デジタル制御発振器

デジタル制御発振器( DCO )は、シンセサイザー、マイクロコントローラ、ソフトウェア定義無線で使用されます。名前は「電圧制御発振器」に似ています。DCO は、初期の VCO 設計のチューニング安定性の制限を克服するために設計されました。

「デジタル制御発振器」という用語は、デジタル-アナログ変換器からの制御信号によって駆動される電圧制御発振器の組み合わせを説明するために使用されており^{[引用が必要] 、}数値制御発振器を説明するために使用されることもあります。

この記事は、1980 年代の多くのシンセサイザーで使用されていた DCO について特に言及しています^{[なぜ? ]}。これらには、Roland Juno-6、Juno-60、Juno-106、JX-3P、JX-8P、JX-10、Elka Synthex、Korg Poly-61、Oberheim Matrix-6 、 AkaiおよびKawaiの一部の楽器、そしてDave Smith Instrumentsの最近のProphet '08とその後継機 Rev2 が含まれます。

電子音楽用の電圧制御発振器の多くは、オペアンプ積分器構成で直線的に充電されるコンデンサに基づいています。 ^[1]コンデンサの電荷が一定のレベルに達すると、コンパレータがリセットパルスを生成し、コンデンサが放電されてサイクルが再び始まります。これにより、上昇するランプ（またはのこぎり波）波形が生成され、このタイプの発振器コアはランプコアとして知られています。

一般的な DCO 設計では、コンパレータの代わりに 8253などのプログラマブル カウンター IC が使用されます。

これにより、方形波の先端を使用してリセット パルスを生成し、発振器のランプ コア内のコンデンサを放電することで、安定したデジタル ピッチ生成が可能になります。

1980 年代初頭、多くのメーカーがポリフォニック シンセサイザーの製造を開始していました。当時の VCO 設計では、チューニングの安定性という点でまだ改善の余地がありました。^[2]これはモノフォニック シンセサイザーの問題でしたが、発振器の数が限られている (通常 3 個以下) ため、楽器のチューニングを維持することは管理可能な作業であり、多くの場合、専用のフロント パネル コントロールを使用して実行されていました。ポリフォニーの出現により、チューニングの問題は悪化し、関連する発振器の数が大幅に増加したため ( 1977 年のYamaha CS-80 ^[3]や1981 年のRoland Jupiter-8 ^[4]などの 8 ボイスの楽器では発振器が 16 個になることが多い)、コストが上昇しました。これにより、安価で信頼性が高く安定した発振器設計の必要性が生じました。この問題に取り組んでいたエンジニアは、当時の電子オルガンで使用されていた周波数分割技術と、登場し始めた マイクロプロセッサおよび関連チップに着目し、DCO を開発しました。

DCOは当時、VCOの不安定なチューニングを改善するものとして見られていました。しかし、同じランプコアと、同じ限られた範囲の波形を共有していました。洗練されたアナログ波形整形は可能ですが、^[5]ダイレクトデジタル合成などのデジタルシステムのより単純で任意の波形により、その後のほとんどの機器は完全にデジタルの発振器設計を採用しました。

DCO は、外部周波数基準に同期する VCO と考えることができます。この場合の基準はリセット パルスです。これらは、8253チップなどのデジタル カウンターによって生成されます。カウンターは周波数分周器として機能し、高周波マスター クロック (通常は数 MHz) からのパルスをカウントし、カウントが所定の値に達すると出力の状態を切り替えます。カウンターの出力周波数は、カウントされたパルスの数によって定義でき、必要な周波数で方形波が生成されます。この方形波の先端は、発振器のランプ コアのコンデンサを放電するためのリセット パルスを生成するために使用されます。これにより、生成されるランプ波形の周波数がカウンター出力と同じになります。

特定のコンデンサ充電電流の場合、出力波形の振幅は周波数とともに直線的に減少します。音楽用語で言えば、これは、ピッチが 1 オクターブ高い波形の振幅が半分になることを意味します。発振器の全範囲にわたって一定の振幅を生成するには、何らかの補正方式を採用する必要があります。これは、カウンタのリセット値を制御する同じマイクロプロセッサから充電電流を制御することによって行われることがよくあります。

• ダイレクトデジタルシンセサイザー
• 数値制御発振器
• 電圧制御発振器