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Expanded CrossOver Filter

Expanded CrossOver Filter

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The CrossOver Filter is a smartly configured pair of Resonant State-Variable Filters with Voltage Control. The playable design presents a powerful little toolbox for creatively transforming audio signals!

The driving forces behind the design of the COFilter were two-fold – firstly I wanted to bring the filtering out of the Modular range so that I could make use of it more easily in the studio. But I’d also been wondering about re-imagining the Cross-Over units that often sit in PA racks to split audio into separate frequency bands – these always tended to be a bit limited/boring so how exciting it would be to make a playable and powerful design for studio usage which took a mono signal and split it into several frequency bands for further processing/panning.

The circuitry of the COFilter was completely redesigned in 2019 – adding balanced input, voltage-controlled resonance and upgrading the core components. From the outside, the new version appears almost identical to the old (the only clear difference is the Drive control – now with black rather than white line). A new 2FW Expander will follow along offering individual I/O for the Filters and further CV inputs for Frequency & Resonance, with a distinct view to allow dual use for stereo processing work.

The COFilter consists of the following parts (see Block Diagram image above):
– Input Preamp
– Voltage Controlled Resonant Filters
– Output Mixing

The mono (electronically balanced) line level 1/4″ input is buffered before passing through a variable gain Preamp with clean gain up to +26dB. You will generally be applying some gain to bring signals up to roughly match the self-oscillation levels of the filters.

The two State-Variable Filters (2-pole, 12dB/Oct) are identical but have their Inputs and Outputs arranged differently. Each covers the full audio range (approx. 20Hz to 20kHz) and resonance (Q) is variable up to self-oscillation at which point a pure sine-wave is produced. Each filter has a CV Summer which mixes the large black Cutoff control with any Control Voltage modulation via the polarizing FMod control – modulation is switchable between an External CV source via the blue 4mm Banana socket or Internal Self-Modulation from the filter’s Band-Pass output (this gives some fairly chaotic audio modulation possibilities!). The filters are calibrated to accurately track 1V/Oct over 5+ Octaves.
It is the chaining arrangement of the two filters that sets the CrossOver apart from other filter designs. In Series mode (which could be seen as the ‘normal’ CrossOver mode) the 2nd filter takes its input from the HighPass output of the 1st filter – this means that the resulting Mid band has its low-side controlled by Cutoff 1 and its high-side controlled by Cutoff 2 (alongside the Low band output coming from Filter 1 and the High band coming from Filter 2). Switching to Parallel mode means that both filters take the same signal direct from the Preamp – in this mode, the Mid band is actually a 2nd Low-pass, the same as the main Low band output, but independently controlled.

The Output conditioning and mixing stages add further flexibility to the COFilter. Filtering can alter both the amplitude and phase relationship of signals and, when mixing the signals (and perhaps a dry feed via an external mixer), different effects can be achieved by inverting the phase of signals. Each output band has a polarity switch which also allows quick muting (centre-off) which is followed by a Level control before the individual 1/4″ Output (Impedance balanced). The three bands can either be taken out to individual destinations or can be internally re-mixed via normalisation on the Low and Mid outputs – when nothing is plugged in to either one, then the signal passes on to mix with the High output.

Some notes and ideas for usage – see also the INSTRUCTIONS:
– in Series mode, as both filters cover the full audio spectrum, you generally want to make sure that Cutoff 2 is set beyond the position of Cutoff 1.
– however, you can overcome this with the ‘Twin Peaks’ approach as detailed in the instructions.
– if you set the Low/High points for the Mid band in Series mode, then switching to Parallel mode will ‘knock out’ the low cut of Filter 1.
– mixing signals ‘in phase’ will tend to reinforce resonant peaks, while inverting a band can generate somewhat hollow sounds.
– if you pan the different outputs, the sounds will move in the stereo field as you alter the cutoffs. (I have a hunch that stereo bass-frequency phasing may not be great for vinyl cutting..).
– note that the nature of the State-Variable filters means that you will still get a little audio pass-through when fully filtering (eg. Low band output with Cutoff1 fully down, or High band output with Cutoff 2 fully up).
– for accurate tracking, allow approx 30 minutes warm-up time – scaling, if required, is adjusted by trimmers inside on the main circuit board.
– details on interfacing with the 4mm banana sockets are given in the instructions – consider the minijack-to-banana interface cables I offer.

