Der (echte) Jupiter 8 Clone

ACME

ACME

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Ja, ihr habt das richtig gelesen: Ein neuer Jupiter 8 Clone. Und das Besondere daran: es ist ein echter JP8. Also nicht, wie von einigen anderen schon gebaut, ein Polysynth basierend auf dem JP8, sondern eine echte Kopie. Natürlich muss auch ich ein paar Einschränkungen dabei hinnehmen. Gezwungenermaßen. Allerdings soll der Klangcharakter aber zu 100% erhalten bleiben. Das ist das Ziel.
Die Idee ist nicht neu. Vor 30 Jahren schon habe ich mit Synth-Baugruppen gespielt, leider war die Bauteilbeschaffung für mich zu DDR Zeiten fast unmöglich.
Begonnen habe ich das JP8 Projekt im März 2018. Angefangen alles Mögliche und Unmögliche über den JP8 zu sammeln was das Netz so hergibt, alle Baupläne großformatig auszudrucken, zu lesen und komplett zu verstehen. Danach ging es daran, den Markt auf die Beschaffbarkeit spezieller Bauteile hin zu durchforsten. Glücklicherweise gibt es das Meiste noch. Ausnahme macht da der rolandeigene Hüllkurvengenerator (IR3R01) der weltweit nicht mehr zu beschaffen ist. Ich habe lediglich einen (für Messzwecke) ergattern können.
Zwar noch beschaffbar, aber leider zu Mondpreisen, sind die bunten Taster. Ebenfalls mau sieht es bei den Sliderpotentiometern aus. Die hohe Bauform ist nicht mehr am Markt.

Gut. Die Taster und Slider kann ich bedenkenlos ersetzen. Die Panelboards verändern sich damit nur mechanisch. Die EGs werden durch AS3310 und /oder ENVGEN8 ersetzt. Das ändert nichts am Klang. Alle anderen IC konnte ich auftreiben.
Weiteres Designziel ist es, alle Boards mechanisch wie elektrisch kompatibel zum Original zu gestalten. Also kann man z.B. sein altes 12 Bit Interface-Board gegen (m)ein neues 14 Bit-Board tauschen und somit gleich mal upgraten. Alle Logic-IC werden als CMOS oder LS –Serien eingebaut. Das spart enorm viel Strom und sorgt für weniger Erwärmung.
Der JP8 bekommt ein MIDI Interface. DCB wird nicht unterstützt, weil völlig out of date.
Weiter im Text..
Nächtelang habe ich den gesamten Schaltplan in KiCad übertragen. Wahnsinn! Dann nach und nach Leiterplatten erstellt. Die Anordnung der Bauteile ist auch nahezu Identisch mit dem Original.

_20181109_195608.JPG


Ich hab mir gedacht, das Projekt hier im Forum etwas detaillierter zu beschreiben.

Gruß
Markus
 
DAS CPU BOARD
..ist das Brain des JP8. Es besteht aus einem Z80 Minimalaufbau. Lediglich CPU, ein paar Adressdecoder, EPROM, Arbeitsspeicher, Programmspeicher. Dazu noch einen TimerIC für das Autotune und Memory-Save samt Signalaufbereitung. Takt- und Resetschaltung dazu, fertsch.:cool:
Was mich hier genervt hat war die Sache mit der Stützbatterie für den CMOS-Programmspeicher. Im Prototyp ist er noch verbaut, später wurde er wegrationalisiert und die 4 CMOS RAM Bausteine – die 1nA Version (oder war es 1µA Standbystrom..egal) ist schweineteuer – gegen einen modernen FRAM getauscht.

Hier mal der Prototyp des CPU-Boards:

DSC_0485.JPG

Und hier das aktuelle CPU Board ohne den ganzen Batterie-Spittel:
CPU_V3.JPG
Der neue RAM ist außerdem 4 mal so groß, kann also in 4 Speicherbänke eingeteilt werden, wenn man sich denn einen Umschalter gönnt...

Gruß
Markus
 
Chapeau - wirklich eine große Herausforderung. Viel Erfolg und gutes Gelingen bei der weiteren Umsetzung.

:supi:
 
DAS INTERFACE BOARD.
Jetzt wird es langsam interessant ;-)
Dieses Bord liegt über dem CPU Board und hat identische Abmessungen. Funktionell wurde ihm die Erzeugung der KCV-Steuerspannungen und die Aufbereitung aller Signale, die letzendlich die CPU erreichen sollen, zugewiesen.

