Tutorial: Einstieg ins Eurorack 9 - Filter (2)

Im vorherigen Teil unseres Tutorials haben wir uns den verschiedenen Typen von Filtern und ihren Funktionen gewidmet. Im Grunde gibt es nicht so viele Grundtypen. Doch dem gegenüber steht eine unbeschreiblich hohe Anzahl von Filter-Modulen für das Eurorack. Was macht den Unterschied aus?

Die Technik der Filter

Ob ein Filter warm, soft, kratzig oder bissig klingt, liegt am technischen Aufbau der Schaltung. Unterschiedliche Bauteile verhalten sich jeweils anders, vor allem, wenn die Pegel der Signale variieren. Man muss jedoch kein Elektronikexperte sein, um die Unterschiede der Filter daran festzumachen. Da die Hersteller jedoch gern bestimmte Begriffe benutzen, um ihre Module möglichst catchy zu beschreiben, ist es hilfreich, sich zumindest ein wenig mit der technischen Seite auszukennen.

Das Ladder-Filter

Die sogenannte „Transistor-Kaskade“ ist die Mutter aller Tiefpassfilter mit 24 dB. Diese Schaltung basiert auf 5 Paaren gematchter Transistoren. Die Schaltung wurde mit den ersten Moog Modularsystemen und dem Minimoog populär und gilt bis heute als Maßstab. Durch den diskreten Aufbau mit einzelner, aufeinander abgestimmter Bauteile erzeugt das Ladder-Filter einen runden, kräftigen Klang und lässt sich bei hohem Eingangspegel gut in die sogenannte Sättigung fahren, d.h. ein erhöhter Pegel am Eingang schadet hier überhaupt nicht.

Doch diese Schaltung und der Abgleich von Bauteilen machte das Ladder-Filter auch relativ teuer. Deshalb wurde die Schaltung von einigen Entwicklern dahingehend abgewandelt, dass sie Dioden anstelle von Transistoren verwendeten. Diese Variante weicht vor allem im Resonanzverhalten ab und erzeugt hierbei einen sehr prägnanten Klang. Die Roland TB-303 verwendete ein Dioden-Filter, wodurch der typisch quietschende Acid-Sound geprägt wurde.

Moog Ladder — Das Patent für die Ladder-Schaltung von Moog, die fünf Transistorpaare sind gut zu erkennen. (Bild: Reverb)

SEM / SVF – Multimode mit 12 dB

Das von Tom Oberheim entwickelte SEM-Filter zeichnet sich durch seinen warmen, fast verzerrungsfreien Klang aus. Mit nur 12 dB Flankensteilheit und ohne Selbstoszillation der Resonanz ist es für weiche Klänge prädestiniert. Der Filter-Modus kann stufenlos von Tiefpass über Bandsperre zu Hochpass überblendet werden. Alternativ steht ein Bandpass zur Verfügung. Oberheim nutzte hier auch das Schaltungskonzept des State Variable Filters (SVF), was eine präzise Einstellung der Resonanz bei den unterschiedlichen Modi erlaubt.

Steiner-Parker – 3 Einzeleingänge

Ähnlich wie das SEM-Filter arbeitet auch das Steiner-Parker-Filter mit 12 dB und erzeugt parallel Tief-, Band- und Hochpass. Aufgrund seiner Schaltung klingt es bei bestimmten Einstellungen ein wenig ruppiger. Seine Besonderheit sind die einzelnen Eingänge für die drei Modi, sodass man die drei Filtertypen individuell patchen kann.

Massenware Filter-Chips

Einerseits gab es seinerzeit Patentstreitigkeiten bzgl. der Schaltungen, speziell um das Ladder-Filter, andererseits brauchte man für polyphone Synthesizer günstige und praktische Lösungen. So wurden Chips entwickelt, die komplette Schaltungen für Filter, aber auch Oszillatoren, VCAs oder ganze Synthesizer-Stimmen enthielten.

Die bekanntesten Filter-Chips sind der CEM3340 von Doug Curtis und der SSM2240, der von Dave Rossum (E-MU) entwickelt wurde. Beide Chips wurden seinerzeit in zahlreichen klassischen Synthesizern verwendet. Auch bei Eurorack-Modulen sind diese Filter-Chips zu finden, allerdings der 3340 oft als Klon-Variante und der 2240 als moderne SSI-Version (Nachfolger von SSM).

Eurorack Filter Doepfer A-100 — Allein für das Doepfer A-100 System gibt es Filter mit den unterschiedlichsten Schaltungen (Bilder: Doepfer)

OTA – Verstärker als Filter

Operationsverstärker (OTA) waren die kostengünstigere Variante zur Ladder-Schaltung, die jedoch nicht so angenehm rund klangen. Allerdings haben OTA-Filter einen gewissen Reiz, wenn es um einen etwas „dreckigeren“ Klang geht. Je nach Art der verwendeten Verstärker können diese Filter bei hohem Pegel einen deutlichen Overdrive erzeugen. Ein berühmtes Beispiel ist der Korg MS-20 (2. Revision). Als „Steigerung“ gibt das Filter des EDP Wasp, das anstelle von OTAs (billigere) digitale Inverter verwendet. Bei dieser Variante fallen die Verzerrungen noch stärker aus.
Übrigens, auch der oben genannte CEM3340-Chip beherbergt ein OTA-Filter.

Vactrol – sanft, aber langsam

Ein Vactrol besteht aus einer LED und einem lichtempfindlichen Widerstand (LDR). Damit lassen sich unterschiedlichste Schaltungen realisieren, u.a. auch Filter. Der Vorteil liegt in dem verzerrungsfreiem Verhalten der Schaltung, was einen sehr weichen Klang ergibt. Der Nachteil besteht jedoch in einem langsamen Ansprechen der Schaltung. So können sehr schnelle Hüllkurven (z.B. für Percussion) und Filter-FM hiermit nicht verwendet werden.
Eine Variante dieser Schaltung arbeitet mit Opto-FETs, die schneller als LDRs reagieren und somit diesen Nachteil ausgleichen.

Die klassischen Filterschaltungen geben nach wie vor den Ton an. Auch wenn es moderne Techniken, wie z.B. DSPs und Microcomputer gibt, werden damit oft die bewährten Konzepte aufgegriffen. Frei nach dem Motto: Never change a winning Team.

In der nächsten Folge unseres Eurorack-Tutorials werfen wir einen Blick auf besondere Filtertypen, die für spezielle Aufgaben konzeptioniert sind.