Modulární analogový syntezátor Z. Hoška

Modulární analogový syntezátor Z. Hoška

Je až neuvěřitelné, že se mezi námi stále nachází lidé schopní tvořit a vyrábět vlastní konstrukce elektronických (vlastně jakýchkoliv) nástrojů. Koupit se dá prakticky cokoliv a pokud nemáte vyloženě specifické požadavky, musí to, co se nabízí uspokojit. O to větším potěšením mi je představit Vám další úžasnou práci Zdeňka Hoška, kterému děkuji za ochotu sdílet s námi své zkušenosti!

V tomto trochu obsáhlejším článku se můžete podívat na pár mých postřehů ze stavby modulárního analogového syntezátoru. Přidávám také pár obecných pojednání z oblasti této techniky. Budu rád, když se třeba najdou další zájemci o takovéto nástroje, kteří si pak třeba něco podobného postaví a tím obohatí tuto komunitu. V mém případě jsme stavbu tohoto nástroje s kolegou připravovali několik let. Dnes, když je nástroj téměř hotový, mohu konstatovat, že až tak jednoduché to nebylo. Nástroj není sice velikostí příliš rozsáhlý, ale práce na něm přesto s různými přestávkami představovala desítky hodin práce v různých oblastech technické tvořivosti a na ni návazných prací. Zejména bylo nutné zvolit vhodnou koncepci nástroje, což znamenalo vyhledat a nastudovat spoustu dostupné literatury, kterou pro informaci též uvádím. Dále pak vybrat z různých řešení ta nejlepší zapojení modulů a ty následně realizovat. Znamenalo to ale také, věnovat stavbě hodně času a možná i peněz. Zejména ale mít vůli vše dokončit, což nebylo vždy až tak jednoduché. Bylo také nutné navrhnout a nechat zhotovit ke všem modulům desky s plošnými spoji, neboť ty k dispozici nebyly. Následně udělat seznamy a nakoupit u různých prodejců stovky rozličných součástek, také vyvrtat stovky otvorů na deskách s plošnými spoji a tyto osadit, dále pak navrhnout a smontovat panely a vše propojit. Všechny moduly pak usadit do skříně, oživit a nastavit. I zde to nebylo vždy snadné a bylo nutné provézt různé úpravy. Také bylo nutné realizovat spoustu mechanických prací při výrobě skříně, návrhu panelů vč. jejich popisů a zhotovení. To vše bylo provedeno s odstupem několika let. Dnes, když je tedy konečně vše hotové a nástroj je funkční, zbývají jen dílčí dokončovací práce a definitivní nastavení, které popíšu dále v článku. Na tento nástroj pak navazuje ještě 16-ti stopý sequencer-quantizer, který bude umístěn nad základní skříní a je v současné době před dokončením. Dále také bude možné tento syntezátor rozšířit o další moduly (viz níže), které mohou být umístěny v podobné skříni.

Historie syntezátorů

Zde opravdu jen velice stručně, neboť tato tematika je velmi rozsáhlá a na webu lze nalézt mnoho dalších historických faktů. Princip tvorby tónů pomocí napěťového řízení vynalezl kolem roku 1970 Robert MOOG, ale podílely se na něm v té době i další firmy např. Buchla. Pěkný dokument o legendárním konstruktérovi elektronických nástrojů byl natočen v roce 2004 pod názvem „MOOG“ a ukazuje některé zajímavé momenty z vývoje jeho nástrojů. Nejznámějším nástrojem z produkce této firmy je jistě světově známý syntezátor MINIMOOG, který obsahuje sice základní, ale přesto dostačující moduly pro hru a tvorbu syntetických zvuků. Dnes je tento nástroj stále vysoce ceněn a jsou vyráběny i jeho moderní klony. Firma ale vyráběla i rozsáhlé a složité modulární systémy vč. různých doplňkových zařízení. Postupně tento princip napěťového řízení převzalo a začalo používat mnoho dalších světových výrobců a dnes je již standardem ve výrobě analogových nástrojů. Z té doby to byl dále třeba modulární syntezátor ARP 2500, později ARP 2600 od stejnojmenné firmy a další. Co se týká současnosti, tak dnes není problém zakoupit si různé hotové a již nastavené moduly. Ty si pak můžete jen osadit do hotové skříně a začít hrát. Různé moduly pro modulární syntezátory vyrábí např. německá firma Doepfer, ale i mnoho dalších. Další poznatky o historii těchto nástrojů lze pak třeba nalézt v různých pojednáních na webu, nebo v dostupné literatuře.

