Oscilador controlado digitalmente

Un oscilador controlado digitalmente ( DCO) se utiliza en sintetizadores , microcontroladores y radios definidas por software . Su nombre es análogo al de " oscilador controlado por voltaje ". Los DCO se diseñaron para superar las limitaciones de estabilidad de sintonización de los primeros diseños de VCO.

El término "oscilador controlado digitalmente" se ha utilizado para describir la combinación de un oscilador controlado por voltaje accionado por una señal de control de un convertidor digital-analógico , y por separado para describir osciladores controlados numéricamente .

Este artículo se refiere específicamente a los DCO utilizados en muchos sintetizadores de la década de 1980. Estos incluyen el Roland Juno-6, Juno-60 , Juno-106 , JX-3P , JX-8P y JX-10 , el Elka Synthex , el Oberheim Matrix-6 , algunos instrumentos de Akai y Kawai , y el reciente Prophet '08 y su sucesor Rev2 de Dave Smith Instruments .

Un DCO es, en esencia, un VCO sincronizado con una referencia de frecuencia externa. En este caso, la referencia son los pulsos de reinicio, generados por un contador digital como el chip 8253. El contador actúa como divisor de frecuencia , contando pulsos de un reloj maestro de alta frecuencia (normalmente varios MHz) y alternando el estado de su salida cuando el conteo alcanza un valor predeterminado. La frecuencia de la salida del contador está definida por el número de pulsos contados y genera una onda cuadrada a la frecuencia requerida. El flanco ascendente de esta onda cuadrada se utiliza para generar un pulso de reinicio que descarga el condensador del núcleo de rampa del oscilador. Esto garantiza que la forma de onda de rampa producida tenga la misma frecuencia que la salida del contador.

Un diseño común de DCO utiliza un circuito integrado contador programable , como el 8253, en lugar de un comparador.

Esto proporciona una generación de tono digital estable mediante el uso del flanco ascendente de una onda cuadrada para derivar un pulso de reinicio que descarga el condensador en el núcleo de rampa del oscilador.

Muchos osciladores controlados por voltaje para música electrónica se basan en la carga lineal de un condensador en una configuración de integrador con amplificador operacional . ^{[ 1 ]} Cuando la carga del condensador alcanza un cierto nivel, un comparador genera un pulso de reinicio que lo descarga y el ciclo se reinicia. Esto produce una forma de onda de rampa ascendente (o diente de sierra) , y este tipo de núcleo de oscilador se conoce como núcleo de rampa.

Para una corriente de carga del condensador determinada, la amplitud de la forma de onda de salida disminuye linealmente con la frecuencia. En términos musicales, esto significa que una forma de onda una octava más alta tiene la mitad de amplitud (volumen). Para obtener una amplitud constante en todo el rango del oscilador, es necesario emplear algún sistema de compensación. Esto se suele lograr controlando la corriente de carga desde el mismo microprocesador que controla el valor de reinicio del contador.

A principios de la década de 1980, los fabricantes comenzaron a producir sintetizadores polifónicos . Los diseños VCO carecían de estabilidad de afinación. ^{[ 2 ]} Si bien esto era un problema para los sintetizadores monofónicos, el número limitado de osciladores (normalmente 3 o menos) significaba que mantener los instrumentos afinados era manejable, a menudo realizado mediante controles dedicados. Con la llegada de la polifonía, los problemas de afinación se agravaron y los costos aumentaron, debido a la cantidad mucho mayor de osciladores involucrados (a menudo 16 en un instrumento de 8 voces como el Yamaha CS-80 ^{[ 3 ]} de 1977 o el Roland Jupiter-8 ^{[ 4 ]} de 1981). Esto creó la necesidad de un diseño de oscilador económico, fiable y estable. Los ingenieros que trabajaban en el problema recurrieron a la tecnología de división de frecuencia utilizada en los órganos electrónicos de la época y a los microprocesadores y chips asociados que comenzaban a aparecer, y desarrollaron el DCO.

En su momento, el DCO se consideró una mejora respecto a la afinación inestable de los VCO. Sin embargo, compartía el mismo núcleo de rampa y el mismo rango limitado de formas de onda. Si bien es posible la conformación de ondas analógica sofisticada, ^{[ 5 ]} la mayor simplicidad y las formas de onda arbitrarias de los sistemas digitales, como la síntesis digital directa , llevaron a que la mayoría de los instrumentos posteriores adoptaran diseños de osciladores completamente digitales.

• Sintetizador digital directo
• Oscilador controlado numéricamente
• Oscilador controlado por voltaje
• Oscilador LC de acoplamiento cruzado