1.) die KCV Steuerspannungen.
Auf dem Board werkelt ein 14Bit Prom-linearisierter high precision DAC. Aus einer extrem stabilen externen Referenzspannung generiert er die Steuerspannungen für die 16 Oszillatoren auf dem ModuleBoard. In die Feedback-Loops der KCV- Sample& Hold sind gleichzeitig die Portamanto-Generatoren eingefügt. Zu meinem Leidwesen bestehen diese aus 4x sauteuren IR3109. Welch eine Verschwendung an dieser Stelle. Ev lass ich mir da noch was einfallen... Die Referenzspannungserzeugung habe ich etwas umdesignt. Will ja nicht nur dumm kopieren ;-)

2. ADC. Der 14 Bit DAC generiert auch die Komparatorspannung für die A/D Umsetzung der Spannungen aller analogen Bedienelemente, deren Werte speicherbar sind. Er macht das zusammen mit der CPU nach dem Prinzip der sukzessiven Approximation. Hierzu generiert er letzendlich eine Treppenspannung zwischen 0 und 5V. Die Steuerung erfolg in Software. Für die Rückumsetzung der digitalen Werte in Steuerspannungen ist dieser DAC nicht verantwortlich!! Das macht dann ein anderer auf den Module Controllern. Klanglich kann sich die 12 von der 14 Bit Variante aus diesem Grund heraus nicht unterscheiden. Dem 8 Bit DAC auf dem ModCon ist es egal, wie die Steuerspannungen anfänglich digitalisiert wurden.

Weiter übernimmt das Bord die Bereitstellung aller Signale für die CPU. So geht fast alles, was von den Bedienelementen kommt, sowie die Signale der Klaviatur durch das IF Board zur CPU.
Ich habe zudem das MIDI Interface auf dem IF Board angeflanscht.

Hier ein Bild des Prototypes
Die Referenzspannungserzeugung in der Mitte des Boards ist schon in SMT realisiert.

DSC_0484.JPG

In der aktuellen Version bin ich weiter auf SMT ausgewichen. Roland hat im Service Manual angegeben, dass die OPV in der S&H selektierte Typen sind. Da man aber heutzutage für jeden Zweck die richtigen OPV bekommt, habe ich auf die Selektion verzichtet und gleich welche mit geringem Offset und extrem niedrigen leakage current gewählt. Die Foliekondensatoren fürs Portamento müssen sehr eng toleriert sein (2%). Auch dafür gibt es eher welche in SMD Bauform.

Daher sieht das aktuelle Board so aus:
INTERFACE_V5.JPG

Da auch der original 14 Bit DAC (bzw ein Kompatibler) nur noch begrenzt erhältlich ist, habe ich ihn schon mal durch einen modernen 14 BIT high precision DAC ersetzt.
Das ganze funktioniert prima. Das Board ist damit voll kompatibel zum Original.


Gruß
Markus
 
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PANEL BOARD A

nix besonderes...
Sorgt für Anschlussmöglichkeiten der ganzen Potis, Taster und des LED-Displays. Enthält die Multiplexer für analoge und digitale Bedienelemente. Transferiert das meiste davon zum Interface. Außerdem erzeugt es den Arpeggiator-Clock und verteilt die beiden LFOs (vom ModCon kommend) abhängig von WHOLE, DUAL, SPLIT zu den entsprechenden Modulecontrollern.

DSC_0487.JPG

Den digitalen Multiplexer habe ich etwas umgestaltet. Anstatt der im Original verwendeten 4x6 Kanäle hat meiner 3x8:fawk:. Wäre ja sonst langweilig:zzz:
Damit ist der grobe Digitalkram fast abgeschlossen.
 
Das ist ja mal eine echte Herausforderung, viel erfolg damit.
Warum aber ausgerechnet der Jupi 8, der 6er klingt doch viel besser?
 
Danke:xencool:
Ganz einfach: Ich wollte es so! Und besser/schlechter gibt es für mich nicht. Er klingt anders. Mein JP8000 klingt auch weder besser noch schlechter als der JP8 Clone...
Zugegeben, es wird nicht nur beim JP8 bleiben. Es folgt noch ein "Chipsynth", aber keiner von Roland ;-)

Gruß
Markus
 
woah...hochinteressantes projekt!

vllt. als minimalistisches desktopmodul (wichtigste bedienelemete inkludiert... die andern über CC etc.)? danke da eher an die entwicklungskosten. bin gespannt.
 