U nás se vývojem syntezátorů zabýval v 70-tých létech VÚRT. Zde byly zhotoveny do fáze prototypů syntezátory „ČÍSLIZVUK“ a „ANTARES 1 a 2“. Detailní pojednání o nich lze třeba nalézt v níže uvedené literatuře ale i zde na webu. Dále také v pěkném dokumentu s konstruktéry těchto nástrojů, který byl natočen v Českém rozhlase pod názvem „Návrat na planetu Antares“ v roce 2022. Bohužel tyto syntezátory se do výroby nedostaly a to ke škodě veřejnosti. Samozřejmostí je, že v tomto případě se nejednalo o modulární syntezátory. Zajímavý dokument z naší současnosti, týkající se stavby amatérských syntezátorů a hry na ně, je dokument z roku 2018 vysílaný v české televizi pod názvem „Rytíři bastlíři“. Doporučuji zhlédnout a je zřejmé, že i u nás je komunita lidí např. pod Bastl Instruments, kteří se stavbou těchto nástrojů a problematikou modulárních syntezátorů zabývají. Pro vážné zájemce, kteří nemají možnost se stavbě věnovat, bude samozřejmě jednodušší koupit raději nějaký malý nástroj třeba na bázi Minimoogu. Ten pak bude ovládaný přes MIDI klávesnici a poskytne vám tak spoustu příležitostí jak se hudebně realizovat. Takovým nástrojem je třeba „Model D“ od firmy BEHRINGER. Možná bych dnes také zvolil tuto cestu, nebo si postavil jen malý jednoduchý syntezátor. Ten je pro pódiovou hru i výhodnější, lépe ovladatelný a bez nutnosti propojování modulů pomocí kabelů. Velké modulární syntetizéry používaly při tvorbě syntetické hudby např. Keith Emerson z ELP, Rick Wakemann z YES, Tangerine Dream a další. Amatérské konstrukce těchto modulárních nástrojů a hru na ně pak najdete také na webu.

U syntezátorů postavených na analogové technice již zřejmě nelze vymyslet nic převratného, a proto jsem i já zvolil osvědčená a běžně dostupná zapojení modulů z webu. Rozhodování ale i tak nebylo jednoduché např. v oblasti zapojení modulů VCO, které jsou pro funkci syntezátorů rozhodující a kde je důležitá zejména stabilita kmitočtu. Pro stavbu byla tedy vybrána zapojení s moderními a dostupnými součástkami, které splňují náročné podmínky třeba na šum a stabilitu ladění při různých teplotách prostředí. S kvalitními hotovými moduly pak můžeme imitovat třeba různé klasické nástroje. Také s pomocí polyfonního MIDI modulu, můžeme hrát třeba i akordy, což není až tak běžná věc u monofonních syntezátorů.

