Sample & Hold IC TI LF398N は Track & Hold だった。では２つで Sample & Hold も使えるようにしてしまえ！

 LF398NはADCに使われるS&H専用ICです。なので入力した値を出しながら立上りクロックでサンプルし立下りでHOLDします。確かにサンプルしてHOLDしていますが狭義にはKORG MS-20のTrack And Holdと呼ばれている動作です。

はい、ここがシンセサイザーの使うS&Hとは違いますね。

シンセサイザーの世界では立上りでHOLDして次の立上りでHOLDします。いつサンプルしているかは不明ですがそのような動作です。きっと立下りでサンプルしているに違いありません。たぶん。なんかしらんけど。

LF398Nを２つ使ってS&Hを作る方法は２つあります。並列にするか直列にするかです。

並列のメリットはS&Hの性質上短時間にキャパシターに電位を捨てて貯めなければならず、それでももっと速い動作が必要な時並列にサンプルを待機し、交互にT&HしてHoldしている側だけを使えば常にHoldが得られるという物です。デメリットはスイッチングノイズ対策が必要です。

直列は前段で立下りHoldし立上りSampleするとして後段は1us遅れた反転クロックで動作させて、後段はSamoleする時は前段のHold状態で、Holdする時は前段のSampleとほぼ同時にHoldするという物です。つまり1us以下の漏れ時間はありますが全く問題になりません。もちろん使用するクロックの遅延は完璧に修正出来ますのであまり悩みません。
S&H専用ICの全てがHold時に波形が高い周波数で暴れます。もちろんシンセサイザー用途では全く問題が無いレベルの話です。1usで少し暴れても問題が無いのです。LPF付けたら？それも正解です。

ここまで1usの漏れについて書きましたが後段にGLIDE(ポルタメント)付けるんですから対処するだけ無駄なのです。

つまりシンセサイザー用途としては充分であり完璧です。

まずT＆HとS&Hの両出力と反転クロックとディレイ回路を作ってみましょう。

40kHz以上でも問題ないレベルです。

回路はこちら

コンパレーターを使うかオペアンプを使うかはどちらでもいいです。

コンパレーターを使う場合、5Vに1MΩでｍV単位の基準電圧を取り、1MΩの先に10ΩでGNDに落とします。
さらに出力はオープンコレクタ出力タイプなら5Vプルアップしないと電圧が得られませんので忘れずに。

10Ωが正しいかはシミュレートしてください。

しかし汎用のLM393を使えば反応速度は1.3usなのでクロックを通してANDするだけで既に解決ですかね？

CLOCK__|~~~~|___

LM393___|~~~~|__

AND_____|~~~|___

オペアンプを使う場合発信防止に使う負帰還の数十pFのキャパシターは波形を緩やかにするので役に立ちません。

いや、その緩やかさを使って上部分でコンパレートして遅延を作ることも可能ですので1nFに貯める機構を使わず出来るかもしれません。

今回はセオリー通りに作っているだけでコンパレーターの方が部品数も減る珍回答かもしれませんね。

初めから40kHzを使ってエラー率を観ながらディレイ回路を調整できます。

LEDも動きますが20kHzで点滅しているので低速時のオマケ程度です。

ここまで出来ればこの記事は終了になるのですが、あまり面白くないので、もうちょっと音楽寄りの回路部分の追加をしましょう。

Glide

Portament/Glide/Slew と色々表現されていますがそういう回路です。

Clockを使ってHoldしてみた結果が＋か－かを判別するクロックを作っています。

これはまだ改造出来ます。２値でなくて３値、４値、６値でも良いわけです。

６値でサイコロですね。

Glide回路追加

 

です。 

Glideは奥が深い所なんですが例えばExpではなくLogも考えられます。

Log出力は使えば分かるんですが聴き慣れないのでほぼ使えません。トランジスターでキャパシタンスマルチプライヤーを使えば、電位差が大きい時静電容量が高く（低速）、微弱な電位差は静電容量が低く（高速）なります。

リニア出力も追加しました。手前のオペアンプは電位差が無くなるとスイッチされて下を流れます。

肝心のExpは並列にするとスピードが速くすぐ粘るようになります。ただその合成方法が微妙なのでクオータートンあたりで粘るMiniMoogにそっくりとはなりません。指数はそう簡単ではないのです。リニアのように切り替えれば近づくでしょう。

あとは降下Glideと上昇Glideを別に作るという回路も考えられます。

その為の２値クロックですから。もう改造方法はわかるでしょう。

Glideは独立して作ったほうがいいですがこれはS&Hのおまけですね。

ほいだば。73!