DIY: Korg Monotron Duo als Modular-Synth im Eurorack-Format

Unverbaut – der Korg Monotron Duo

Als Korg 2011 den ersten Monotron auf den Markt brachte, war sich die Fachwelt schnell einig, dass die Filter der kleinen Kistchen so recht nach MS-10/MS-20 klingen. Der kleine Mono-Synth wurde schnell auch von Enthusiasten als ideales Modding-Objekt geschätzt und es gab ganz fix die ersten Anleitungen, wie man den fummeligen, kleinen Ribbon-Controller per CV/MIDI ersetzt. Das Problem der kleinen Kistchen ist, dass sie nicht wirklich über den Ribbon-Controller flüssig bespielbar sind.

So war es denn auch beim danach erscheinenden Monotron Delay, das neben dem LFO auch ein Delay in der Ausstattung hatte. Beiden Geräten war gemein, dass sie als monophoner Synth eben nur über einen Oszillator verfügen. Klanglich sehr spannend, waren sie dennoch eher als Gadget gedacht als ein einzusetzendes Instrument. So verfügen sie auch nicht über Hüllkurven oder weitere Möglichkeiten zur Klangformung. Als letztes Mitglied in der Monotron Familie kam dann der Duo auf den Markt und glänzte mit einem zweiten Oszillator und Cross-Modulation, allerdings dann wieder ohne Delay.

Eine schöne AMAZONA.de-Rezension hatte Markus Schroeder Ende 2019 mit vielen Klangbeispielen verfasst.

Der Stoff, aus dem die Träume sind

Dass die Monotrons den Bastler herausfordern, war durchaus von Korg so gewollt:

Um die Geräte zu modifizieren, wurden von Korg auf den Platinen bereits einige Lötpunkte wie Gate, Filterfrequenz etc. vorgesehen. Auch wurden die Schaltpläne kurz nach Erscheinen der Geräte veröffentlicht. Im Netz lässt sich sogar eine firmeninterne Präsentation von Korg finden. Aus der geht hervor, dass man damit die Begeisterung für Synthesizer weiter entfachen möchte. Man wollte die Musikwelt dazu bringen, sich intensiver mit der Technik analoger Synthesizer zu befassen. Coole Idee, zumindest hat‘s bei mir gezündet.

Irgendwann reift also der Plan, den Monotron Duo als Kern eines modularen Systems aufzubauen und zu erweitern. Außerdem besaß ich eine alte Weinkiste mit nahezu Eurorack-Format. Klingt prima, hat aber einen Haken: Ich kann zwar ein wenig löten und habe Grundkenntnisse in Elektronik, wenn man aber erst einmal die Platine mit den winzigen SMD-Bauteilen vor sich sieht, wird schnell deutlich, dass es kein einfacher Gang wird.

Auch schrumpft die Vielzahl der verfügbaren Internetquellen zum Monotron Duo sehr schnell, wenn man eine Lösung sucht, um den Duo per MIDI/CV anzusteuern. Motiviert hat mich dann aber ausgerechnet der Corona Lockdown, denn so viel Zeit wird man (so hoffe ich) so schnell nicht wieder für ein solches Projekt zur Verfügung haben.

Wie Wein gebettet: Monotron Duo in der Eurorack-Weinkiste

Grundsätzlicher Aufbau des Korg Monoton Duo

Der Monotron Duo und auch Monotron Delay bieten bereits einige Lötpunkte wie Gate-Signal, Sägezahn 1 und 2, Vrib etc. auf der Platine. Diese kamen jedoch nur bedingt zum Einsatz, da andere Lötpunkte besser geeignet waren. Der Hauptansatz bestand also darin, die Platine im Originalgehäuse zu belassen und von dort aus möglichst viele Steuerleitungen in die beiden Hauptmodule VCO und VCF zu legen, es kamen auch viele Steckverbindungen zum Einsatz.

Größtenteils mussten die Lötverbindungen zu den ursprünglich verbauten Potentiometern aufgetrennt und einige SMD-Bauteile von der Platine entfernt werden. Das tat etwas weh, zumindest das Monotron Delay ist aber nach wie vor wie im Ursprung einsatzfähig.

Filigrane Lötarbeiten

Im Netz fanden sich dann viele Hinweise, wie man beispielsweise die brachliegenden Sägezahn-Oszillatoren zum Einsatz bringt. Ich empfehle hier insbesondere die Website von Syntherjack. Sehr inspirierend waren auch die Ausführungen von DJSoulmachine/FarBeyondPerception, der eine extreme Modifikation vom ersten Monotron gebaut hat. Die hat mich wirklich beeindruckt.

Mittlerweile verfügt die Weinkiste also über folgende Features:

• MIDI/CV-Ansteuerung der beiden Oszillatoren
• Hüllkurvensteuerung von Lautstärke und Filter (Frequenz, Resonanz)
• Ein/Aus-Funktion für beide Oszillatoren, separate Lautstärke für Oszillator 2
• Fine-Tuning der Oszillatoren
• Oktave-Switch
• LFO-Modulation von Filterfrequenz und Resonanz
• Delay
• Roter Knopf: Amp-Feedback zum Andicken des Sounds bzw. Overdrive

Verkabelung von Duo und Delay mit den Eurorack-Modulen

Und wie hört er sich an, der Korg?

Im Folgenden gibt dazu zwei unbearbeitete Klangbeispiele von kurzer Dauer, die aber schon einen ersten Eindruck vermitteln können. Das erste Beispiel beginnt mit einem einfachen Sägezahn, der zunächst nur angetriggert und dann mit Hüllkurven versehen wird, es setzt dann der zweite Oszillator ein. Im weiteren Verlauf wird das Filter dann von derselben Hüllkurve frequenz- und am Schluss auch resonanzmoduliert. Dazu dann noch Cross-Modulation der beiden OSCs.

