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Praxistest: Doepfer A-124 WASP-Filter Eurorack

A-124 Wasp-Filter, Barkhausen, und…es bewegt sich doch?

5. Oktober 2022

Vorwort der Redaktion

Wieder einmal hat uns ein Leserbeitrag so sehr gefallen, dass wir euch diesen unbedingt ganz oben auf der Startseite präsentieren wollen. Lieber „moinho“, vielen Dank für deinen tollen Beitrag.

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Heute geht’s um das Filter des EDP WASP oder genauer um die Implementierung aus Doepfers A-100-System (vulgo “Eurorack”), genannt A-124. Es geht aber auch um Filter generell, Theorie von schwingungsfähigen Systemen – und die Frage, warum manche Filter (z. B. das oben erwähnte WASP-Filter) nicht oszillieren oder ob sie es vielleicht doch tun?
Die Story ist dabei sehr populärwissenschaftlich (bestenfalls) gehalten – ich spare mir bewusst saubere Beschreibungen im Sinne dessen, worum es heute gehen soll – Spaß mit Synths und Filtern (modularen und anderen) zu haben.

Das Doepfer A-124 WASP Filter

Das A-124 Wasp Filter ist ein Eurorack-Modul von Doepfer im klassischen Design und mit einem aktuellen Straßenpreis von 85,- Euro nicht nur eines der billigsten, sondern meines Erachtens das günstigste (im Sinne von Preis-Leistungs-Verhältnis) Filter im Eurorack-Universum. Warum? Neben einem charakteristischen Klang, der für viele Fälle einsetzbar ist, kriegt man auch echten Multimode (mit einem BP-Ausgang und einem, bei dem stufenlos zwischen LP, Notch und HP überblendet werden kann), und das zu einem Preis, zu dem viele Anbieter außer vielleicht passiven Multiples noch garnichts im Programm haben. Also fast perfekt? Na ja, wenn da nicht der eine Satz auf der Produktseite wäre:

Im Gegensatz zu den meisten anderen Filtern des A-100 ermöglicht der A-124 keine Selbstoszillation.

Was ja schon mal den möglichen Spaß etwas einschränkt.

Spoiler-Exkurs

Die folgende Aufnahme ist mit einem A-124 und einem Attenuverter (verwendet wurde ein LPZW WK2, aber jeder andere hätte es auch getan) gemacht:

Was unmittelbar zu ein paar Fragen führt: EWarum sagt Doepfer, dass der A-124 nicht schwingt und warum schwingen manche Filter nicht. Oder umgekehrt, warum schwingen Filter überhaupt, und was hat ein Attenuverter damit zu tun?

Warum schwingt was?

Heinrich Barkhausen, ein Physiker, der sich u. a. mit Elektronenröhren befasste, formulierte die erste (bekannte) mathematische Beschreibung der Voraussetzungen für Schwingungen in einer elektronischen Schaltung. Seine Barkhausen-Bedingung ist für eine rückgekoppelte Schaltung (mit dem Vergleichsoperator angepasst auf unseren Anwendungsfall):

  1. Die Phasenverschiebung um die Schleife muß identisch mit oder ein ganzzahliges Vielfaches von 2*Pi (360°) sein,
  2. Die Verstärkung um die Schleife muß (größer) eins sein.

Und welche Frequenz resultiert dann? Genau die (oder eher jede), für die beide Bedingungen erfüllt sind. Nachdem wir ja die Formulierung “ein Vielfaches” haben, gibts (theoretisch) unendlich viele Frequenzen, bei denen eine bestimmte Schaltung schwingt – aber nicht bei allen ist die Verstärkung groß genug und eine typische Schaltung sucht sich eine raus, wo die Verstärkung am größten ist, schwingt dann bei der und nur bei der.
Damit brauche ich einen Verstärker und was zum Verzögern. Der Verstärker ist (bei den Frequenzen, um die es geht) erst mal einfach. Was nehme ich zum Verzögern? Theoretisch könnte ich einfach ein sehr langes Kabel nehmen, das wäre aber bei, sagen wir, 100 Hz sehr lang (so ein paar tausend Kilometer). Oder ich verwende elektronische Bauelemente, konkret Kondensatoren (oder auch Spulen), wie ich sie aus typischen Filtern ohnehin kenne.

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Doepfer A-124 Wasp Filter SE

Doepfer A-124 Wasp Filter SE

Kundenbewertung:
(104)

Sachen, die den Frequenzgang beeinflussen, sind systemtheoretisch erstmal lineare passive Dinger, die immer eine Kombination aus Verzögerungsgliedern, Addierern und Abschwächern sind. Und die Verzögerungsglieder sind in unseren Schaltungen eben typischerweise Kondensatoren – wenn mein Filter digital wäre, wären es eben Delays. Das Prinzip ist das Gleiche.