Koncepce nástroje a funkce obvodů

Mojí snahou bylo navrhnout nástroj s moduly, který bude relativně malý, přenositelný, ale současně dobře ovladatelný tj. s optimálními ovládacími prvky. Jisté je, že konstrukci by prospěly konektory jack 6,3, ale na ty jaksi již nezbylo v panelech místo. Ovládání je ale přijatelné, intuitivní a popisy panelů odpovídají názvosloví používané v technice syntezátorů. Další snahou bylo vyřešit jednoduchou a snadno výrobně opakovatelnou mechanickou konstrukci panelů a celé skříně. To se snad podařilo a výroba není až tak složitá. Dalším požadavkem bylo použití jednostranných desek s plošnými spoji s ohledem na vyloučení prokovů a složitější tvorbu těchto desek v programu, to bylo také ve finále realizováno. Důležitý byl rovněž výběr vhodných součástek dostupných zejména na našem trhu. Koncepčně vybrat vhodné zapojení jednotlivých modulů také nebylo rozhodně jednoduché. Výběr ale sleduje běžné moduly používané v syntezátorech. Základními moduly v tomto nástroji jsou 3x VCO, VCF, VCA, MIXER a pomocné moduly ADSR, LFO, NOISE a další. Základní moduly jsou propojené také interně a lze je tedy provozovat bez vnějších kabelů. Při externím řízení jsou pak výstupní potenciometry modulů staženy na minimum a je možné použít vnější napěťové řízení za pomoci propojovacích kabelů. K propojení modulů jsem z rozměrových důvodů použil konektory jack 3,5´ se stíněným kabelem ukostřeným na jedné straně. Zejména pro napěťové ovládání modulů budou ale zhotoveny i barevné kabely. Modulární nástroje tohoto typu obsahují různorodé stavební moduly, což umožňuje nástroj libovolně rozšiřovat až třeba do velkých rozsáhlých celků. Zde byly zvoleny základní moduly používané v syntezátorech a běžné pro tvorbu zvuku. Tyto moduly byly dále doplněny dalšími, pomocí kterých lze docilovat nejrůznějších třeba i ne zcela běžných zvuků (např. Ring modulátor, Digital delay, ADSR delay, LFO delay apod.). Moduly jsou řízené napětím CV ( Control Voltage ) 0-10V a spouštěcím napětím GATE 0-5V.

Základní skříň

V základním provedení byly použity následující moduly:

VCO (3x) (Voltage Controlled Oscilator) – napěťově řízený oscilátor

Je základním modulem pro tvorbu tónů a to na základě převodu napětí na frekvenci. Dnes běžně stanovená norma určuje napěťové řízení v rozsahu 1V/okt tzn., že zvýšením napětí vždy o 1V se kmitočet oscilátoru zvyšuje dvojnásobně. Z tohoto důvodu musí být obvody VCO teplotně stabilní, aby bylo zajištěno ladění prakticky třeba od 20Hz do 10 kHz. V zapojení jsou použity přesné operační zesilovače typu OPA2134 a OPA2277, dále obvod CA3046 v převodníku napětí - proud, kterým je řízený oscilátor VCO. V obvodu přepínání oktáv jsou třeba použity přesné odpory s tolerancí menší než 0,1%. Rozhodující je ale právě teplotní stabilita při převodu lineárního napětí na exponenciální. Aby byla zajištěna tato dobrá stabilita a nezávislost na teplotě, je v tomto řešení použitý IO CA3046, což je tranzistorové pole s tranzistory na jednom substrátu. Část tranzistorů je pak využitá jako předehřev obvodu na teplotu kolem 40 st, čímž je zajištěna i vyšší stabilita převodníku. Tyto obvody jsou stále vyráběny a je možné použít i provedení SMD. Aby nedocházelo k rozladění mezi jednotlivými VCO, musí být tedy tyto obvody vysoce teplotně stabilní. Kmitočet se přepíná po oktávách a dolaďuje jemně potenciometrem. Myslím si, že v případě tohoto řešení se dostatečnou stabilitu podařilo zajistit. Vhodné je též jako potenciometry pro doladění použít třeba cermetové provedení s dobrou teplotní stabilitou. Jiným řešením může být třeba v převodníku napětí - proud použití obvodu LM394 (uA726, MAT03), což je dvojice tranzistorů na jednom substrátu a teplotně závislého rezistoru ve zpětné vazbě na tento obvod. Toto je docela časté řešení VCO v mnoha syntezátorech. Bohužel ale tyto rezistory jsou u nás hůře dostupné. Další použité prvky v modulu jsou patrné z foto. Na výstupu VCO je tedy k dispozici pilový signál s plným spektrem harmonických tónů, na který navazují tvarovače signálu s výstupem sinus, trojúhelník, obdélník a obdélník s nastavitelnou střídou (PW - Pulse Width) event. další. Kmitočet je indikován diodami LED. Na vstupy můžeme též zavádět různá modulační napětí. Z výstupu pokračuje signál na modul VCF, nebo na jiné moduly dle propojení kabely. S ohledem na možnost modulu MIDI ovládat až čtyři VCO a hrát tedy akordicky čtyři tóny současně, může být zajímavé připojení i dalšího modulu VCO.

