ARP 4023 VCF

ARPのVCF、4023について説明します。

回路図はこちら:

  http://www.arptech.synth.net/pdf/4023.pdf
  http://www.arptech.synth.net/40235/40235.pdf

見てわかるとおり、2次フィルタです。でもSallen-Key型ではありません。実はState-Variable型(状態変数型)フィルタの変形です。図に、状態変数型から、4023への変形例を示します。(図が間違っていたので修正しました。2006/02/13)

画像


このフィルタではフィードバックの量を減らすことにより、Resonance(Q)を強めています。ここがSallen-Key型と違うところです。

図の中で、「a」という係数のフィードバックパスがありますが、これはResonanceを上げたとき、確実に発振させるための正帰還だと思います。(2006/02/13 追記)

この図の最後の(d)における加減算器(図ではMixer)と積分器(図ではIntegrator)を合わせて、複数入力のある電圧制御積分器にすれば、4023の回路になります。

  http://www.arptech.synth.net/pdf/4023.pdf

4023では、複数入力の電圧制御積分器をOTA(3080)とFET(Q1, Q2)とLM301(Z2, Z4)で構成しています。OTAの使い方はとても普通なので説明しません。FETとLM301は、高入力インピーダンスのオペアンプになっています。FETのソースゲート間のバイアス分だけのオフセットがあるのですが、3080は出力の電圧と関係なく電流を出力することができるので、問題ありません。オフセットはフィルタ内部の負帰還によりキャンセルされてしまいます。

もし部品まで含めた回路コピーについてのこだわりがなければ、FETとLM301を合わせて、FET入力のオペアンプに置き換えることができます。当時はFET入力のオペアンプは高価だったので、このような回路の工夫をしたのだろうと思います。

この記事へのコメント

RJB
2006年02月10日 00:53
なるほど、CR1,CR2があるので、てっきり正帰還型かなって思ってました。
わが家のOdysseyは4075タイプなので、いずれ作ってみたいですね。
houshu
2006年02月12日 02:42
Odysseyは機種名は変わらないけど、フィルタのバリエーションがいろいろあるところが伝説を生んでいて、面白いところです。いろんなフィルタの中で、4023を作ったっていう話はあまり聞きません。何ででしょうね。
gan
2006年02月12日 13:12
こんにちは、いつも拝見させていただいています。回路の読み方の解説とても勉強になります。フィルタの説明図が最初いまいち理解できなかったので、ステートバリアブルフィルタの原理を古い参考書を引っ張り出してきて調べてみました。シンプルなのに設計の自由度が高そうですごいと思いました。あちこちの回路で使われているのも納得です。
ところで、回路を見ていてわからなかったのですが、アンチログ回路を二重化して持っているのは、何かわけがあるのでしょうか?1個の回路を Z1 と Z3 で共有してもなんとなく動くように思えますが、コストをかけても二重化するには何かメリットがあるのですよね。
あと、2枚目の図では端子10から2に戻して resonance になっていますが、これは負帰還ループのように思ってしまったのですが、これで共振がかかるのはなぜなんでしょう?(読み違い?)そう思いつつつらつら眺めてみると、10-2 と並行して入っているCR1, CR2 もなんとなくオーバーフローを防ぐリミッタのように思えてしまいます。やっぱり何か読み違ったかしら。
gan
2006年02月12日 13:22
本文をよく読んだら、フィードバック量を減らすことで resonance がかかると書かれていますね。よく読まずコメントしてしまい失礼しました。
houshu
2006年02月13日 05:57
>ganさん
コメントありがとうございます。

>アンチログ回路を二重化して持っているのは、
>何かわけがあるのでしょうか?
2つのOTAを同じ特性で動作させるためだと思います。Balance Trimという端子で、調整するようです。この調整が音に影響があるか、、と言われると、あまり無いと思います。

>これで共振がかかるのはなぜなんでしょう?
図が間違ってました。スミマセン。修正して追記しました。
gan
2006年02月14日 00:21
こんにちは。説明図のほうは気づきませんでした。あらためて説明図を見てみましたが、こうやってモデル化するのって動きがわかりやすくて良いですね。

> 2つのOTAを同じ特性で動作させるためだと思います。Balance
> Trimという端子で、調整するようです。この調整が音に影響が
> あるか、、と言われると、あまり無いと思います
なるほど。安定性のためなのですね。

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