디지털 제어 발진기

Digitally controlled oscillator

디지털 제어 발진기(DCO)는 신시사이저, 마이크로 컨트롤러 및 소프트웨어 정의 무선에 사용됩니다.이 이름은 "전압 제어 발진기"와 유사합니다. DCO는 초기 VCO 설계의 조정 안정성 한계를 극복하도록 설계되었습니다.

용어 혼선

"디지털 제어 발진기"라는 용어는 디지털-아날로그 변환기의 제어 신호에 의해 구동되는 전압 제어 발진기의 조합을 설명하는 데 사용되었으며[citation needed], 수치 제어 발진기를 설명하는 데도 가끔 사용됩니다.

이 문서는 특히 1980년대의[why?] 많은 신시사이저에 사용된 DCO에 대해 언급하고 있다.여기에는 Roland Juno-6, Juno-60, Juno-106, JX-3P, JX-8P 및 JX-10, Elka Synthex, Korg Poly-61, Overheim Matrix-6, Akai와 Kawai의 일부 악기, 그리고 최근 Rev08이 포함됩니다.

이전 VCO 설계와의 관계

전자음악용 전압제어 발진기의 대부분은 op-amp 인테그레이터 [1]구성에서 선형으로 충전되는 콘덴서에 기초하고 있습니다.콘덴서 전하가 특정 레벨에 도달하면 비교기에서 리셋 펄스를 생성하여 콘덴서를 방전하고 사이클을 다시 시작합니다.그러면 상승 램프(또는 톱니) 파형이 생성되며, 이러한 유형의 오실레이터 코어를 램프 코어라고 합니다.

일반적인 DCO 설계에서는 비교기 대신 8253 등의 프로그램 가능한 카운터 IC를 사용합니다.

이렇게 하면 사각파의 선두 에지를 사용하여 리셋 펄스를 도출하여 발진기의 램프 코어에 있는 캐패시터를 방전함으로써 안정적인 디지털 피치를 생성할 수 있습니다.

이력 컨텍스트

1980년대 초, 많은 제조업체들이 폴리폰 신시사이저를 생산하기 시작했습니다.당시의 VCO 설계는 여전히 튜닝 [2]안정성 측면에서 아쉬운 점이 있습니다.단음 신시사이저에서는 이것이 문제가 되었지만(일반적으로 3개 이하) 발진기의 수가 제한되어 있기 때문에 계측기의 튜닝을 유지하는 것은 관리 가능한 작업이었으며, 종종 전용 전면 패널 컨트롤을 사용하여 수행되었습니다.폴리포니의 등장으로, 관련된 발진기의 수가 훨씬 더 많아졌기 때문에 튜닝 문제가 악화되었고 비용이 증가했습니다(1977년의 야마하 CS-80이나[3] 1981년의 롤랜드[4] 주피터-8과 같은 8음성 악기에 16개 포함).따라서 저렴하고 안정적이며 안정적인 발진기 설계가 필요하게 되었습니다.이 문제를 다루는 엔지니어들은 당시 전자 장기에 사용된 주파수 분할 기술과 등장하기 시작한 마이크로프로세서 및 관련 칩을 살펴보고 DCO를 개발했습니다.

당시 DCO는 VCO의 불안정한 튜닝에 대한 개선으로 간주되었습니다.그러나 동일한 램프 코어와 제한된 파형의 범위를 공유했습니다.정교한 아날로그 웨이브쉐이핑이 [5]가능하지만, 직접 디지털 합성 같은 디지털 시스템의 더 큰 단순성과 임의 파형으로 인해 이후 대부분의 계측기는 완전히 디지털 오실레이터 설계를 채택하게 되었습니다.

작동

DCO는 외부 주파수 기준과 동기화된 VCO로 간주할 수 있습니다.이 경우 리셋 펄스를 참조합니다.이것들은 8253 칩과 같은 디지털 카운터에 의해 생산됩니다.카운터는 고주파 마스터 클럭(일반적으로 여러 MHz)의 펄스를 카운트하고 카운트가 미리 결정된 값에 도달하면 출력 상태를 전환하는 분주기 역할을 합니다.따라서 카운터 출력의 주파수는 카운트된 펄스 수로 정의할 수 있으며, 이는 필요한 주파수로 사각파를 생성합니다.이 사각파의 선행 에지는 발진기의 램프 코어에 있는 캐패시터를 방전하기 위한 재설정 펄스를 도출하는 데 사용됩니다.이렇게 하면 생성되는 램프 파형이 카운터 출력과 동일한 주파수를 갖게 됩니다.

설계에 관한 문제

주어진 캐패시터 충전 전류의 경우 출력 파형의 진폭이 주파수에 따라 선형적으로 감소합니다.음악적인 용어로, 이것은 한 옥타브 높은 파형이 진폭의 절반이라는 것을 의미합니다.발진기의 전체 범위에 걸쳐 일정한 진폭을 생성하려면 몇 가지 보정 방식을 사용해야 합니다.이는 카운터 리셋 값을 제어하는 동일한 마이크로프로세서에서 충전 전류를 제어함으로써 이루어지는 경우가 많습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Chamberlin, Hal (1985). "Basic Analog Modules, Voltage-Controlled Oscillator". Musical Applications of Microprocessors. section 6, p.181.
  2. ^ Russ, Martin (2004). "Early versus modern implementations". Sound Synthesis and Sampling. section 2.6.1, p.137.
  3. ^ 야마하 CS-80, Vintage Synth Explorer
  4. ^ 롤랜드 주피터 8, 빈티지 신스 익스플로러
  5. ^ STG Wavefolder, STG Soundlabs 웹 사이트