Ein Frequenzschieber verschiebt alle Frequenzen des Audio-Signals am Eingang um die gleiche Frequenz. Beträgt die Schiebefrequenz beispielsweise 200 Hz, so werden aus 1000 Hz 1200 Hz, aus 2000 Hz 2200 Hz, aus 3000 Hz 3200 Hz usw. Das Resultat ist ein völlig anderes als beim Pitch-Shifting, bei dem alle Frequenzen proportional verschoben werden (z.B. 1000>1200Hz, 2000>2400Hz, 3000>3600Hz).

Der Frequenzbereich des internen Quadratur-VCOs beträgt ca. 8 Oktaven (ca. 20Hz ... 5kHz). Bei Bedarf kann ein externer Quadratur-VCO verwendet werden.

Technische Details:

• Der analoge Frequenzschieber basiert auf den folgenden trigonometrischen Äquivalenzen:

• sin(a)*sin(b) = cos(a-b) - cos(a+b)
• cos(a)*cos(b) = cos(a-b) + cos(a+b)

• Bildet man die Summen und Differenzen dieser Formeln, so erhält man:

• Summe: sin(a)*sin(b) + cos(a)*cos(b) = 2 cos(a-b)
• Differenz: sin(a)*sin(b) - cos(a)*cos(b) = -2 cos(a+b)

• Betrachtet man in diesen Formeln (a) als ein beliebiges Audio-Signal und (b) als ein Sinus-Signal so kann man mit Hilfe dieser Formeln eine Frequenzverschiebung des Audio-Signals (a) um die Frequenz des Signals (b) nach oben oder unten ableiten.Um die  Formeln in reale Schaltungen umzusetzen benötigt man:

• Einen Phasenschieber, der alle Frequenzen des Audio-Signal (a) um 90 Grad verschiebt (Sinus und Cosinus sind um 90 Grad verschoben). Eine solche Schaltung kann man mit Hilfe eines sog. Dome-Filters realisieren (benannt nach dem Erfinder Robert Dome). Im Prinzip besteht das Filter aus mehreren Allpässen, die so dimensioniert werden müssen, dass die Phasenverschiebung für alle vorkommenden Frequenzen möglichst nahe bei 90 Grad liegt. Im A-126-2 kommt ein 12-stufiges Dome-Filter zum Einsatz, das mit Bauteilen sehr enger Toleranz realisiert wurde (Widerstände mit 0,1% Genauigkeit und Kondensatoren mit 1% Genauigkeit). Auf diese Weise entfällt die ansonsten sehr aufwendige und zeitraubende Justierung vieler Trimmpotentiometer, die sich zudem gegenseitig beeinflussen.
• Das Dome-Filter des A-126-2 liefert eine Phasenverschiebung von 90 Grad mit weniger als 0,3 Grad Abweichung im Frequenzbereich von ca. 50Hz bis 14kHz.
• Einen in der Frequenz einstellbaren Sinus/Cosinus-Oszillator (sog. Quadratur-Oszillator) ähnlich zu den bereits existierenden Module A-143-9 oder A-110-4  
• zwei Multiplizierer: hier kommen im A-126-2 zwei Ringmodulatoren zum Einsatz, bei optimaler Justierung liegt das Übersprechen des Quadratur-VCOs ohne Squelch-Funktion bei ca. -54dB (entsprechend ca. 10mVss Störsignal zu  5Vss Nutzsignal). Das Übersprechen ist frequenzabhängig und ist bei höheren Frequenzen stärker als bei niedrigen.
• eine Summiereinheit
• einen Subtrahierer

Darüberhinaus verfügt das A-126-2 über einige Besonderheiten:

• Aus dem Audio-Signal wird mit Hilfe eines sog. Hüllkurven-Folgers (engl. envelope follower) eine Steuerspannung erzeugt, deren Wert dem aktuellen Pegel des Audio-Signals entspricht. Mit Hilfe eines Komparators wird damit eine LED angesteuert, die als Übersteuerungsanzeige dient. Zusätzlich wird die Steuerspannung dazu verwendet, um einen VCA anzusteuern, der die sog. Squelch-Funktion übernimmt.
• Die Up- und Down-Ausgänge sind intern mit einem spannungsgesteuerten Crossfader verbunden, so dass das Verhältnis zwischen Up- und Down-Signal stufenlos von Hand und mit Hilfe einer externen Steuerspannung eingestellt werden kann.
• Alle Signalwege sind gleichspannungsgekoppelt, so dass auch sehr kleine Frequenzverschiebungen (mit einem externen Quadratur-VCO) möglich sind. 
• Wegen der Gleichspannungskopplung der Schaltung muss darauf geachtet werden, dass das eingehende Audio-Signal und ggf. die externen Sinus/Cosinus-Signale exakt nullsymmetrisch sind ! Andernfalls kommt es zu Artefakten auf Grund des Gleichspannungs-Offsets dieser Signale (z.B. deutliches Übersprechen/Durchschlagen des Sinus/Cosinus-Signals am Audio-Ausgang). Im Zweifelsfall sind Module mit Wechselspannungskopplung dazwischen zu schalten.
• Das Modul ist komplett in konventioneller Durchsteck-Technik aufgebaut (auch das Dome-Filter), kein SMD.
• Auf Grund des 100% analogen Aufbaus benötigt das Modul einige Minuten Aufwärmzeit bis alle Parameter stabil sind
• Das Modul wird ab Werk für eine Spannungsversorgung von exakt +12,0V und -12,0V justiert. Falls die tatsächlichen Versorgungsspannungen von diesen Werten abweichen (z.B. 11,5V oder 12,5V) muss das Modul u.U. nachjustiert werden.