Und bei welcher Frequenz hat mein Filter, z. B. das Wasp-Filter, jetzt eine Verzögerung von 2*Pi? Ein idealer Kondensator schiebt mir bei der charakteristischen Frequenz die Phase um Pi/2, d. h. ein 4-Pol-Filter würde sie um 2*Pi schieben, das Wasp-Filter mit 2 Polen damit nur um Pi. Was aber erst mal kein Problem ist, weil was Pi bei der einen Frequenz ist, ist 2*Pi bei der doppelten. Da dämpft aber mein Lowpass das Signal schon mal um 12 dB, was mir wiederum mit meiner Bedingung mit der Verstärkung Probleme macht. Außer ich habe genug Verstärkung.

Praxisaufbau

Genug der grauen Theorie, ich baue mal was auf. In das Doepfer-Lowcost-Lunchbox-Case kommt neben dem A-124 Wasp Filter und dem vorhin erwähnten LPZW WK2 noch ein A-110-1 Standard VCO (kann man immer brauchen) sowie ein Ears.
Ears ist ein Kind zweier Größen der Eurorack-Open-Source-Welt: eine Mutable-Instruments-Implementierung von Tom Whitwells “Mikrofonie”. Wir brauchen dabei nichts von dem eigentlichen Zweck des Moduls, außer der Tatsache, dass es mir eine Verstärkung von 40 dB liefert. Tatsächlich habe ich sonst kein Modul mit so einer Verstärkung.

Filter “normal”

Für das erste Beispiel schließe ich den Sägezahn aus dem A-110-1 an den Eingang des Wasp an. Der Ausgang geht (wie in allen anderen Beispielen) durch ein DI800 und Multiface II nach Wavelab, wo alles normalisiert wurde. Im Nachgang gibt’s noch ein paar Aufnahmen, bei denen der Pegel erhöht wurde (da steht’s dann dabei, hier aber nicht).

Ich fange im LP an, drehe mit Resonanz 0 und Level 10 erst mal die Filterfrequenz von 0 auf 10, dann Resonanz auf 10, Frequenz wieder zurück auf 0, Wechsel von LP auf HP und dasselbe noch mal (d. h. nach oben diesmal mit Resonanz 10, nach unten mit Resonanz 0).
Danach geht’s zurück in LP, Resonanz 10, wobei ich nach der erkennbaren Resonanz suche, und drehe dann den Eingangspegel nach null.
Generell merkt man – insbesondere im Hochpassbetrieb – durchaus interessante Interaktionen zwischen dem Sägezahn und der Filterresonanz. Was auch erkennbar ist, ist, dass die Eigenresonanz anscheinend verschwindet, nachdem das Eingangssignal fehlt.

Filter “nackt”

Als nächstes stöpsele ich den Oszillator ab, wir haben jetzt also nur Filter in der Aufnahme. Die Einstellungen bleiben gleich (Resonanz 10, LP) und ich drehe ein bisschen an der Frequenz.
Und dann verstärke ich in der Aufnahme mal das Signal um 48 dB und siehe da: Die Resonanz verschwand nicht anscheinend, nur scheinbar.

Dazu ist anzumerken:

  1. Um 48 dB verstärkt ist der Pegel je nach Frequenz -1…-7dB unter Maximum. Die Eigenresonanz ist also im Vergleich zum vorherigen Pegel bei etwa 50 dB weniger, so Pi mal Daumen ein Zweihundersechzigstel (!) des üblichen Signalpegels. Also sehr leise.
  2. Heute regnet’s recht stark, als ich das Ganze vor ein paar Tagen bei eitel Sonnenschein machte, war die Eigenresonanz deutlich ausgeprägter. Und vielleicht ist es bei dem Modul von jemand anderem gar nicht vorhanden oder so.

In der Summe: Es gibt eine Eigenresonanz, aber sehr leise, nur bei gutem Wetter und vielleicht nicht bei jedem A-124 (und aufgrund der Bauteilalterung vielleicht bei gar keinem Original-Wasp).

Filter mit externer Rückkopplung

Ich denke jetzt drüber nach, was mir Barkhausen gesagt hat, und mache was mit Rückkopplung – dafür ist unser Attenuverter da.
Ich gehe vom Ausgang des Wasp in den Kanal 1 vom WK2 (nutze den also als Attenuverter) und von dort in den Eingang des Wasp. Ich splitte das Signal mit einem Stackcable.

