TB-303 Filterantwort

[fanwander]

Hallo,

auf der synth-diy Maillist hat gestern einer was interessantes gepostet, was mir noch nicht so bewusst war. Das Filter der TB-303 hat bei unterschiedlichen Kennfrequenzen völlig unterschiedliche Resonanzverhalten. Je tiefer die Cutofffrequenz, deste weniger Resonanz.

Interessant ist auch noch, der zweite und dritte kleine Peak oberhalb der Cutofffrequenz.

Hier der Text von Richies posting:

For anyone interested, this graph shows the response of a real TB-303 filter set at full resonance for a range of cutoff frequencies:

http://www.richieburnett.co.uk/temp/303vcf.gif

There are lots of theoretical responses, mathematical transfer functions, and simulation results on the net, but i've never seen any real measured responses before.

These responses were generated at the same drive level that the sawtooth VCO drives the filter in the TB-303. (The shape changes if the drive level is changed.)

Notice how the resonance is much stronger at higher frequencies, and runs out of steam at low cutoff frequencies. The little peaks and dips to the right of the normal resonant peaks, are due to harmonic distortion in the filter and the VCA that follows it in the TB-303. Also notice how the actual resonant peak of the TB-303 has a steeper slope on the right side, than the left side when the Q is high. This "lop-sided" resonance is another artefact of the filter's non-linearity and occurs naturally in mechanical resonators as "hardening".

http://www.zainea.com/lowresonances.htm

Hopefully this is interesting to some TB-303 scrutinisers.

-Richie,

 

[fanwander]

Und noch in interessante Ergänzung, auf die Nachfrage von jemand anderem:

I don't know the 303 in detail, how does the output level
of the VCO respond to the frequency change? Does it stay contant?

The sawtooth output from the VCO is a textbook perfect sawtooth over the full musical range, but the "square" waveform of the TB-303 is anything but. It's pulse width and shape vary greatly from the low 10's of Hz up to nearly a kHz. It's amplitude is also much lower than the saw. It is this lower amplitude of the square wave that drives the filter less hard, and results in more resonance from the filter when the square wave is selected. Conversely the sawtooth drives the filter harder and reduces the resonance.

 

[starling]

Das gif wird nicht geladen aber auch ohne es zu sehen kann ich dir sagen daß die Peaks einfach Distortion sind.

Die erzeugt ja neue Obertöne, im Prinzip hast du das ganze Spektrum dann einfach nochmal verschoben, und nochmal verschoben, etc.

Auch daß Reso mit DF etwas abfällt ist nicht ungewöhnlich, kein Alleinstellungesmerkmal der 303.

 

[swissdoc]

Nun, es handelt sich bei dem resonierenden Filter hinter dem VCO um nichts anderes als einen getriebenen Oscillator. Hier ist der Oscillator mit ausgeprägter Nichtlinearität gesegnet. Ich vermute mal, dass man die typischen Effekte von getriebenen dissipativen nichtlinearen Systemen beobachten kann, auch im Themenbereich Deterministisches Chaos angesiedelt. Wahrscheinlich bekommt man Mode-Locking (Phase-Locking) zu sehen (Frequenzmitzieheffekt) und die damit zusammenhängenden Arnold-Zungen.

Mehr z.B. hier (Fig 3):
http://www.lboro.ac.uk/microsites/maths ... /99-09.pdf

 

[StrobeJams]

Nun, es handelt sich bei dem resonierenden Filter hinter dem VCO um nichts anderes als einen getriebenen Oscillator. Hier ist der Oscillator mit ausgeprägter Nichtlinearität gesegnet. Ich vermute mal, dass man die typischen Effekte von getriebenen dissipativen nichtlinearen Systemen beobachten kann, auch im Themenbereich Deterministisches Chaos angesiedelt. Wahrscheinlich bekommt man Mode-Locking (Phase-Locking) zu sehen (Frequenzmitzieheffekt) und die damit zusammenhängenden Arnold-Zungen.

Hahaha. Lustig, ich kenne einige dieser Worte.

 

[maffyn]

ich kenne arnoldzungen nur von den zungen in bandoneons von adolphe arnold..... was es nicht alles gibt. blauersche bänder und haaseffekthab ich ja schonmal gehört, aber arnoldzungen....man lernt nie aus.

 

[starling]

Auch wen ich das gif nicht sehe sind es keine Arnoldzungen, die würden in einem dynamischem Spektrum aufscheinen nicht im statischen
es sei der Input ist ein Frequenzmix und kein Sägezahn oder Pulse

 

[starling]

Hier ist der Oscillator mit ausgeprägter Nichtlinearität gesegnet.

und noch was dazu, der Effekt würde mit Sättigung eigentlich geringer

 

[Anonymous]

ich kenne arnoldzungen nur von den zungen in bandoneons von adolphe arnold..... was es nicht alles gibt. blauersche bänder und haaseffekthab ich ja schonmal gehört, aber arnoldzungen....man lernt nie aus.

Alfred arnold.

Das ich das noch erleben darf, als alfred arnold bandoneon und 303 fanboy, das bandoneon bzw akkordeonzungen in einem TB 303 kontext erwähnt werden.

 

[Feedback]

Beim Bandoneon bin ich dabei...