VCF 24 dB (Voltage Controlled filter 24dB) – napěťově řízený filtr 24dB

Tento modul využívá moderní zapojení s integrovanými obvody OTA LM13700. V sériovém zapojení s modulem VCF 12dB můžeme pak třeba dosáhnout strmosti filtrů až 36 dB/okt. Současně lze modul používat jako dolní propust (LP) nebo horní propust (HP) s možností přepínání strmosti filtru 6,12,18 a 24dB.

VCF 24 dB MOOG (Voltage Controlled Filter 24dB MOOG) – napěťově řízený filtr 24dB MOOG

Filtr typu MOOG s nastavením rezonance filtru. Obsahuje klasický tranzistorový MOOG žebříček se zpětnou vazbou na výstupu, která zajišťuje stabilní a vyrovnané zvukové poměry na výstupu. Oproti běžnému zapojení filtru MOOG kde je pouze výstup se strmostí 24 dB/okt, je zde možné přepínat filtr se strmostí 6,12,18 a 24dB a vyvádět tedy signál dle potřeby z těchto výstupů.

VCF 12 dB (Volage Controlled Filter 12dB) – napěťově řízený filtr 12dB

Je zde též použitý obvod LM13700. Modul je svojí velikostí záměnný za modul VCF 24 dB a umožňuje přepínat filtr v režimu dolní propusti (LP), pásmové propusti (BP) a horní propusti (HP).

VCA (Voltage Controlled Amplifier) – napěťově řízený zesilovač

Je též použitý obvod OTA LM13700, který umožňuje ruční a napěťové řízení a tím otevření zvukové cesty proudem řízeného IO. Modul lze ovládat napěťově pomocí externích vstupů např. z modulu LFO, ADSR, nebo je možné ovládání pomocí nožního pedálu.

MIXER COM – výstupní slučovací modul

Obsahuje čtyři vstupy + jeden interní a dále korektor výšek, středů a basů. Jsou zde dále výstupní konektory syntetizéru. Je osazený běžnými nízkošumovými IO např. NE5532.

MIXER – slučovací zesilovač

Jedná se o jednoduchý modul pro slučování audio signálů, ale též napěťových úrovní tzn., že cesty nejsou blokované kondenzátory.

EG (Envelope Generátor) – obálkový generátor

Pomocí tohoto modulu modulu můžeme generovat tvary obálek ADSR (A-Attack-náběh, D-Decay-pokles, S-Sustain-držení, R-Release-uvolnění).

Modul je použitelný pro generování napěťové obálky pro VCF, VCA ale i dalších modulů. Na výstupu je dle nastavení potenciometrů napětí 0-5V v různých časových prodlevách. Obsahuje běžné tranzistory a IO.

EG-D (Envelope Generator-Delay) – obálkový generátor-prodloužení

Modul pro generování tvaru obálek ADSR Delay vč. opakování a prodloužení napěťových úrovní.

Je použitelný pro moduly VCF a VCA vč. prodloužení a opakování některých parametrů (repeat) těchto obálek

LFO (Low Frequency Oscillators) - dvojitý generátor modulačních signálů cca 2- 20Hz

Využívá se pro modulování VCO, VCF, VCA nebo i modulu DELAY. Na výstupu je k dispozici signál trojúhelník, pila, obdélník. Je osazený běžnými IO s indikací pomocí LED

VCD LFO (Voltage Controlled Delay LFO) – napěťově řízený LFO se zpožděním modulace.

Lze využívat jako běžné LFO, ale také umožňuje plynulý náběh modulace od nuly do maxima podle nastavení, někdy označované též jako zpěvné vibráto a to zejména pro modulaci VCO.

NOISE – šumový generátor

Generátor bílého, barevného a náhodného šumu pro tvorbu speciálních efektů (bicí, zvuky moře apod.)

RING MODULATOR – kruhový modulátor

Modul na bázi obvodu LM1496 umožňující slučování dvou zvukových kanálů např. ze dvou VCO a tím tvorbu speciálních rozdílových zvuků na výstupu.