Ja, da bieten sich einige Möglichkeiten... Nur minimalistisch..Naja, ich wüsste jetzt nicht, welche Bedienelemente ich weglassen würde. Ich persönlich fühle mich einfach wohler damit, direkt an der Hardware schrauben zu können. Roland bietet ja auch für alle knopflosen Nachfolger so ein PG an.. Das schließt aber nicht aus, dass auch (fast) alles per CC geht. Das kann er ja jetzt schon :schwachz:
Entwicklungskosten sind scheißegal :) Hobby heißt ja übersetzt: Mit dem größtmöglichen Aufwand fast keinen Nutzen erzielen ;-))
 
ja klar, ich hab auch immer gerne möglichst viel knöppe/fader pro funktion... das bedenken war, daß es dann letztendlich probleme mit gehäuse/bedienelementen geben könnte (meinerseitige berufskrankheit).
 
Riesenrespekt! Wird es denn bei dem einen Prototypen bleiben?
 
Daumen hoch auch von mir... der JP-8 ist schon eine ziemlich komplexe Karre. Alleine schon die mikroprozessorgesteuerten Tuningroutinen. Da als Hobbyentwickler ranzugehen, das muss man sich erstmal trauen :)
 
Zuletzt bearbeitet:
SvenSyn schrieb:
Riesenrespekt! Wird es denn bei dem einen Prototypen bleiben?
Zum Vergrößern anklicken....
Vorerst schon. Die Platinen können zwar in Kleinserie gefertigt werden, das Gehäuse wird dann noch mal ne Nummer für sich. Also, erst mal einen fertig bekommen, dann kann ich ja mal darüber nachdenken, mir noch einen zweiten und dritten zu bauen:cool:
 
DER MODULECONTROLLER (MODCON)

Mit dem MODCON hat Roland die gemeinsam verwendeten Baugruppen für die eigentliche Tonerzeugung auf ein separates Board "ausgelagert". Ein MODCON bedient zwei Module Boards, steuert also 4 der 8 Stimmen.
Das MOCDON stellt zum Einen die vier zusätzlichen Spannungen für die Module bereit (-+13V, +10V, -5V). Die -+13V sind temperaturkompensiert, um die Stimmung stabil zu halten.
Hauptaufgabe ist jedoch die Erzeugung aller Steuerspannungen und Signale, außer die KCV (die macht ja schon das Interface).
Auf dem Board ist ein SRAM installiert, der von der CPU bei jedem Programm- oder Parameterwechsel mit Daten gefüttert wird um immer den Parametersatz für den gerade erzeugten Sound enthält. Das MODCON arbeitet dann völlig autark. Es liest den RAM selbständig zyklisch aus. Die analogen Signale werden in einem boardeigenen diskreten 8 Bit R2R DAC erzeugt, zum Demux geleitet und anschließend in die S&H geschickt. Von da gehen sie zu den Modulen.

Außerdem befindet sich noch der LFO samt Waveshaper auf dem Board. Ein Rauschgenerator mit AGC-Stufe (in der zweiten Version des ModCon) rauscht immer vor sich hin. Mit einer vom LFO getriggerten S&H wird daraus auch das LFO-Random Signal gewonnen.

Hier mein Prototyp. Er entspricht dem Original.

DSC_0488.JPG
Auf dem Board werkeln 7x BA662 die, bis auf den Noisegenerator, nichts zum Sound beitragen. Ich benutze neben den originalen BA662 (SMD Version) auch Clones. Da hier aber lediglich Steuerspannungen moduliert werden, habe ich auf den späteren ModCon vier BA662 durch zwei 13700 ersetzt. Macht an dieser Stelle keinen Unterschied. Anstatt wieder 082er zu selektieren, habe ich solche mit besseren Specs in SMD gewählt. Später dann die Foliekondis in den S&H auch gleich als SMD gewählt. Baut sich für mich besser und 1206 erkennt man noch ohne Lupe ;-)

Hier die aktuelle Version mit den o.g. Änderungen:

MOD_CON_V8.JPG

Die 10V und -5V Spannungsversorgung habe ich auch etwas umgestaltet/verbessert. Mir war eben grad danach.. Und damit ich von den OPV nicht immer zwei verschiedene Bauformen kaufen muss, sind alle OP gleich mit nach SMD gewandert. Auf dem Board sind 462 BE verbaut, davon 83 SMD.
 
Zuletzt bearbeitet:
ja grass.... aber das musst du wohl irgendwie und wenn nur als Bausatz anbieten.. !! Ich mein bei dem Aufwand ! Respekt !

Dein name ist aber nicht Ulli, Markus ?
 