While the COFilter is presented as a self-contained standalone device, it is designed based on my experience building Modular systems – not only is it really a ‘module’ which could fit into a different frame for use in a larger system setup. It also has two expansion headers on the back of the main circuit-board which can hook to the optional/forthcoming Crossover Expander panel – this opens up the filters, presenting an extra Audio Input per filter, along with the individual filter responses (Low/Band/High) and extra CV inputs for each filter’s Cutoff and Resonance.

The Expander adds:

  • Extra input with level control per filter – these expect typical modular signals (+/-5V).

  • Each of the filter outputs – Low / Band / High pass.

  • Extra CV & Q/Resonance modulation input for each filter, each with attenuverting level control.

The Expander joins simply to the COFilter with a pair of 6way cables as pictured. It is an active (powered) module.

PSU included.




Le filtre CrossOver est une paire de filtres à variation d'état résonants intelligemment configurés avec contrôle de tension. Le design jouable présente une petite boîte à outils puissante pour transformer de manière créative les signaux audio!

Les forces motrices derrière la conception du COFilter étaient doubles - tout d'abord, je voulais sortir le filtrage de la gamme Modular afin de pouvoir l'utiliser plus facilement en studio. Mais je me demandais aussi de réinventer les unités Cross-Over qui se trouvent souvent dans des racks de sonorisation pour diviser l'audio en bandes de fréquences séparées - celles-ci avaient toujours tendance à être un peu limitées / ennuyeuses, alors à quel point il serait excitant de rendre un jeu jouable. et une conception puissante pour une utilisation en studio qui a pris un signal mono et l'a divisé en plusieurs bandes de fréquences pour un traitement / panoramique supplémentaire.

Le circuit du COFilter a été entièrement repensé en 2019 - ajoutant une entrée équilibrée, une résonance contrôlée en tension et la mise à niveau des composants de base. De l'extérieur, la nouvelle version semble presque identique à l'ancienne (la seule différence claire est la commande Drive - maintenant avec une ligne noire plutôt que blanche). Un nouvel Expander 2FW suivra avec des E/S individuelles pour les filtres et d'autres entrées CV pour la fréquence et la résonance, avec une vue distincte pour permettre une double utilisation pour le travail de traitement stéréo.

Le COFilter se compose des éléments suivants (voir l'image du diagramme ci-dessus):

- Préampli d'entrée

- Filtres résonants contrôlés en tension

- Mixage de sortie

L'entrée ligne mono (symétrique) 1/4 ″ de niveau ligne est tamponnée avant de passer par un préampli à gain variable avec gain propre jusqu'à + 26 dB. Vous appliquerez généralement un gain pour amener les signaux à correspondre approximativement aux niveaux d'auto-oscillation des filtres.

Les deux filtres à état variable (2 pôles, 12 dB/oct) sont identiques mais ont leurs entrées et sorties disposées différemment. Chacun couvre la gamme audio complète (environ 20 Hz à 20 kHz) et la résonance (Q) est variable jusqu'à l'auto-oscillation à laquelle une onde sinusoïdale pure est produite. Chaque filtre a un CV Summer qui mélange le grand contrôle de coupure noir avec n'importe quelle modulation de tension de contrôle via le contrôle FMod polarisant - la modulation est commutable entre une source CV externe via la prise banane bleue de 4 mm ou l'auto-modulation interne de la sortie passe-bande du filtre (cela donne des possibilités de modulation audio assez chaotiques!). Les filtres sont calibrés pour suivre avec précision 1V/oct sur plus de 5 octaves.