PHASER – fázovací článek

Přepínatelný modul mezi 4-mi až 8-mi stupni. Je zde též použitý obvod LM13700, s jehož pomocí lze dosáhnout tzv. „jevu hřebenového filtru“ vytvářeného ve fázovacích článcích řazených za sebou. Tím lze pak docílit typické přelévání zvuku při různém nastavení taktovacího kmitočtu a zpětné vazby.

DELAY Digital – digitální zpoždění

Digitální zpožďovací modul s obvodem PT2399. Umožňuje napěťové nebo ručně řízené zpoždění signálů (Echo cca do 300 msec, Delay cca do 2sec) vč. opakování (Feedback až do ztracení signálu). Modul lze rovněž napěťově ovládat.

MIDI CV-GATE – MIDI převodník signálů na napětí CV a ovládací signál GATE

Modul zajišťuje převod MIDI signálů z klávesnice na signály CV a GATE. Obsahuje procesor PIC16F88 a 12-ti bitové převodníky MCP4822. Toto řešení dává přesnější napěťové výstupy než mnohé konstrukce s 8-mi bitovými převodníky. Program umožňuje také přepínání funkcí pro hru v monofonním nebo až čtyřhlasém polyfonním režimu.

PORTAMENTO (Glissando) – klouzání, přechodový modul

Modul umožňující plynulé klouzání tónů mezi stiskem dvou kláves (GLIDE-klouzání). Nastavením potenciometru od nuly do maxima lze docílit různý čas náběhu a doběhu mezi těmito tóny. Modul je umístěn na dolním panelu skříně.

POWER - napájecí síťový modul (transformátor + stabilizátory)

Obsahuje transformátor cca 100VA a stabilizátory +-15V s žebrovanými chladiči. Umožňuje odběr proudu až 3A na větev s ohledem na použití výkonových integrovaných stabilizátorů napětí. Umístěna je zde i indikace funkce pomocí LED. Modul je umístěn v dolní části skříně.

DISTRIBUTOR – rozvodná deska

Zajišťuje rozvod hlavních napájecích napětí +-15V a ovládacích signálů CV, GATE do jednotlivých modulů pomocí plochých kabelů připojených na 10-ti pólové konektory. Deska je umístěna v dolní části skříně.

KEYBOARD - klávesnice

Připojit můžeme běžnou tří nebo čtyřoktávovou klávesnici a to přes MIDI modul pomocí pětikolíkového konektoru. Použil jsem klávesnici Roland PC200, která je čtyřoktávová a vše funguje bez problému. Původně byl syntetizér koncipován pro analogovou klávesnici s výstupy CV a GATE (3 okt keyboard scaning s DA převodníkem nebo klávesnici s rezistorovým žebříčkem a klasickými kontakty), pro kterou je rovněž připravený vstupní konektor. Po doplnění o modul MIDI mám tak dvě možnosti v ovládání syntezátoru. Možné je také použití některé z klávesnic např. od firmy ARTURIA, které poskytují na výstupu přímo napětí CV a GATE, se kterým lze pak přímo ovládat modul PORTAMENTO nebo samotné VCO. Tyto klávesnice obsahují i zajímavé funkce sequenceru a lze tak zapisovat noty přímo do paměti, které pak můžeme okamžitě přehrávat vč. rychlého přepisu.

Rozšiŕující skříň 1

Modulární syntezátor je možné libovolně rozšiřovat s pomocí dalších modulů, které mohou být umístěny v nástavné rozšiřující skříni. Zatím jsou zvažovány následující moduly.

TUNING – ladění

Krystalem řízený modul pro ladění syntetizéru zejména na 440Hz s možností přepínání tónů v rozsahu 55, 110, 220, 440, 880Hz a 1760kHz. Tento modul je hotový, oživený a lze ho použít např. při nastavování VCO nebo ladění základního tónu 440Hz.

DIVIDER – oktávový dělič

Modul umožňující dělit obdélníkové kmitočty VCO. Poskytuje výstupy varhanních stop 2´,4´,8´,16´ různě hlasově kombinovatelné pomocí potenciometrů. Obsahuje děličky dvěma typu CMOS a pokud jsou tyto obvody zapojeny ke každému z výstupů VCO, při nastavení polyfonie v MIDI modulu, můžeme mít na výstupu syntezátoru třeba až čtyřstopé varhany. Podle počtu VCO můžeme hrát s MIDI modulem až čtyři tóny současně.

