Un oscilador controlado digitalmente o DCO se utiliza en sintetizadores , microcontroladores y radios definidas por software . El nombre es análogo a " 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 [ cita requerida ] para describir la combinación de un oscilador controlado por voltaje impulsado por una señal de control de un convertidor digital a analógico , y también se utiliza a veces para describir osciladores controlados numéricamente .
Este artículo se refiere específicamente a los DCO utilizados en muchos sintetizadores de la década de 1980 [ ¿por qué? ] . Entre ellos se incluyen el Roland Juno-6, Juno-60 , Juno-106 , JX-3P , JX-8P y JX-10 , el Elka Synthex , el Korg Poly-61 , el Oberheim Matrix-6 , algunos instrumentos de Akai y Kawai , y el reciente Prophet '08 y su sucesor Rev2 de Dave Smith Instruments .
Muchos osciladores controlados por voltaje para música electrónica se basan en un condensador que se carga de forma lineal en una configuración de integrador de amplificador operacional . [1] Cuando la carga del condensador alcanza un cierto nivel, un comparador genera un pulso de reinicio, que descarga el condensador y el ciclo comienza de nuevo. Esto produce una forma de onda de rampa ascendente (o de diente de sierra) , y este tipo de núcleo de oscilador se conoce como núcleo de rampa .
Un diseño DCO común utiliza un CI contador programable como el 8253 en lugar de un comparador.
Esto proporciona una generación de tono digital estable mediante el uso del borde delantero de una onda cuadrada para derivar un pulso de reinicio para descargar el capacitor en el núcleo de rampa del oscilador.
A principios de los años 1980, muchos fabricantes empezaron a producir sintetizadores polifónicos. Los diseños VCO de la época aún dejaban algo que desear en términos 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 afinados los instrumentos era una tarea manejable, que a menudo se realizaba mediante controles dedicados en el panel frontal. Con la llegada de la polifonía, los problemas de afinación empeoraron 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 barato, confiable y estable. Los ingenieros que trabajaban en el problema analizaron la tecnología de división de frecuencia utilizada en los órganos electrónicos de la época y los microprocesadores y chips asociados que estaban comenzando a aparecer, y desarrollaron el DCO.
En su momento, el DCO se consideró una mejora con respecto a la sintonización inestable de los VCO. Sin embargo, compartía el mismo núcleo de rampa y el mismo rango limitado de formas de onda. Aunque es posible realizar una modelación de onda 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.
Un DCO puede considerarse como un VCO que está sincronizado con una referencia de frecuencia externa. La referencia en este caso son los pulsos de reinicio. Estos son producidos por un contador digital como el chip 8253. El contador actúa como un 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 puede definirse así por el número de pulsos contados, y esto genera una onda cuadrada a la frecuencia requerida. El borde delantero de esta onda cuadrada se utiliza para derivar un pulso de reinicio para descargar el condensador en el núcleo de rampa del oscilador. Esto garantiza que la forma de onda de rampa producida sea de la misma frecuencia que la salida del contador.
Para una corriente de carga de capacitor dada, la amplitud de la forma de onda de salida disminuirá linealmente con la frecuencia. En términos musicales, esto significa que una forma de onda con un tono una octava más alto tiene la mitad de la amplitud. Para producir una amplitud constante en todo el rango del oscilador, se debe emplear algún esquema de compensación. Esto se hace a menudo controlando la corriente de carga desde el mismo microprocesador que controla el valor de reinicio del contador.