Das folgende Dokument erläutert die Positionen der internen Stiftleisten (z.B. für die Verbindung zum Expander-Modul A-126-2Exp), die Lage und Funktion der Trimmpotentiometer und die Justiervorschriften: A126_2_internal.pdf.
In diesem Dokument ist auch die interne Verbindung zwischen Hauptmodul und Erweiterungsmodul beschrieben. Die Verbindung erfolgt mit sog. Arduino-Kabeln. Diese sind im Lieferumfang des Erweiterungsmoduls enthalten.

Das untenstehende Blockschaltbild zeigt den inneren Aufbau des Moduls im Detail und die Phasenverschiebung des Dome-Filters in Abhängigkeit von der Frequenz des Audio-Signals.
Sie finden untenstehend auch einige einfache Patch-Beispiele.

Hinweise zum Unterschied zwischen Version 1 und 2 von A-126-2

Der einzige Unterschied zwischen Version 1 und 2 des A-126-2 besteht darin, dass Version 2 über eine zusätzliche interne Stiftleiste verfügt, die bei Bedarf einen zweiten Audio-Eingang in Verbindung mit dem Expander-Modul zur Verfügung stellt. Zum Zeitpunkt der Auslieferung von Version 1 des Moduls (September 2021) stand jedoch noch nicht fest, ob ein Expander-Modul angeboten wird oder nicht. Daher fehlt bei Version 1 dieser Eingang, da die Entscheidung bezüglich des Expander-Moduls erst Ende 2021 getroffen wurde (also 3 Monate nach der Auslieferung der Version 1 des Moduls). Es ist jedoch möglich, die Version 1 zu modifizieren, so dass auch hier ein weiter Audio-Eingang zur Verfügung steht. Näheres hierzu in dem Dokument A126_2_internal.pdf.
Die Bedeutung dieser bei Version 2 hinzu gekommenen Funktion sollte man aber nicht überschätzen. Es ist nichts weiter als ein zweiter Audio- Eingang (ohne Abschwächer). Wir haben diesen zusätzlichen Eingang nur ergänzt, da noch Platz für eine 8. Buchse am Expander-Modul war. Um ein Feedback aber sinnvoll zu integrieren wird zumindest ein zusätzliches Abschwächer-Modul benötigt (z.B. A-183-1). Man kann das gleiche aber auch mit einem kleinen externen Mixer (z.B. A-138n) erreichen. Diese Variante bietet noch wesentlich mehr Möglichkeiten.
Weiter unten finden Sie hierzu zwei Patch-Beispiele: das erste Beispiel zeigt die Realisierung der Feedback-Funktion, die für Version 1 und 2 des A-126-2 genutzt werden kann. Hier wird ein externer Mixer (A-138n) dazu verwendet, um das eingehende Audio-Signal mit einem der Ausgänge des A-126-2 zu mischen, um eine Rückkopplung zu erhalten. Da am A-138n weitere Eingänge zur Verfügung stehen, bietet diese Variante noch zusätzliche Möglichkeiten (z.B. mehrfaches Feedback von verschiedenen A-126-2-Ausgängen oder als Mixer für 2 Audio-Signale für den Frequency Shifter).
Das zweite Beispiel zeigt die Realisierung der Feedback-Funktion, die für Version 2 des A-126-2 genutzt werden kann. Auch hier wird zumindest ein externes Modul (Abschwächer A-183-1 oder Verstärker A-183-3) benötigt, um das Feedback in der Stärke einstellen zu können. Die Preisdifferenz zwischen A-183-1 und A-138n ist jedoch so gering, dass wir auch bei der Version 2 des A-126-2 zu der Variante mit dem externen Mixer A-138n raten.
Die Versionen 1 und 2 kann man an Hand des Bestückungsdrucks oder der verfügbaren Stiftleisten unterscheiden: bei Version 2 steht auf dem Bestückungsdruck der unteren Leiterplatte "BOARD A  VERSION 2" in der Nähe des Buskabel-Anschlusses. Außerdem ist die Stiftleiste JP17 (AUDIO IN 2) vorhanden, die bei Version 1 noch fehlt.