Zunächst drehe ich den Level am WK2 (also die externe Rückkopplung) voll auf und schaue (bei Resonanz 10, Level 10), was passiert. Antwort: nichts oder eher nichts anderes als vorher.
Jetzt drehe ich den WK2 auf “-1”, also Invertierung und erst mal die Resonanz auf 0, wobei ich die dann auf 10 erhöhe und siehe da:

Wir kriegen Resonanz und zwar kernige – die noch ein klein wenig mehr Verzerrung kriegt, wenn ich die Resonanz des Filters aufdrehe.
Also gemäß Barkhausen: Ich muß anscheinend mit einem Trick (bei symmetrischen Schwingungsformen ist Polarität invertieren gleich Phase um 180° drehen) die Resonanzbedingung erfüllen – keine Überraschung wegen Filter zweiter Ordnung (siehe oben).

Wie war das mit der Verstärkung?

Nun sind wir an der Stelle, dass ich vorhin die Vermutung hatte, “resoniert schon irgendwie, wenn nur die Verstärkung groß genug ist”. Und dafür ist Ears da, das abgesehen von seinen ganzen anderen Eigenschaften als Verstärker mit 40 dB Verstärkung dienen kann. Zur Erinnerung: Vorhin hatten wir eine sanfte Resonanz um 48 dB verstärkt, in der Größenordnung sind wir damit fast.

Das folgende Beispiel ist: Ausgang vom Wasp nach Ears nach WK2 zum Wasp-Eingang. Resonanz am Wasp ist 0, WK2 ist auf “+1”, und dann drehe ich erst die Verstärkung an Ears auf und verändere dann die Frequenz am Wasp.

Die Resonanz ist über den Frequenzbereich jetzt lang nicht so stabil wie bei negativer Rückkopplung vorher, aber geht zumindest zwischen 1 kHz…10 kHz fein.
Nun stellt sich die Frage: Was passiert mit negativer Rückkopplung und der massiven Verstärkung von Ears?
Und damit sind wir beim Beispiel vom Anfang:

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Fazit

Am Schluss haben wir gesehen (gehört?), dass entgegen Doepfers Behauptung, das Wasp-Filter nicht nur Selbstoszillation kann (und das auch alleine), sondern mithilfe von ein bis zwei weiteren Modulen auch mit den großen 303ern und OptoFETs mitschreien kann. Und nebenbei haben wir uns ein bisschen mit Filtern generell befasst. Es bleibt die Frage: Wie verhält sich’s beim Original-Wasp-Deluxe? Und wie beim B-Wort-Nachbau? Über entsprechende Kommentare würde ich mich freilich riesig freuen.

Preis

  • 85,- Euro Standard-Edition
  • 84- Euro Special Edition in gelb/schwarz
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Forum
  1. Profilbild
    CDRowell

    Den Wasp gibt es fast im Original auch in VCV-Rack… Da ich beide Versionen Hard- und als App besitze kann ich aus eigener Erfahrung sagen: Bei der Hardware ist das Umlöten etwas komplizierter… Bei der Softwareversion reichen zwei Maus-Klicks… Beide Möglichkeiten sind ihr Geld vollends wert. Saubere Schaltung/Programmierung! Toller Bericht und super Gerät!

  2. Profilbild
    Anjin Sun

    Als einstiger Besitzer einer Wasp konnte ich mich nie für den A-124 begeistern, und verkaufte diesen ziemlich schnell. Wäre LP/HP per CV steuerbar gewesen, wäre er wahrscheinlich geblieben (wie viele andere Doepfer Module).
    Wäre Wasp Sound erneut gewünscht, so würde ich direkt zur B-Wasp Deluxe greifen!

    • Profilbild
      moinho AHU

      Frage zwecks der Neugier: war das Nichtbegeistern ein „klingt nicht wie ein echter WASP“, oder ein „der Sound begeistert mich nicht“?

      (Sicherlich keine Lösung, wenn man was Kleines, Billiges will, aber: CV-Steuerung von LP nach HP kann man sich (nicht nur) für den WASP (sondern für jeden TP oder HP) bauen mit nem Addierer, Inverter und VCA? Wie? Mit dem „Xpander-Trick“, wobei die Schaltung bei den meisten Multimodes (so auch beim WASP) ansich auch nicht anders funktioniert).

      • Profilbild
        Anjin Sun

        Es war ein Mix aus: Erinnert mich nicht an meine Wasp, und klanglich überzeugt es auch nicht. LP/HP-Blend – Interessanter Patchvorschlag, der mit einem CV Eingang am A-124 ohne Zusatz gelöst gewesen wäre. Der A-106-6 ist eher meins …

        • Profilbild
          Garfield Modular AHU

          Hallo Anjin,

          Vielen Dank für Deine Antwort und Deine Sichtweise :-)

          Ja… der A-106-6 steht bei mir auch noch auf der Wunschliste, da stehen aber noch so viele Modulen auf dieser Liste das es schwierig wird zu wählen…

          Viele Grüße, Garfield.