C'est la disposition en chaîne des deux filtres qui distingue le CrossOver des autres conceptions de filtres. En mode Série (qui pourrait être considéré comme le mode CrossOver “normal''), le 2ème filtre prend son entrée de la sortie HighPass du 1er filtre - cela signifie que la bande médiane résultante a son côté bas contrôlé par Cutoff 1 et son haut -contrôlé par Cutoff 2 (à côté de la sortie bande basse provenant du filtre 1 et de la bande haute provenant du filtre 2). Le passage en mode parallèle signifie que les deux filtres prennent le même signal directement du préampli - dans ce mode, la bande médiane est en fait un 2e passe-bas, identique à la sortie principale de la bande basse, mais contrôlée indépendamment.

Les étapes de conditionnement et de mélange de sortie ajoutent une flexibilité supplémentaire au COFilter. Le filtrage peut modifier à la fois la relation d'amplitude et de phase des signaux et, lors du mélange des signaux (et peut-être une alimentation sèche via un mélangeur externe), différents effets peuvent être obtenus en inversant la phase des signaux. Chaque bande de sortie a un commutateur de polarité qui permet également une mise en sourdine rapide (centre-off) qui est suivie d'une commande de niveau avant la sortie individuelle 1/4 ″ (impédance symétrique). Les trois bandes peuvent être sorties vers des destinations individuelles ou peuvent être re-mixées en interne via la normalisation sur les sorties Low et Mid - lorsque rien n'est branché sur l'une ou l'autre, le signal passe alors pour se mélanger avec la sortie High.

Quelques notes et idées d'utilisation - voir aussi les INSTRUCTIONS:

- en mode Série, comme les deux filtres couvrent tout le spectre audio, vous voulez généralement vous assurer que Cutoff 2 est réglé au-delà de la position de Cutoff 1.

- cependant, vous pouvez surmonter ce problème avec l’approche «Twin Peaks», comme indiqué dans les instructions.

- si vous définissez les points Low / High pour la bande médiane en mode Série, le passage en mode Parallèle «supprime» le coupe-bas du filtre 1.

- le mélange de signaux «en phase» aura tendance à renforcer les crêtes résonnantes, tandis que l’inversion d’une bande peut générer des sons quelque peu creux.

- si vous panoramique les différentes sorties, les sons se déplaceront dans le champ stéréo lorsque vous modifiez les coupures. (J'ai l'impression que la mise en phase des basses fréquences stéréo n'est peut-être pas idéale pour la découpe de vinyle ..).

- notez que la nature des filtres à variable d'état signifie que vous obtiendrez toujours un peu de pass-through audio lors du filtrage complet (par exemple, sortie bande basse avec Cutoff1 complètement abaissé, ou sortie bande haute avec coupure 2 complètement haut).

- pour un suivi précis, attendez environ 30 minutes de préchauffage - la mise à l'échelle, si nécessaire, est ajustée par des trimmers à l'intérieur du circuit imprimé principal.

- les détails sur l'interfaçage avec les douilles banane 4 mm sont donnés dans les instructions - considérez les câbles d'interface minijack-to-banana que je propose.

Bien que le COFilter soit présenté comme un appareil autonome, il est conçu sur la base de mon expérience dans la construction de systèmes modulaires - ce n'est pas seulement un «module» qui pourrait s'intégrer dans un cadre différent pour une utilisation dans une configuration système plus large. Il dispose également de deux en-têtes d'extension à l'arrière du circuit imprimé principal qui peuvent se connecter au panneau Crossover Expander en option / à venir - cela ouvre les filtres, présentant une entrée audio supplémentaire par filtre, ainsi que les réponses de filtre individuelles (Low / Band / High) et des entrées CV supplémentaires pour la coupure et la résonance de chaque filtre.

L'expandeur ajoute:
Entrée supplémentaire avec contrôle de niveau par filtre - ceux-ci attendent des signaux modulaires typiques (+/- 5V).

Chacune des sorties de filtre - Low / Band / High pass.

Entrée de modulation CV & Q / Résonance supplémentaire pour chaque filtre, chacun avec contrôle de niveau d'atténuation.

L'extenseur se joint simplement au COFilter avec une paire de câbles à 6 voies comme illustré. C'est un module actif (alimenté).

PSU inclus.

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