A-149-1 Quantized/Stored Random Voltages

A-149-1 online tutorials by Raul Pena:

A-149-1 Quantized Random Voltages  http://www.youtube.com/watch?v=l59lAQ0ihmI 
A-149-1 Stored Random Voltages http://www.youtube.com/watch?v=3XuZL4nYBs0 
A-149-1 Modulation of Quantized and Stored Random Voltages http://www.youtube.com/watch?v=c4Tqn7QoDHA 

A-149-1 ist das erste Modul der geplanten A-149er-Reihe. In dieser Modulgruppe präsentieren wir auf vielfachen Kundenwunsch Funktionen, die in Don Buchla's Modulen "Source of Uncertainty 265/266" (SOU) vorhanden waren und die mit anderen A-100-Modulen nicht realisiert werden können. Eine Reihe von Funktionen der Buchla-Module 265 und 266 können mit bereits bestehenden A-100-Modulen realisiert werden. Näheres hierzu finden Sie bei den A-100 Patch-Beispielen.

Das Modul A-149-1 liefert 4 verschiedene analoge zufällige Steuerspannungen, die auf unterschiedliche Art und Weise gewonnen werden. Bei den "Quantized Random Voltages" stehen 2 Ausgänge zur Verfügung: "N+1 Zustände" und "2^N Zustände". N ist hierbei eine Zahl im Bereich 1...6, die manuell mit einem Regler (Man N) und zusätzlich mit Hilfe einer externen Steuerspannung CVN mit Abschwächer eingestellt wird. Jeweils bei der ansteigenden Flanke des eingehenden Clock-Signals (Eingang Clk In) wird an jedem der beiden Ausgänge eine neue, zufällige Spannung erzeugt, wobei diese maximal N+1 bzw. 2^N Zustände annehmen können. Wird beispielsweise ein Wert von 4 eingestellt, so sind am Ausgang N+1 maximal 5 verschiedene, am Ausgang  2^N 16 verschiedene zufällige Zustände möglich. Die Spannungsstufen zwischen den verschiedenen möglichen Zuständen werden ab Werk beim 2^N-Ausgang auf 1/12V einjustiert, so dass immer genau Halbtonschritte erzeugt werden (wichtig z.B. in Kombination mit VCOs). Beim n+1-Ausgang beträgt die Different zwischen den Stufen 1.0V (= Oktavsprünge bei der Ansteuerung von VCOs). Für beide Einstellungen sind auf dem Modul Trimmpotentiometer vorhanden, so dass auf Wunsch vom Benutzer auch andere Spannungsstufen eingestellt werden können.

Bei den "Stored Random Voltages" stehen ebenfalls 2 Ausgänge zur Verfügung: ein Ausgang mit gleichmäßiger Verteilung (distribution) der möglichen 256 Zustände und ein Ausgang mit einstellbarer Verteilung der Amplituden-Häufigkeit. Die Verteilung wird manuell mit einem Regler (Man D) und zusätzlich mit Hilfe einer externen Steuerspannung CVD mit Abschwächer eingestellt. Beim oberen Ausgang mit gleichmäßiger Verteilung sind alle Zustände gleich wahrscheinlich. Beim unteren Ausgang tauchen - je nach Einstellung der Verteilung D mit dem manuellen Regler und der externen Steuerspannung - niedrigere, mittlere oder höhere Spannungspegel häufiger auf. Das Symbol an der unteren Ausgangsbuchse stellt  diesen Sachverhalt graphisch dar. Der Ausgangsspannungsbereich beträgt 0...+5V für die beiden Ausgänge der "Stored Random Voltages" -Sektion.

Der A-149-1 kann mit Hilfe des Ergänzungsmoduls A-149-2 Digital Random Voltages um 8 zufällige digitale Spannungen erweitert werden.