  3. Profilbild
    ollo

    Interessanter Bericht.

    Den Wasp Filter habe ich auch immer im Blick, falls ich irgendwann mal ein Modular-Rack haben sollte. Wobei der Behringer Wasp bei einigen Anbietern schonmal nur knapp das doppelte gekostet hat, was bei Doepfer nur das Filter kostet. Kam aber leider nicht aus Deutschland das Angebot, sonst hätte ich da wohl zugeschlagen.

  4. Profilbild
    Robby

    Ich lebe diesen Wasp sound auch, aber ich habe einen selbstgebauten Jasper Wasp Clone

  5. Profilbild
    venon303

    Ich habe in mein A-124 (SE) einen 10k-Widerstand eingebaut und einen Kippschalter an die Frontplatte montiert. Nun kann ich vom Originalmodus in einen Selbstoszillationsmodus umschalten. Nicht wirklich revolutionär, gibt aber etwas Abwechslung.

  6. Profilbild
    Garfield Modular AHU

    Hallo Moinho und Hallo Zusammen,

    Moinho, herzlichen Dank für Deinen Test-Bericht, interessante Betrachtung von das Modul!

    Von den fast halben Millionen Filter Modulen die es für Eurorack gibt ist dieser Doepfer A-124 Wasp Filter einer meine Favoriten. Es hat ein fairen Preis aber dafür ein überdurchschnittlich guten Sound. Wenn man mal ein Eurorack Sound mit ein A-124 Wasp Filter gepatched hat, dann will man eigentlich nichts anderes mehr als fast immer wieder den A-124 benützten in einen Patch, egal welchen Eurorack Patch.

    Anjin Sun, es wäre mal interessant zu wissen (also gleicher Frage wie Moinho), wieso Du den A-124 nicht machst?

    Ich habe ziemlich viele Eurorack Filters und obwohl die meisten ein guten Sound haben, werden sie irgendwie langweilig (sie laden Dich nicht wirklich ein zum Spielen), der Doepfer A-124 langweilt aber nie und macht immer Spaß, meiner Meinung nach mindestens :-)

    Viele Grüße, Garfield.

  7. Profilbild
    Anjin Sun

    Ich kann Kommentare nicht mehr editieren, da kommt immer eine leere Seite mit einer 0. Sonst hätte ich in meinen letzten ein Dankeschön für diese Ausführung hier noch hinzu geschreiben !!

  8. Profilbild
    rio AHU

    Ist der Eingang des Wasp nicht einfach nur vollends übersteuert und damit verzerrt? zumindest klingt es so, statt Eigenresonanz des Filters.

    • Profilbild
      moinho AHU

      Die kurze Antwort: „(vielleicht und nein) und nein“.
      Die längere muß ich ein bisserl ausholen:
      Das einzige Beispiel mit einer normalen Beschaltung (Signalquelle ins Filter) ist Beispiel 2 (das ich jetzt auch nicht diskutieren werde). Die anderen sind:
      Beispiel 3: Filter ohne beschalteten Eingang (!)
      Beispiel 4, 5 und 1: Ausgang des Filter ist auf den Eingang gepatcht.

      Wir haben im Beispiel 3 eine interne Rückkopplungsschleife (innerhalb des Filters über den Resonance-Regler), in 4, 5 und 1 dazu eine externe über WK2 und teilweise Ears.

      Wenn die Verstärkung meiner Rückkopplungsschleife >1 ist (was sie hier ist, und was sie bei Selbstoszillation immer ist – die Schwingung kommt nicht von irgendwoher sondern etabliert sich aus verstärktem Rauschen), fängt irgendwann irgendwas an zu zerren – was man freilich hört.

      Deswegen zurück zu meiner Kurzantwort:
      (vielleicht), bei den Beispielen 4, 5 und 1 ist der Eingang wahrscheinlich/möglicherweise übersteuert (genau weiß ichs nicht, kann auch nur der Ausgang sein…)
      (und nein), beim Beispiel 3 ist der Eingang nicht beschaltet, deswegen lehn‘ ich mich ausm Fenster und behaupte „nicht übersteuert“,
      und nein, das eine (Verzerrung) schließt das andere (Selbstoszillation) nicht aus, und Selbstoszillation isses in allen Beispielen (außer 2).

      • Profilbild
        rio AHU

        Könnte man mal Testen, wie es sich verhält bzw. klingt, wenn das A111-1 Audiosignal durch den Wasp geht. Entweder vor oder hinter dem WK2 in der Rückkopplungsschaltung.

  9. Profilbild
    Brianemo

    Ich habe mir einen Jasper Wasp Clone gebaut und war am Anfang nicht so begeistert vom Filter, aber je mehr ich ihn benutze, desto mehr schätze ich ihn Wert :D

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