• Frequ. 1: erster Regler für die manuelle Einstellung der Frequenzverschiebung, ab Werk als Grob-Regler voreingestellt, ca. 20Hz ... 5kHz
• Frequ. 2: zweiter Regler für die manuelle Einstellung der Frequenzverschiebung, ab Werk als Fein-Regler voreingestellt
• Mit Hilfe von internen Steckbrücken kann die Funktion der beiden Regler auch vertauscht werden (d.h. Frequ.1 = fein, Frequ.2 = grob)
• Das Verhältnis von Grob- zu Fein-Regler beträgt ca. 25:1 (entspricht ca. 8 Oktaven zu 1/3 Oktave).
• FCV In (Buchse) and FCV (kleiner Drehregler ohne Knopf): Steuerspannungseingang mit Abschwächer für die extern zugeführte Steuerspannung (FCV) zur Steuerung der Frequenzverschiebung
• Mix: Drehregler für die manuelle Einstellung des Verhältnisses der Frequenzverschiebung Up/Down am Audio Ausgang, Linksanschlag = down shift, Rechtsanschlag = up shift, dazwischen eine Mischung von down und up 
• Mix CV In (Buchse) and Mix CV (kleiner Drehregler ohne Knopf): Steuerspannungseingang mit Abschwächer für die extern zugeführte Steuerspannung zur Steuerung des up/down-Verhältnisses
• Audio In (Buchse), Level (kleiner Drehregler ohne Knopf) und Overload (LED): Audio-Eingang mit Abschwächer, typ. Pegel 1Vss, der Level-Regler sollte so eingestellt werden, dass die Overload-LED gerade schwach zu leuchten beginnt, leuchtet die LED voll auf, so tritt Übersteuerung/Verzerrung des Signals auf (kann als spezielle Funktion aber auch gewünscht sein), bleibt die LED permanent dunkel, so ist der Pegel zu niedrig und das Signal/Rausch-Verhältnis verschlechtert sich
• Audio Out (Buchse): Audio-Ausgang des Frequenzschiebers (Ausgang der up/down-Mischeinheit)
• Squelch (kleiner Drehregler ohne Knopf): steuert die sog. Squelch-Funktion, um das Ausgangssignal bei fehlendem Eingangsignal mit Hilfe eines VCAs bei Bedarf stumm zu schalten. Beim A-126-2 kann diese Funktion stufenlos gesteuert werden. Bei Linksanschlag des Squelch-Reglers wird der VCA vom Hüllkurven-Signal (Envelope-Follower) gesteuert. Je kleiner der Pegel des Hüllkurven-Signals ist, um so geringer ist die Verstärkung des VCAs. Bei Rechtsanschlag des Squelch-Reglers ist der VCA voll geöffnet und die Squelch-Funktion ist außer Betrieb. Zwischen diesen beiden Extremen kann mit Hilfe des Squelch-Reglers die Funktion stufenlos eingestellt werden.
• Quadrature VCO Ausgänge (Buchsen Sin und Cos): Ausgänge des internen Quadratur-Oszillators, jeweils ca. 12Vss Pegel (+6V/-6V)
• Externe Eingänge Sin und Cos (Buchsen): diese kommen zum Einsatz, wenn statt des internen Quadratur-VCO ein externer VCO (z.B. A-143-9 mit einem größeren Frequenzbereich oder A-110-4 mit Thru-Zero-Funktion oder A-110-6 mit anderen Kurvenformen) verwendet werden soll. Die Signalpegel eines externen Quadratur-VCOs sollten ca. 10Vss betragen (8...12Vss) und die Signale müssen nullsymmetrisch sein. Hier können aber für spezielle Effekte auch andere Oszillator-Signale (nicht Sinus/Cosinus) verwendet werden. Allerdings arbeitet das Modul dann nicht mehr als "normaler" Frequenzschieber sondern als ein sehr spezielles Effektgerät. Die Buchsen sind mit Hilfe der Schaltkontakte auf die Signale des internen  VCOs normalisiert (d.h. wird in die Buchsen kein Kabel gesteckt so wird der interne Quadratur-VCO zum Einsatz)
• VCA ext. CV (Buchse): diese Buchse kann dazu verwendet werden den VCA mit einer externen Steuerspannung (z.B. ADSR) zu steuern. Die interne Squelch-Funktion wird dann außer Betrieb gesetzt. Die Buchse ist auf das interne Squelch-Steuersignal normalisiert (d.h. wird hier keine externe Steuerspannung zugeführt, so wird das intern erzeugte Squelch-Steuersignal zur VCA-Steuerung verwendet). Ab ca. +8V externer Steuerspannung ist der VCA voll geöffnet.
• Interne Anschlüsse (Stiftleisten für DIY-Anwendungen oder ein Breakout-Modul im Eigenbau):
  • Envelope-Follower-Ausgang 
  • Dome-Filter Ausgang 1
  • Dome-Filter Ausgang 2
  • Ring-Modulator 1 Ausgang
  • Ring-Modulator 2 Ausgang
  • Up Shift-Ausgang
  • Down Shift-Ausgang