Nicht verwandt und nicht verschwägert euer Ehren. Aber vielleicht genau so besessen ;-)

Das MODULE BOARD

ModuleBoard ist Rolandsprech für Voiceboard. Das Mod ist praktisch der Kern, das Herz und die Seele des Jupi und verkörpert seine ganze Charme. Es enthält zwei Stimmen. Jede Stimme hat zwei Oszillatoren. Soweit bekannt..
Jedem Oszillator folgt eine Waveshaper. Damit können Ramp-Up, Saw, Square, Pulse und etwas sinusähnliches generiert werden. Rausch kommt vom ModCon.

Beim Nachbau stellte ich mir folgende Frage nicht: soll ich da was wesentliches dran verändern. Gerade hier wirkt sich jede Veränderung im Audiozweig zwangsläufig (also nymphomanisch ;-) ) auf den Charakter und den Klang aus. Das ist so. Daher habe ich zuerst eine 1:1 Kopie erstellt.

MODULE_Proto.JPG
IR3109.JPG

In den Filtern werkeln IR3109 und original BA662N. Das muss auch so bleiben, wenn man einen JP8 nachbauen will. Zum Vergleich habe ich mit ein Multimodefilter mit 13700 OTA gebaut (Jove80). Zwar ist der 3109 technisch gesehen auch "nur" ein 4-fach OTA, aber eben nur technisch. Das 13700 Filter klingt auch echt geil, aber eben nicht so wie das Rolandfilter. So bleibt es beim Original. Im Resonanz-zweig sitzt ebenso ein Roland Chip (662), genau so wie im HP-Filter. Ein 13700 oder Clone könnte diese Aufgabe auch übernehmen, ist aber eben nicht das gleiche, und schon gar nicht das selbe ;-)

Einziges Problem waren die oben schon erwähnten und nicht mehr erhältlichen IR3R01. Ich habe mich daher erst einmal für den CEM Clone AS3310 entschieden, weil er auch analog arbeitet. Aufgebaut auf einem PlugIn Board kann er direkt anstelle des R01 gesteckt werden. Die AS haben aber das Riesenproblem, dass die Hüllkurvenzeiten stark temperaturabhängig sind. So erzeugt ein kalter 3310 10s Attack, auf Betriebstemperatur nach 20 Minuten die gewünschten 6s. Das geht ja mal gar nicht, zumindest nicht nach heutigen Maßstäben. Aber das JP8 Service Manual spricht davon, dass der Abgleich des Original 8 auch erst nach einer 30 minütiger Warmlaufphase erfolgen soll.



IR3R01_replacement.JPG

Ein Moduleboard frisst satte 22 BA662. Mein "Optimierungsansatz" beschänkt diese Anzahl auf 8. Die ganze Modulation der Steuerspannungen können auch die 13700 abarbeiten. All das, wo Musik durchgeht, bleibt so wie es ist.
Hier eine Variante mit AS3310:

MODULE_V10.JPG

Das Board hat 856 Bauteile, davon fast 200 in SMD für die Hüllkurven. Alle OPV (bis auf die 080er) habe ich ebenfalls in SMD bestückt. Der 3310 kann halt mit den A D R Steuerspannungen vom ModCon nichts anfangen. Die müssen alle auf 0 bis -260mV konvertiert werden. Dazu kommt noch die Mimik für das EnvKeyFollow... Warum der Aufwand? Die Hüllkurven sind im warm gelaufenen Zustand nahezu identisch mit denen des R01 !

Parallel dazu habe ich an einer Version mit digitalen Env Generatoren gearbeitet. Die laufen natürlich von Anfang an stabil und erfordern weniger Außenbeschaltung. Sind eben nur digital. Die maximale Attackzeit lässt sich per Poti auf 5 Sekunden (oder 6) begrenzen. Das ist aber nur wichtig, wenn das Board mit anderen zusammenspielen soll. Bleibt man bei den möglichen 10s, so ist das auch nicht so wild.

MODULE_V13.JPG

Module Board sowie ModCon sind voll kompatibel mit dem original Jupiter.
Rein technisch gesehen könnte man Module und ModCon allein schon an einem Controller via Midi steuern. Ob man das Autotune braucht, muss man dann selbst entscheiden. Obwohl, wenn jemand schon soweit kommt, das die Boards spielbar werden, dann ist das AT auch kein Thema. Wenn die das in den 80ern schon hinbekommen haben, mit einem 4MHz Prozessor.. ;-)
Ich kann die VCOs so genau einstellen, dass ich auch ohne AT spielen könnte. Klingt dann eben noch ein bisschen "analoger".