RFM (Resonant filter modul) – rezonanční filtr.

Umožňuje nastavit rezonanční pásma jednotlivých sólových tónů zhruba v pásmu 60-2300Hz a též tato pásma zvýraznit. Modul je vhodný zejména pro hru na sólové nástroje jako např. fagot, trubka, klarinet, flétna, string apod. Tyto filtry je možné využívat jednotlivě nebo zapojit třeba až tři paralelně a tím zvýraznit rezonanci určitých pásmem zvuku podle zvoleného nástroje.

CHORUS-FLANGER – zpoždění se zpětnou vazbou

Modul umožňující zpoždění zvuků cca do 51 msec a tím vytváření zvuků typu string. Lze použít různé zpožďovací obvody např. TDA1022 nebo lépe dostupné obvody MN3207. Zajímavé je též využití tzv. trojfázového chorusu na výstupu syntezátoru.

Rozšiřující skříň 2

16 STEP SEQUENCER-QUANTIZER - 16-tistopý sequencer-quantizer)

Pomocí tohoto relativně složitého modulu lze ovládat VCO syntezátoru až v 16-ti krocích s různým výškovým nastavením tónů (sequencer). Současně v rámci těchto nastavitelných kroků lze jednotlivé tóny prodlužovat nebo zkracovat na 1/2,3/4,1/8,1/16 kroky (quantizer). Zvuk pak není na výstupu jednotvárný (strojový) a lze vytvářet zajímavější kreace. Jedná se o klasické zapojení s pomocí IO a tranzistorů. Dnes se v těchto modulech používá ale spíše procesorová technika, kde je zápis tónů do paměti prováděn pomocí klávesnice a je ho možné okamžitě vyvolávat a přepisovat. Takto je to řešené např. u již zmíněných klávesnic firmy ARTURIA, kde na výstupu máme přímo ovládací napětí pro VCO s příslušnými napěťovými sequencemi a není tedy nutné používat MIDI převodník. Modul bude součástí další samostatné skříně a umožňuje připojení na VCO. Konstrukce bude popsána v samostatném článku.

Popis zapojení

Zapojení jednotlivých modulů zde nebudu popisovat. Zájemci o tuto problematiku najdou spoustu inspirace na webu a v dostupné literatuře. Odtud jsem ostatně čerpal i já, přestože spousta modulů byla nakonec řešena individuálně a různě upravena a to včetně mého řešení mechaniky modulů a skříně.

Stavba nástroje

Stavba modulárního syntezátoru rozhodně není jednoduchá záležitost. Vyžaduje množství práce a zkušeností v různých oborech. I když se tyto nástroje stále amatérsky staví, možná lepší je pro méně technicky zdatné zájemce zakoupit si profesionálně vyrobené moduly popř. i hotovou skříň. Výrobou různých již nastavených modulů se stále zabývá mnoho firem ve světě. Takto lze rychle postavit zajímavý nástroj, který lze i libovolně rozšiřovat a přitom se lze i spoustu nových věcí z tohoto oboru při stavbě naučit. Já jako amatér elektronik, kterého tato problematika zajímá, jsem ale zvolil cestu komplexního zhotovení skříně a modulů v domácích podmínkách. Mohu také říci, že jsem tím proniknul do mnoha dalších oborů, které byly při stavbě nutné. Už jenom stavba skříně a modulů vyžaduje mít k dispozici různé stroje či nástroje na obrábění kovových materiálů. Stavba rovněž vyžaduje mít k dispozici poměrně rozsáhlé vybavení elektrotechnické dílny třeba v oblasti pájení nebo i dobré vybavení měřícími přístroji pro měření na modulech nebo při oživování nástroje.