Technische Details: Falls Sie sich für die technischen Hintergründe interessieren, hier einige Zusatzinformationen. Im Prinzip werden alle Zufallsspannungen des Moduls mit Hilfe von digitalen Pseudo-Rauschgeneratoren erzeugt (rückgekoppelte Schieberegister wie beim digitalen Rauschgenerator A-117), wobei die digitalen Ausgänge der Schieberegister über Widerstände aufsummiert werden. Für den N+1-Ausgang sind beispielweise alle Widerstände gleich, wodurch sich eine geringere Zahl möglicher Zustände ergibt als beim 2^N -Ausgang, bei dem die Widerstände im Verhältnis 1:2:4:8:16 ... gewichtet sind. Ausserdem werden bei den "Quantized Random Voltages" in Abhängigkeit von N bestimmte Schieberegister-Ausgänge "gegated" (ausgeblendet), wodurch sich die Zahl der möglichen Zustände in Abhängigkeit von N verändert. Die Schieberegister werden - im Gegensatz zum A-117 - nicht von einem internen Oszillator getaktet, sondern mit Hilfe des externen Clock-Eingangs Clk In.
Die Erzeugung der "Stored Random Voltages" erfolgt ähnlich, jedoch mit anders gewichteten Widerständen und einer größeren Zahl von Schieberegister-Ausgängen. Ausserdem wird die so gewonnene Zufallsspannung noch in einer Begrenzung-Einheit verarbeitet (eine Art Brückengleichrichter mit veränderlichen Clipping-Schwellen), so dass sich die Wahrscheinlichkeit der Spannungswerte verändern lässt.
Obwohl das Modul zur Erzeugung langsam veränderlicher Steuerspannungen gedacht ist, können Clock-Frequenzen bis in den unteren Audiobereich (ca. 2kHz) verarbeitet werden.

Eine sehr ausführliche Behandlung der Funktionen dieser Zufallsspannungen und deren Anwendung findet man in dem englisch-sprachigen Buch von Allen Strange (Electronic music - systems, techniques and controls) ab Seite 82. Siehe hierzu auch unsere A-100 Literaturhinweise.

Bedienungsanleitung (deutsch): A1491_anl.pdf

Module A-149-1 is the first module of the A-149-x range. In this group we present by popular request several functions of Don Buchla's "Source of Uncertainty 265/266" (SOU) modules that cannot be realized with existing A-100 modules. Many functions of Buchla's 265 and 266 SOU can be realized with existing A-100 modules. For details please refer to A-100 patch examples.

Module A-149-1 has available four different analog random control voltages that are generated in different ways.

The "Quantized Random Voltages" section has available 2 CV outputs: "N+1 states" and "2^N states". N is an integer number in the range 1...6 that can be adjusted with the manual control (Man N) and an external control voltage CVN with attenuator. Whenever the rising edge of the input clock signal (Clk In) appears a new random voltage is generated at the N+1 resp. 2^N output. The N+1 output is capable to generate N+1 different voltage levels (or states), the 2^N output up to 2^N different states. If for example N is set to 4 the N+1 output generates up to 5, the 2^N output 16 different states. The voltage steps of the  2^N output are adjusted to 1/12 V in the factory. Consequently exact semitones can be obtained in combination with a VCO. The voltage steps of the n+1 output are adjusted to 1.0 V in the factory corresponding to octave intervals in combination with a VCO. For each output a trimming potentiometer is available on the pc board that enables the user to select other voltage steps for the output in question.

Even the "Stored Random Voltages" section has 2 stepped CV outputs available: one with even voltage distribution of the max. 256 output states and second one with adjustable voltage distribution probability. The distribution probability is adjusted by a manual control (Man D) and an external control voltage CVD with attenuator. With the control set fully counterclockwise most of the random voltages will be low magnitude but even medium and high magnitude voltages may appear but with smaller probability. As the control is turned to the right (or a positive control voltage appears at the CVD input) the distribution moves through medium to high magnitude voltage probability. The symbol at the lower jack socket shows this coherence graphically. The voltage range is 0...+5V for both outputs of the "Stored Random Voltages" section. For each output a trimming potentiometer is available on the pc board that enables the user to select another voltage range for the output in question.

The A-149-1 can be extended by 8 random digital voltages with the A-149-2 Digital Random Voltages module.

Technical details: If you are interested in technical details here is some information. All random voltages are derived from digital pseudo random generators that work with shift registers and digital feedback via exor gates (the same principle as used in the Digital Noise module A-117). The digital output voltages of the shift registers are added up with resistors to obtain variable stepped analog voltages. For the N+1 output all resistors have the same value, the 2^N output uses resistors in ratios of 1:2:4:8:16:32. Consequently the N+1 output has less different states available than the 2^N output. In addition the digital shift register outputs are gated dependent on the current N voltage (sum of manual control + external CV) by which the number of possible states can be reduced. In contrast to the A-117 the shift registers are not clocked by an internal oscillator but by the external clock input Clk In.
The generation of the "Stored Random Voltages" is similar but with different resistor values and more shift register outputs. In addition the random voltage is processed by a non-linear clipping unit with adjustable offset that allows to modify the distribution probability of the voltage levels appearing at the lower output.
Even though the module is intended to generate slowly varying control voltages clock frequencies up to moderate audio range (about 2 kHz) can be processed.

A very detailed description of the functions of the random voltages and their application can be found in Allen Strange's excellent book "Electronic music - systems, techniques and controls" from page 82 (refer to A-100 Further Reading).

User's manual (English): A1491_man.pdf