Gruß
Markus
 
Zuletzt bearbeitet:
Zum Thema Bausatz: Wenn ich mich hinsetzen würde und ca 5000 Bauteile in Tüten verpacken und beschriften soll, müsste das schon mit einem erheblichen Schmerzensgeld kompensiert werden. Da gäbe es nichts zum Bauteilpreis. Außerdem ist der Jupi keinesfalls ein Anfängerprojekt. Und wenn ich mir die ganzen Fragen hier im Forum (und anderen) zu wesentlich einfacheren Projekten so durchlese, nehme ich lieber Abstand von diesem Gedanken ;-)
Ich habe selbst schon Stunden mit Fehlersuche verbracht. Da lieferte Mouser einmal Widerstände die mit 100k Tütenaufdruck beschriftet waren, aber nur 100 Ohm hatten. Und auf den blauen Widerstandskörpern der MF Widerstände erkennt man die Farbe der Ringe nicht wirklich gut. Ohne einen Oszi und detaillierte Schaltungskenntnis läuft da nichts. Vielleicht biete ich irgendwann mal bestückte und geprüfte Boards an. Wer die haben möchte, sollte aber genau wissen, was er tut.
 
Zuletzt bearbeitet:
ACME schrieb:
Zum Thema Bausatz: Wenn ich mich hinsetzen würde und ca 5000 Bauteile in Tüten verpacken und beschriften soll, müsste das schon mit einem erheblichen Schmerzensgeld kompensiert werden. Da gäbe es nichts zum Bauteilpreis. Außerdem ist der Jupi keinesfalls ein Anfängerprojekt. Und wenn ich mir die ganzen Fragen hier im Forum (und anderen) zu wesentlich einfacheren Projekten so durchlese, nehme ich lieber Abstand von diesem Gedanken ;-)
Ich habe selbst schon Stunden mit Fehlersuche verbracht. Da lieferte Mouser einmal Widerstände die mit 100k Tütenaufdruck beschriftet waren, aber nur 100 Ohm hatten. Und auf den blauen Widerstandskörpern der MF Widerstände erkennt man die Farbe der Ringe nicht wirklich gut. Ohne einen Oszi und detaillierte Schaltungskenntnis läuft da nichts. Vielleicht biete ich irgendwann mal bestückte und geprüfte Boards an. Wer die haben möchte, sollte aber genau wissen, was er tut.
Zum Vergrößern anklicken....
Oder du tust dich mit jemandem zusammen, der die Produktion übernimmt.
Ich könnte mir zb vorstellen, daß der Uli Behringer dir bestimmt einen warmen Empfang bereiten würde, wenn du damit kommst. :)
 
Thomasch schrieb:
Oder du tust dich mit jemandem zusammen, der die Produktion übernimmt.
Ich könnte mir zb vorstellen, daß der Uli Behringer dir bestimmt einen warmen Empfang bereiten würde, wenn du damit kommst. :)
Zum Vergrößern anklicken....

Klar, wenn er mir zuerst verrät, wo er die Taster für seinen VC340 bezieht ?
Na, löten kann ich auch noch selber..
 
Die Taster wird Behringer vermutlich selber herstellen.
Du kannst auch einfach mal bei triplex-service.de anrufen und nachfragen, ob die die vorrätig haben.
Die machen Support für Behringer und verkaufen auch Ersatzteile.
 
Ja bald zieht ACME nach Musictribe city .. wenn ulli das hier sieht :)

schon hammerhart.. und ich löte auch gern.. aber so was.. respekt.
 
Danke für die Blumen?.
Na das mit dem Gelöte ist schon machbar Am grässlichsten fand ich allerdings die Sache mit dem Crimpen der gefüllt 1000 Kabel. Da kam schon der Wunsch nach FFC Verbindern auf. Nur darunter leidet die Kompatibilität zum Original. Ich werde mal sehen, ob ich die FFC Buchsen zusätzlich noch unterbringen kann.
 
Zum Klang.. Ja, eben wie ein Jupi :xencool:. Hier mal ein kleines Beispiel. Alle Sounds kommen vom 8, die Drums aus der Dose, die kurzen Fills (reversed/detuned Cymbal?) sind geklaut. Gesteuert ist alles über Midi.


 
Krass gut!
Möchtest du das Gehäuse auch nachbauen oder nimmst du quasi eine "leere Hülle" (von einem defekten JP8)?
(Ich hoffe, ich habe nicht nen Hinweis aufs Thema Gehäuse überlesen...)
 
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