 

[swissdoc]

Auch wen ich das gif nicht sehe sind es keine Arnoldzungen, die würden in einem dynamischem Spektrum aufscheinen nicht im statischen
es sei der Input ist ein Frequenzmix und kein Sägezahn oder Pulse

Bei Arnold-Zungen handelt es sich um "Gebiete im Parameterraum von periodisch getriebenen, nichtlinearen Oszillatoren mit dissipativer Dynamik, in denen die resultierende Oszillatorfrequenz in einem rationalen Verhältnis zur Treiberfrequenz einrastet (Frequenz- oder Mode-Locking)." [1]

Ich sagte in keinster Weise, dass man hier irgenwo Arnold-Zungen sähe. Schon gar nicht auf dem GIF, welches man sich übrigens mit ein wenig Anstrengung auch ansehen kann:
http://www.richieburnett.co.uk/temp/303vcf.gif

Ich mutmasste hingegen, dass man sie sehen könnte, sollte man dem Filter einer TB303 mit den Methoden der Nichtlinearen Dynamik auf den Pelz rücken. Im weiter oben verlinkten Artikel [2] wird übrigens auf die überhängenden Resonanzkurven hingewiesen, die auch einen Hystere-Effekt aufweisen: "At high amplitudes the curve becomes multi-valued and hysteresis effects occur." Wieder ein typisches Verhalten von nichtlinearen dissipativen Systemen. Sättigung, oder wenn Du so willst, die Faltung an einer nichtlinearen Kennlinie, ist nicht ganz das Gleiche wie ein nichtlineares dissipatives System.

Zur Einführung die Thematik kann ich nur Heinz Georg Schuster: Deterministic Chaos: An Introduction [3] empfehlen.

[1] http://www.spektrum.de/lexikon/physik/arnold-zungen/766
[2] http://www.zainea.com/lowresonances.htm
[3] http://www.amazon.com/Deterministic-Cha ... 3527293159

 

[starling]

http://www.richieburnett.co.uk/temp/303vcf.gif

da krieg ich "Forbidden"

Sättigung, oder wenn Du so willst, die Faltung an einer nichtlinearen Kennlinie, ist nicht ganz das Gleiche wie ein nichtlineares dissipatives System.

Das habe jetzt ich nirgends behauptet..., aber bei der Reduktion des Effekts durch Sättigung geht es nicht um Faltung sondern um die nichtlineare Dämpfung.
Und die ist um so größer je näher der "Oszillator" an der "Einrastfrequenz" ist, dh die Sättigung wirkt dem ein Stück entgegen.

Die Literatur hab ich nicht angeschaut, die ist mir sicher zu hoch, ändert aber nichts an dem was Ich schreibe.

Denn die Nichtlinearität/Sättigung wirkt eigentlich nicht auf die Eigenfrequenz des Systems im Fall Synthfilter.
Das liegt daran daß die Stellen um die Nulldurchgänge ~linear werden, bzw sind.
Dh der Filter ist genauso getuned, egal wie die Kennlinien der nichtlinearen Elemente sind solange sie ~linear rund um die Nulldurchgänge sind.

EDIT: ok, "Dämpfung" ist Faltung wenn Du magst. Du verstehts es schon

 

[starling]

Die Nichtlinearität ist auch memorylos, und ohne Hysterese wenn man von Transistoren ausgeht und nimmt nur Energie aus dem System.
Eben um so mehr je mehr der Filter "resoniert".

 

[maffyn]

ich kenne arnoldzungen nur von den zungen in bandoneons von adolphe arnold..... was es nicht alles gibt. blauersche bänder und haaseffekthab ich ja schonmal gehört, aber arnoldzungen....man lernt nie aus.

Alfred arnold.

Das ich das noch erleben darf, als alfred arnold bandoneon und 303 fanboy, das bandoneon bzw akkordeonzungen in einem TB 303 kontext erwähnt werden.

) yep. der alfred wars. ich merk mir nur immer AA und denk an piazzolla in der nacht. hätt jetzt auch nicht gedacht, daß grovvebox und bandoneon hier heimlich verbandelt sind. könnte doch ne shcöne kombi abgeben daß

 

[swissdoc]

Die Literatur hab ich nicht angeschaut, die ist mir sicher zu hoch, ändert aber nichts an dem was Ich schreibe.

Ich klinke mich da dann mal aus...

Hier noch das GIF als Anhang. Verstehe doch einer die Magie in IP Netzen...

 

[starling]

Danke für das Bild
und ja, die Extra-Peaks sind Distortion, so etwa hatte ich es mir vorgestellt.

 

[starling]

Man hört das übrigens praktisch nicht, sondern eben den anderen Effekt daß der Filter weicher wird weil er weniger stark auf Obertöne reagiert.

 

[fanwander]

http://www.richieburnett.co.uk/temp/303vcf.gif

da krieg ich "Forbidden"

Er hats wohl gelöscht, weil er ein zweites Gif nachgelegt hat:

http://www.richieburnett.co.uk/temp/303vcf2.gif

 

[starling]

Da bekomme ich ebenfalls Forbidden.
Komischerweise kann ich aber jetzt ins Verzeichnis temp schauen, und das dann von dort öffnen.
Mit dem direkten Link geht es nicht.