VCO-Signal erzeugt, das der Tonhöhe der Gitarre folgt.

Zusammen mit einem A-119 lässt sich der Grundstock für einen monophonen »Gitarrensynthesizer« nach Art des »External Signal Processor« des MS 20 (mit deutlich mehr Eingriffsmöglichkeiten) bauen.

Das VCO-Signal wird anschließend in einem Filter / VCA (hier ein A-101-2 Lowpass Gate) weiter verarbeitet. Die Lautstärke-Hüllkurve für den VCF / VCA wird mit Hilfe des A-119 aus dem Lautstärkeverlauf des ursprünglichen Eingangssignals gewonnen). Um das externe Audiosignal noch etwas besser für die PLL erkennbar zu machen, kann man – wie beim MS 20 – noch ein Hoch- und ein Tiefpassfilter zwischen A-119 und A-196 schalten.

Ein orientalischer Schlangenbeschwörer

Der Phasenkomparator Typ »3« reagiert sehr interessant bei mehrstimmigem (ganz leicht gegeneinander verstimmtem) externen Signal und stark geglätteter Steuerspannung: Die Frequenz schwingt beständig zwischen Grundfrequenz und der Frequenz der leichten Schwebung hin und her, das Ergebnis klingt dann ein wenig wie ein orientalischer Schlangenbeschwörer (es gibt ein sehr nettes Video auf YouTube, das einen ähnlichen Effekt demonstriert).

Ein Patch für orientalische Schlangenbeschwörer – die beiden VCOs auf Oktave »0« minimal gegeneinander verstimmen, PLL Range Schalter auf »mid«, »Offs.«-Regler etwa auf 3, Phase Comp »Type«-Schalter auf 3 und »Frequ.« im Low Pass zwischen 0 und 1. Ein wenig Fingerspitzengefühl braucht das Patch allerdings.

»Obertöne« erzeugen

Das interne VCO-Signal der PLL wird über einen Frequenzteiler eine oder mehrere Oktaven »zu niedrig« gestimmt, was sofort dazu führt, dass die PLL ihren »falsch angepassten« internen VCO entsprechend höher stimmt.

Ein sehr netter Tipp kommt von Doepfer selbst (aus der Anleitung zum A-196): Man kann mit der PLL auch eine Art »Obertöne« erzeugen, also einen zusätzlichen Ton, der im Gegensatz zu einem Frequenzteiler nicht 1 oder mehre Oktaven unter dem Original liegt, sondern z.B. 1 Oktave darüber.

Im Ergebnis bekommt man einen Ton, der der Frequenz des zugeführten A-110-1 folgt, aber eine oder mehrere Oktaven höher ist (und je nach Einstellung dabei auch kräftig »zwitschert und kreischt«). Da der PLL-interne VCO-Ausgang sowohl für den Frequenzteiler als auch für den Audioausgang benötigt wird, splittet man das Signal mit einem Multiple auf.

Technische Daten

Breite8 TE
Tiefe40 mm
Strombedarf40 mA (+12V) / 0 mA (-12V)