Použité materiály a součástky

Jednotlivé moduly mého nástroje rozměrově neodpovídají žádné normě. Velikost byla zvolena s ohledem na již dané rozměry úchytných prvků a s předpokladem zhotovení dalších modulů též v domácích podmínkách. Malé moduly mají rozměr 120x72 mm a velké 240x72 mm. Jsou zhotoveny z Al plechu tl. 1,5mm a na opracované panely jsou nalepeny laminované papírové štítky zhotovené v programu Front Designer od firmy ELVO Plzeň. Tímto bylo dosaženo profesionálního vzhledu panelů. Pro jednoduchost bylo zvoleno černobílé provedení panelů, i když třeba barevné provedení stupnic je také možné. Efektní může být ale i provedení panelů v černé barvě. Osazené desky jsou montovány pomocí šroubů a matic přes distanční sloupky na Al úhelníky a celý komplet pak dále na panel. Tím je zajištěna jednoduchá a opakující se montáž. Pro zlepšení odstupu hluku mezi moduly je možné umístit ze strany plošných spojů krycí železné stínící plechy o velikosti desek. Propojení přepínačů, konektorů a potenciometrů je provedeno různobarevnými vodiči. Napájení +- 15V a ovládání některých modulů signály CV a GATE je zajištěno plochými vodiči s konektory na obou stranách. Desky s plošnými spoji byly navrženy v programu Sprint Layout rovněž od firmy ELVO Plzeň. Práce to nebyla jednoduchá, neboť všechny desky bylo nutné nově navrhnout v tomto programu a to jen podle schématu. Při dodržení určitých pravidel pro návrh desek s plošnými spoji však získáte postupně určitou rutinu a práce pak postupuje rychle a intuitivně. Hotové a seřízené moduly jsou montovány do skříně na Al profily s drážkou T pomocí čtyř šroubů M3. V drážkách jsou volně pohyblivé čtvercové matice M3, kterými jsou moduly pevně přitaženy k profilu. Výměna modulů je takto velmi jednoduchá a je možné je i rychle zaměnit. Nosné vodorovné profily jsou uchyceny na svislé profily a ty jsou přišroubovány na boky skříně zhotovené olemovanou dřevotřískou. V dolní části skříně je pak na plechu umístěný robustní transformátor cca 100VA a dále nastavitelný stabilizátor napětí +- 15V s možností odběru proudu až 3A v každé větvi. Chlazení stabilizátorů zajišťují žebrované chladiče. Napájecí napětí je dále přiváděno na distribuční desku s konektory pro ploché vodiče, ze kterých se pak napájejí jednotlivé moduly. V dolní části skříně je pak umístěn na celkovém panelu síťový vypínač s indikací LED a modul PORTAMENTO. Jsou zde i vstupy s možností volby připojení přes MIDI nebo alternativně analogové klávesnice. V zadní části skříně je pak umístěna zástrčka pro napájecí kabel 230V a pojistka. Celkový rozměr skříně je 480x580x240 mm a přenášení je jednoduše možné pomocí úchytů na boku. Další rozšiřující skříň nebo skříň sequenceru může být umístěna na horní plochu základní skříně.

Nastavení a kalibrace

Nebudu zde rozebírat přesný postup nastavení jednotlivých modulů. Na to jsou stanoveny různé postupy. Důležitá je kontrola napěťových parametrů zejména na IO, která se provádí na jednotlivých součástkách v modulech. Vzhledem k rozsáhlosti systému se postupuje od napájecího zdroje postupným připojování jednotlivých samostatně oživených a zkalibrovaných modulů. Nejdůležitější je ale pro správnou funkci nástroje přesné naladění VCO. Bez naladění by nebylo možné používat syntetizér v součinnosti s jinými nástroji. Určité rozladění v rozsahu několika centů je však i potřebné, neboť získáme efekt chorus, kdy zvuk nebude až tak jednotvárný a to i s ohledem na větší počet VCO. Na nastavení VCO existují různé postupy a je nutné mít k dispozici stabilizovaný zdroj, multimetr s indikací alespoň na 4 místa nebo lepší. Dále osciloskop pro nastavování tvarů výstupních signálů, generátor tvarových signálů, sledovač signálu popř. přípravky s výstupním napětím o odstupu 1V nebo krystalový generátor s možností přesného nastavení kmitočtu v několika oktávách. Osvědčil se i čítač pro přesné nastavení kmitočtu. S ohledem na samostatné nastavení modulů je oživení celého nástroje i vzhledem k jeho rozsáhlosti poměrně jednoduché. Nefunkčnost některých modulů zapříčinila pouze nedokonalost při pájení mnoha stovek pájecích bodů – tzv. studené spoje. Vše se ale při znalosti funkcí jednotlivých modulů podařilo nakonec po proměření zprovoznit.

