のこぎり波から三角波への変換プログラムで波形のバリエーションを増やすのは割と簡単ですが、アナログ回路で実現するにはそれなりの技が必要です。のこぎり波発生回路の2つです。WaveShaperを使って、これを元に波形のバリエーションを増やします。今回は、のこぎり波を三角波に変換するWaveShaperをシミュレートします。ダイオードで整流するものを検証します。±5Vp-pののこぎり波を入力して、VREFの電圧値を変化させてのこぎり波→三角波変換を行っています。アナログシンセサイザー自作入門」に回路の動作の説明がありますが、正直よくわかってません。この回路は、Moogによって設計されたそうです。Moogの恐ろしさを痛感しました。基本的にはトランジスタ1個で済むので節約できてありがたいのですが、デメリットもあります。入力の振幅や電源/VREFの電圧にシビアで、調整が必須です。過渡解析こちらは、入力波形の振幅が±1Vp-pでも三角波に変換できます。OPAMPを使っているので記事を読めば回路の動作はわかりやすいと思います。波形にギャップが発生していますが、これはダイオードのスイッチング速度によるようです。(部品なし)部品面(部品挿入)ハンダ面ミニルーターで穴あけ後、銅面にフラックスを塗ってからはんだ付けをはじめました。はんだ付けの感触は、ユニバーサル基板や業者に製造してもらったプリント基板ともまた違います。VIA以外の部分も銅面がむき出しでハンダが回ってしまうので、ちょっとしたコツが必要な感じです。足の短い部品は楽ですが、抵抗など足の長い部品の方がはんだ付けが面倒でした。はんだ付け作業にかかる時間は大幅に短縮できました。※ユニバーサル基板の場合は「はんだ付け」のみで延べ約12時間。プリント基板なので導通はしっかりしているので、はんだ付け後の検査はもう少し端折ってもよかったかも?それでも部品の挿入方向が逆なのが1箇所、ハンダ不良が1箇所みつかりました。入出力の測定かんたんに入出力波形を計測しました。プリント基板2019年6月11日火曜日Dフリップフロップを使った矩形波の分周(CD4013)Dフリップフロップを使った分周器で、矩形波のサブオシレーターとして使います。入出力の振幅を稼ぐために4000シリーズのCD4013を使いました。した矩形波に対して、1/2、1/4に分周された矩形波が出力されます。VREFは抵抗の分圧をボルテージフォロアで補強、電流源はJFETを使った可変電流源にして使いました。VREFの点の電位は+5Vになります。J1の電流を制限する抵抗R8の値は5kΩです。J1のドレインが負電位になると電流が流れなくなるため、J1のソースはGNDではなくVEEに接続しました。出力は±5Vp-pののこぎり波、J1(定電流源)のドレイン電流(Id(J1))は100uA弱で、のこぎり波リセット時に短いパルス電流が流れています。B35:DC/mAモード)を挿入して、出力波形の周波数を設定する電流を測定しました。(変動あり)Ic=101.2uA出力振幅は±5Vp-p程度、周波数は1kHz程度です。シミュレーションでは500Hz程度なので約2倍。誤差が大きい?定電流源のPOTを調節して、吸い込み電流を変えて電流対周波数のグラフをとってみました。直線的に比例していると思います。4658メモ:JFETを使った可変定電流源は、抵抗値に対してリニアに出力電流が変わるものだとばかり思っていましたが、どうも指数関数的な変化のようです。JFETのドレイン電流(ID)対ゲート・ソース電圧(VGS)のカーブに沿っている?(検証はしていません。2.0のVCOはのこぎり波を発生させるものです。VCO」で検索するといろいろ出てきますが、回路の説明としては「kassu2000」さんのがわかりやすい。過渡解析VREFは基準電位で、5Vに設定しています。C1が電荷を貯め込む発振の源です。電流源のI1に引っ張られてVc1の電位が徐々に下がっていきます。このVc1の電位は、U2の非反転増幅器を通してSAW_OUTからのこぎり波として出力されます。SAW_OUTの電位とGNDをU1周りのコンパレーターで比較して、Q1をONすることによって一瞬C1の両端が短絡されます。C1の両端が短絡することで貯め込んだ電荷が開放され、Vc1の電位がVREFに戻ります。過渡解析Vb1(青色の線)がLowになったときQ1がONして、Vc1(緑色の線)がVREFに戻ります。波形の中点を決めるバイアスの役割を担っています。その結果GNDを中心とした±5Vp-pののこぎり波がSAW_OUTから出力されます。U1のプラス側に入力される波形はこんな感じです。(GNDと比較される)過渡解析C2はU1まわりのコンパレーターが素早く切り替わって発振してしまうのを抑止します。過渡解析コンパレーターの出力(青色の線)が激しく切り替わって、まともな出力(緑色の線)になりません。過渡解析こちらも同じように電流源I1でC1を充電し、Vs1の電位を徐々にさげていき、U2のボルテージフォロアでバッファリングし、SAW_OUTに出力します。SAW_OUTがU1まわりのコンパレーターの非反転入力に入力し、反転入力のGNDと比較してQ1をOFFします。Q1がOFFした瞬間J1がONし、C1が放電されます。この回路では、GNDから+1.4V程度ののこぎり波が出力されます。VCO2019年6月4日火曜日アクティブLPFと積分器の違いローパスフィルタと積分器は兄弟みたいなものですが、決定的な違いがあります。時定数がかかっているかいないかです。シミュレーション1kHz/2Vp-pの矩形波を入力して応答をシミューレーションしました。一次LPF抵抗とコンデンサを使ったパッシブLPFです。[kHz]過渡解析アクティブ一次LPFRCフィルタのような特性で増幅率も設定可です。積分器リニアに積分される回路です。積分を数値として扱うなら、時定数がかかっていない「積分器」が一番正確です。「音」という自然現象はそれほどきっちりしていなく、場合によっては、時定数のかかったぬるい波形の方が味があったりすると思います。回路図アクティブ一次LPFの帰還抵抗を外した形です。.tranコマンドにstartupオプションを付けてシミューレーションしています。出力が正電源側に張り付きます。これは実験でも同じような結果になりました。ch2:OUT入力の矩形波がビビっているのはSQR_FGの出力の駆動力不足です。←AVRのGPIO出力を300ΩのPOTで分圧している。ch2:OUTシミューレーションと同じように出力が正電源側に張り付いています。ch2:OUT矩形波が積分されてリニアな三角波が出力されます。この場合、以下のようなアクティブ一次LPFになります。