Ich bin gespannt, was die Community hier zum Sound des Monotron Duos zu sagen hat. Als Wermutstropfen bleibt sicherlich der relativ hohe Rauschanteil am Filterausgang. Auch fällt die Autotuning-Funktion auf, man hat den Eindruck, dass Oszillator 2 sich regelrecht auf Tonhöhe von Oszillator 1 „einrastet“. Das ist einerseits ganz praktisch, andererseits sind sehr feine Schwebungen etwas knifflig.

Platine mit Stromversorgung und OP zur Anpassung der Oszillator-Signale

Was war daran so schwierig?

Besser gefragt wäre eigentlich, warum war es für mich so schwierig. Hauptgrund war natürlich mein mangelndes Knowhow in diesem ganzen Umfeld, es fängt schon mit der richtigen Auswahl der Stromversorgung an und man ist gut beraten, sich intensiv mit der Funktionsweise von grundlegenden Modularbausteinen vertraut zu machen, zum Beispiel Attenuatoren, Inverter, Summierer etc.

Wenn man davon mal absieht, bleibt aber eine Hürde ganz deutlich:

Die MIDI/CV-Ansteuerung. Das war mit Abstand das Schwierigste und Anstrengendste am bisherigen Projekt. Wie bereits oben erwähnt, wird es recht schnell dünn im Internet, wenn man nach einer Lösung zur CV-Ansteuerung der Oszillatoren sucht. Das hat beim Monotron Duo im Gegensatz zu seinen Vorgängern einen ganz einfachen Grund: Beim Duo wird der Oszillatoren-Pitch nicht direkt über die Steuerspannung des Ribbon-Controllers gesteuert, diese Aufgabe übernimmt ein Microcontroller. Dieser liest die Spannung des Ribbon-Controllers ein, um über um 18 Keyboard-Halbtöne zu quantisieren.

Ausschnitt aus dem Schaltplan des Duo

Weiter wird dann die absolute Tonhöhe über das Pitch-Potentiometer in den Prozessor eingelesen, eine finale Steuerspannung berechnet und schließlich in die Oszillatoren eingespeist. Wie es scheint, hatte ein User auf dem Electro-Music Forum, Alfa66, die bislang einzige MIDI/CV-Lösung entwickelt, indem er eine Steuerspannung über einen entsprechend programmierten Teensy und zwei DAC-Module in die Eingangskanäle eben jenes Mikroprozessors leitet und so eine quantisierte Spielweise realisiert.

Sieht schlimm aus, funktioniert aber

Das war mir dann doch zu kompliziert und darüber hinaus fehlte mir ohnehin ein MIDI-CV-Konvertermodul, das ich ebenfalls bauen wollte. Für meine Lösung fand ich dann auch einen wichtigen Hinweis im selben Forum: Die Tonhöhe wird nämlich über den Widerstand R7 (im Korg Schaltplan) bestimmt. Darüber hinaus fand ich heraus, dass der Widerstandswert von R7 das Verhältnis Volt pro Oktave bestimmt. Bei dem Wert von 56 K entspricht das etwa 0,75 V pro Oktave, leider in umgekehrter Proportion. Long story short: Mein selbstgebauter MIDI-CV-Konverter hat neben dem normalen Spielmodus auch einen „Monotron Ausgabe-Modus“, der die MIDI-Werte abhängig von der Tonhöhe umgekehrt proportional in eine Steuerspannung von 0,64 V pro Oktave ausgibt. Damit läuft’s dann. Bis dahin musste ich jedoch viele Seiten in meinem Notizbuch mit Messreihen und Hinweisen füllen.

Mindestens so wichtig wie der Lötkolben: Papier und Stift

Der Rest ist mehr oder minder unspektakulär: Neben Inverter und Attenuator, die man immer brauchen kann, baute ich ein ADSR-Modul auf Basis des Electric Druid EnvGen8, einen Dual-VCA mit einem Chip AS3360 aus gleichem Hause und ein weiteres umgebautes Monotron Delay für ein einfaches LFO-Signal nebst Delay. Letzteres gibt es mit einem kostenlosen Grundrauschen, das es in sich hat und eigentlich nur für LoFi-Ideen einsetzbar ist.

Halt, die Modulation der Filterresonanz waren dann doch nicht ganz billig. Ich habe lange gebraucht, um zu verstehen, dass man dazu den VCA-Ausgang in den Filtereingang zurückführen muss. Gerade für schöne Bässe ist es ein super Feature.

Wie geht’s weiter?

Ein paar Dinge stehen nach wie vor noch auf der Wunschliste, die es umzusetzen gilt. Dabei ganz oben: die Modulation der Pulsbreite von Oszillator 1 und 2. Hier fehlt mir derzeit jeglicher Ansatz, Kommentare und Hinweise sind somit hochwillkommen.

Mindestens so wichtig wie der Lötkolben: Papier und Stift

Weiterhin werde ich als nächstes ein Servicemodul in Angriff nehmen, das mir die LFO-Spannung des Monotron Delays vom Offset befreit und auf 5 V Amplitude verstärkt sowie einen Subtrahierer, um die Steuerspannungen gängiger Hardware-Sequencer direkt einspeisen zu können. Diese beiden Dinge sollten sich leicht mit einem einfachen OP-Chip vom Typ LM 324 realisieren lassen. Portamento vermisse ich derzeit ebenfalls. Zu guter Letzt wäre noch eine Umgehung der oben besprochenen Autotuning-Funktion wünschenswert. Auch hier wäre ich für weitere Hinweise und Tipps dankbar.

Und hier noch eine YouTube-Empfehlung