Zvuk

S tímto nástrojem lze hrát libovolné melodie v mono nebo poly režimu. Zvukově je při použití základních modulů srovnatelný s MINIMOOGEM a to díky tomu, že je zde použitý klon VCF z tohoto nástroje. Pomocí rozšiřujících modulů pak můžeme tvořit nepřeberné množství dalších rozličných různě zabarvených zvuků od ostrých po kulaté. Zvuky lze též individuelně modulovat, zpožďovat a vytvářet zajímavé zvukové kreace s pomocí VCF filtrů. Nástroj může být vhodný třeba při tvorbě filmové hudby nebo při individuelní hře. Samozřejmě pro hru na pódiu může být použití složitější, ale díky možnosti vnitřního propojení modulů je i pro takovou to hru tento nástroj použitelný a dobře ovladatelný. Snad najde uplatnění i při mém amatérském hraní a to ve spojení se zvuky varhan. Ostatně mě ale vždy spíše zajímalo technické provedení těchto nástrojů.

Literatura-web

Některé knižní tituly zabývající se popisy a problematikou syntezátorů:

[1] C.Chapman – FORMANT-Musik synthesizer (1978)

[2] M.F.P.Eigner – FORMANT-Musik synthesizer erwaiterungen (1981)

[3] Hans-Joachim Helmstedt – FORMANT-Pro (2000)

[4] Helmuth Tünker – Electronic-Pianos und Synthesizer (1979)

[5] Barry Klein – Electronic Music Circuits (1982)

[6] Viktor Kotrubenko – Tajemství syntezátorů (1988)

[7] Milan Guštar – Elektrofony část II – elektronické nástroje (2008)

[8] H.Tunker,G.Engel – Moderne Musikelektronik (1989)

Některé webové stránky zabývající se stavbou syntezátorů:

[1] Haraldswerk.de – různá schémata použitelná pro amatérskou stavbu modulárního syntezátoru

[2] Musicfromouterspace.com – komplexní schémata vč. desek a řešení modulárního syntezátoru

[3] Yusynth.net/Modular – různé zajímavé moduly

[4] Youtube.com (po zadání „modular synthesizer“ do vyhledávače

Některé časopisy k inspiraci:

Zahraniční časopisy

[1] Electronic Today, ETI, Everyday Electronics, Elektor, Practical Electronic, SYNmag a další

České časopisy

[1] Rozhlasová a televizní technika – Zvukový syntezátor číslizvuk (1/1979)

[2] Rozhlasová a televizní technika – Hudební syntezátory VÚRT (3-4/1979)

[3] Rozhlasová a televizní technika – Hudební syntezátor ANTARES 2 (2/1981)

[4] Amatérské radio – Kytarový syntezátor (1/1986)

[5] Amatérské radio – Klávesový syntezátor (12/1986)

[6] Amatérské radio – Syntezátor TEM-mini (4,5,6/2018)

Stavba různých konstrukcí syntezátorů je popisována v nejrůznějších světových časopisech od 70.tých let a to včetně schémat a desek s plošnými spoji. Některé konstrukce byly uveřejněny i v polských a maďarských časopisech. Zajímavá, dobře propracovaná a ověřená konstrukce byla uveřejňována v několika číslech časopisu Elektor v roce 1978 a to pod názvem FORMANT. V českých časopisech zabývajících se elektronikou toho o stavbě elektronických syntezátorů bohužel mnoho nenajdete.

Bylo uveřejněno jen několik konstrukcí v časopisu AR. Dále jsou na webu k dispozici některé studijní práce zabývající se ale spíše teoreticky touto problematikou. Nezbývá tedy než hledat komplexní řešení v zahraničních časopisech, kde si snad každý najde to své řešení syntezátoru. Tak tomu bylo ostatně i v mém případě. Na dalších fotografiích naleznete mé řešení modulárního syntezátoru, který jsem realizoval pod názvem „HT-Synth 2020“.