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Módulo 7 — VCA (amplificador controlado por voltaje)

Referencia: tesis, Módulo VCA (Gráficos 42–49). Diseño basado en Wiltshire, Design a Eurorack Vintage VCA with the LM13700 y Chamberlin, Musical Applications of Microprocessors (CA3080).

Objetivo

Etapa final del sintetizador: amplifica o atenúa la señal proveniente del VCF según el nivel de la entrada CV (típicamente alimentada por la salida del ADSR).

Topología

Núcleo basado en el LM13700 (OTA) sin diodos de linealización para preservar el carácter "soft drive" característico de los sintetizadores clásicos.

Cadena de señal

  1. Atenuador de entrada — divisor 100 kΩ / 620 Ω para reducir 10 Vpp a ~60 mVpp (zona de baja distorsión del OTA, ~2–3 %).
  2. OTA LM13700 con Iabc máx. 500 µA → corriente de salida hasta 576 µA.
  3. Convertidor I a V (transimpedancia) con resistencia de realimentación 18 kΩ → salida de hasta ±10 V.
  4. Convertidor V a I activo (op-amp + transistor PNP) que transforma el CV de entrada (0 – 5 V o 0 – 10 V) en Iabc.
  5. Mezclador de CV con capacitor de smoothing (C1 + R10) para reducir ruido en la línea de control.

Cálculos clave (de la tesis)

  • Atenuador: R2/(R1+R2) = 620/(100k+620) ≈ 0.0062 → 10 V × 0.0062 ≈ 62 mV.
  • Salida del OTA: Iout = 19.2 · Iabc · Vin = 19.2 · 500 µA · 60 mV ≈ 576 µA.
  • Conversor I→V: Rf = 10 V / 576 µA ≈ 17.36 kΩ → 18 kΩ valor estándar.
  • Conversor V→I: Rin = 5 V / 500 µA = 10 kΩ.
  • Protección Iabc: R = 12 V / 2 mA = 6 kΩ → 6.8 kΩ valor estándar.

Entradas / Salidas

Pin Tipo Notas
AUDIO-IN Entrada ±5 V típico
ENV-IN Entrada CV 0 – 5 V (envolvente del ADSR)
VOLUME Pot. panel Atenuador master
AUDIO-OUT Salida Salida principal del sintetizador (a TS 3.5 mm)

⚠️ No usar cable TRS (estéreo) en la salida: causa cancelación de fase y señal muy débil.

Mejoras propuestas

  • Versión con diodos de linealización habilitados/deshabilitados por jumper o switch — comparar carácter sonoro.
  • Añadir respuesta exponencial del CV (más musical) además de la lineal.
  • Considerar el SSI2164 o SSI2162 para mejor THD y signal-to-noise.
  • Salida balanceada TRS opcional para conexión a interfaces de audio.
  • Buffer de salida de baja impedancia con protección contra cortocircuitos.