Bachelor's Thesis

Analog Sequencer for Eurorack Modular System

Final Thesis 2.76 MB Appendix 5.39 MB

Author of thesis: Bc. Jiří Řeháček

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the design of a sequencer module for the Eurorack system. A digital sequencer was developed based on the Arduino platform and the MCP4921 DA converter.  The sequencer generates a single channel of CV and gate signals. It operates both independently and in response to an external clock input. The sequencer features a user interface consisting of buttons and an encoder, and all necessary information is displayed on a screen integrated into the module.

Keywords:

Eurorack, Arduino, Analog synthesis, Modular synthesis, Sequencer

Date of defence

18.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) Jaká je reálná přesnost CV výstupu při použití pro ladění oscilátoru v režimu 1 V/oct a jak ji ovlivní chyba reference, drift nebo šum? 2) Jak byste upravil firmware a uživatelské rozhraní, aby bylo možné jednoznačně nastavovat délku Gate/Trig pulsu relativně k délce kroku sekvence? 3) Jak je realizována interní reference? 4) Jak je v práci vyřešen debouncing?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Audio Engineering (BPC-AUD)

Specialization

Audio Production and Recording (AUDB-ZVUK)

Composition of Committee

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D. (předseda)
Ing. MgA. Jana Jelínková (místopředseda)
Ing. Pavel Paluřík (člen)
Ing. Šimon Skvaril (člen)
Ing. Jaromír Mačák, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Cílem bakalářské práce bylo programovatelný krokový sekvencer pro modulární systém Eurorack generující signály Control Voltage a Gate pro řízení různých bloků modulárního analogového syntezátoru, který by byl využit v laboratorních cvičeních předmětu Hudební elektronika. Student přistupoval k řešení bakalářské práce aktivně, konzultoval dílčí kroky řešení a pravidelně předkládal výsledky své práce. Prototyp sekvenceru byl sice hotový včas, ale ne dostatečně na to, aby bylo možné implementovat úpravy, které vyžaduje. Popisky čelního panelu i texty na displeji jsou mixem češtiny a angličtiny, tlačítka pro změnu programovaného kroku sekvenceru by měly být prohozeny, nastavené napětí umožňuje krok řádově v mV, proto by mělo být zobrazené na 3 desetinná místa. Bylo by vhodné mít možnost nastavovat dobu trvání pulsu signálu Gate relativně k době trvání jednoho kroku sekvenceru; momentálně je možné nastavovat parametr „Spojitost gate“ na 0 a 1, ale není jasné, co parametr ovlivňuje. Parametr „Rychlost not“ funguje pouze do hodnoty 1/16, parametr „PPQN“ má hodnoty 1, 2, 4 a pak 24. Nešťastně je zvolený způsob montáže tlačítek.
Text práce byl zřejmě psán na poslední chvíli. Nemá dostatečnou délku, ta je pouhých 17 stran s řádkováním 1,5 řádku. Nemá také přehlednou strukturu, student např. začíná popisem řídicích signálů analogového syntezátoru a teprve potom popisuje jeho bloky a architekturu. Schází rešerše ovládání sekvencerů pro systém Eurorack nebo návrh různých způsobů ovládání, jak je požadováno zadáním. Zvolený způsob ovládání byl konzultován a odsouhlasen vedoucím práce, v textu ale není rozebrán. Stejně tak schází popis ovládání sekvenceru pro uživatele. Popis vlastní konstrukce a implementace je nedostatečný, schází také vývojové diagramy či výpisy kódu demonstrující implementaci, grafické znázornění výsledků ověření atd. V textu je několik opakujících se formálních chyb, např. scházející interpunkce, neslabičné předložky na konci řádků, malé písmeno na začátku věty, scházející sloveso ve větě, nesprávně psané jednotky, nesprávně umístěné popisky tabulek, slangové výrazy. Na straně 27 jsou dva odkazy na literaturu [0], v obr. 2.5 je zbytečně 6 stejných zapojení.
Student ale realizoval funkční sekvencer, který bude možné po drobných hardwarových a softwarových úpravách využít v laboratorní úloze. Points proposed by supervisor: 75

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací programovatelného krokového sekvenceru pro modulární systém Eurorack. Výsledkem je funkční prototyp modulu generující signály CV a Gate, založený na platformě Arduino a D/A převodníku MCP4921. Student navrhl elektronické zapojení, dvoudeskovou konstrukci plošných spojů, čelní panel a vytvořil obslužný firmware. Funkčnost byla ověřena měřením CV napětí, přesnosti časování, odezvy na externí clock signál a praktickým připojením k dalšímu Eurorack modulu.
Za hlavní přínos práce považuji realizaci funkčního hardwarového prototypu. Kladně hodnotím použití samostatného D/A převodníku, implementaci interní i externí synchronizace, uživatelské rozhraní s displejem, enkodérem a tlačítky a zpracování elektronických příloh včetně zdrojového kódu a KiCad projektů.
Po technické stránce má řešení několik nedostatků. Práce nedostatečně zdůvodňuje některá návrhová rozhodnutí, zejména ochranu a zpracování externího clock vstupu, přesnost CV výstupu pro režim 1 V/oct a způsob generování signálu Gate/Trig. Ověření funkčnosti je spíše základní a chybí hlubší analýza zatížitelnosti výstupů, rozsahu vstupních napětí, šumu, jitteru a dlouhodobé stability. V textu také není dostatečně rozebrán návrh uživatelského ovládání, přestože zadání požadovalo zvážit několik způsobů programování sekvenceru.

Formální úroveň práce je slabší. Text je krátký, některé kapitoly jsou zpracovány povrchně a schází podrobnější popis ovládání modulu, dokumentace firmwaru, vývojové diagramy nebo ukázky důležitých částí kódu. V práci se vyskytují jazykové a typografické chyby, nejednotné názvosloví, chybné odkazy na literaturu a místy nepřesné technické formulace. Topics for thesis defence:
  1. Jaká je reálná přesnost CV výstupu při použití pro ladění oscilátoru v režimu 1 V/oct a jak ji ovlivní chyba reference, drift nebo šum?
  2. Jak byste upravil firmware a uživatelské rozhraní, aby bylo možné jednoznačně nastavovat délku Gate/Trig pulsu relativně k délce kroku sekvence?
Points proposed by reviewer: 74

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová