Dual-band gitaar/bascompressor - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Achtergrond verhaal:

Mijn bas spelende vriend ging trouwen en ik wilde iets origineels voor hem bouwen. Ik wist dat hij een heleboel effectpedalen voor gitaar/bas heeft, maar ik heb hem nooit een compressor zien gebruiken, dus vroeg ik het. Hij is een beetje een feature-verslaafde, dus hij vertelde me dat de enige compressoren die het waard zijn om te gebruiken multi-band zijn, veel knoppen om mee te spelen. Ik had geen idee wat een multiband-compressor was, dus ik googlede en vond enkele voorbeeldschema's (zoals hier en hier). Wetende dat mijn vriend niet blij zou zijn met een mager 5-knops pedaal, besloot ik mijn eigen dual-band (nou ja, niet 'multi' maar ok…) compressor te ontwerpen.

Bonusuitdaging:

Geen geïntegreerde schakelingen toegestaan - alleen discrete componenten en transistors. Waarom? Veel compressoren zijn gebaseerd op geïntegreerde schakelingen zoals multipliers of transconductantieversterkers. Hoewel deze IC's niet onmogelijk te verkrijgen zijn, vormen ze toch een barrière. Ik wilde dit vermijden en ook mijn vaardigheden aanscherpen in de kunst van het discrete circuitontwerp.

In deze Instructable deel ik het circuit dat ik bedacht en was en hoe je het ontwerp naar eigen wens kunt aanpassen. De meeste delen van het circuit zijn niet bijzonder origineel. Ik raad echter af om dit pedaal van A tot Z te bouwen zonder zelf wat te breadboarden/testen/luisteren. De ervaring die u opdoet, zal de geïnvesteerde tijd zeker waard zijn.

Wat doet een (dual-band) compressor?

Een compressor beperkt het dynamische bereik van een signaal (zie de scoopfoto). Een ingangssignaal met zowel zeer luide als zachte delen zal worden omgezet in een uitgang die over het algemeen minder in volume verandert. Zie het als een automatische volumeregeling. De compressor doet dat door op korte termijn een inschatting te maken van de 'grootte' van het gitaarsignaal en vervolgens de versterking of demping daarop aan te passen. Dit verschilt van een vervorming/clipper in die zin dat een vervorming onmiddellijk inwerkt op een signaal. Een compressor, hoewel in strikte zin geen lineair circuit, voegt (of zou niet) veel vervorming toe.

Een dual-band compressor splitst het ingangssignaal in twee frequentiebanden (hoog en laag), comprimeert beide banden afzonderlijk en telt vervolgens de resultaten op. Dit zorgt uiteraard voor veel meer controle, ten koste van een ingewikkelder circuit.

Geluidstechnisch maakt een compressor je gitaarsignaal 'strakker'. Dit kan gaan van heel subtiel, waardoor het makkelijker wordt om het signaal te mixen met de rest van de band tijdens het opnemen, tot heel uitgesproken, waardoor de gitaar een 'Country' gevoel krijgt.

Hier en hier wordt wat goede informatie over compressoren gegeven.

Stap 1: Het schema

De schakeling bestaat uit 4 hoofdblokken:

1. ingangstrap en bandsplitfilter,
2. hoge frequentiecompressor,
3. compressor met lage frekwentie,
4. som en eindtrap.

De ingangsfase:

Q1 en Q3 vormen een hoogohmige buffer en fasesplitser. De gebufferde ingang, vbuf, is te vinden bij de emitter van Q1 en ook, fase omgekeerd op de emitter van Q3. Als je zeer hoge ingangssignalen (> 4Vpp) gebruikt, biedt S2 een manier om de ingang te verzwakken (ten koste van ruis), omdat we willen dat de ingangstrap lineair werkt. R3 past het biaspunt van Q1 aan om het maximale dynamische bereik van de ingangstrap te krijgen. Als alternatief kunt u de voedingsspanning verhogen van een pedaalstandaard 9V naar iets hoger, zoals 12V, ten koste van het opnieuw berekenen van alle voorspanningspunten.

Q2 en de passieve componenten eromheen vormen het bekende Sallen & Key laagdoorlaatfilter. Dit is hoe de bandsplitsing werkt: bij de emitter van Q2 vind je de fase-geïnverteerde laagdoorlaatingang. Dit wordt via R12 en R13 aan het ingangssignaal toegevoegd en door Q4 gebufferd. Dus vhf = vbuf + (- vlf) = vbuf - vlf. Het aanpassen van de laagdoorlaatfrequentie van het filter (R8, cross-over-regeling) past ook de hoogdoorlaatfrequentie-uitgang dienovereenkomstig aan, aangezien we volgens de voorgaande formule ook vhf + vlf = vbuf hebben. We hebben dus een eenvoudige complementaire splitsing van het geluid in hoge en lage frequenties van een enkel filter. In het Build-Your-Own-Clone-voorbeeld dat in de inleiding is gegeven, krijgt een State-Variable-Filter deze bandsplitsingstaak. Naast low-pass en high-pass kan een SVR ook een bandpass-uitgang geven, maar dat hebben we hier niet nodig, dus dit is eenvoudiger. Een kanttekening: door de passieve toevoeging in R12 en R13 is vhf in feite maar de helft kleiner. Daarom wordt -vlf bij de zender van Q2 ook gedeeld door twee met R64 en R11. Of plaats een collectorweerstand van tweemaal de waarde van de emitterweerstand op Q4 en leef met het verminderde dynamische bereik, of pak het verlies op een andere manier op.

De compressortrappen:

Zowel laag- als hoogfrequente compressortrappen werken op een identieke manier, dus ik zal ze in één keer bespreken, verwijzend naar de hoge-compressortrap van het schema (het middelste blok, waar vhf naar binnen gaat). De centrale delen, waar alle 'actie' van de compressie plaatsvindt, zijn R18 en JFET Q19. Het is algemeen bekend dat een JFET kan worden gebruikt als een variabele spanningsgestuurde weerstand. C9, R16 en R17 zorgen ervoor dat Q19 min of meer lineair reageert. R18 en Q19 vormen een spanningsdeler die wordt aangestuurd door vchf. De voorspanning vbias voor de JFET, afgeleid van Q18, moet zo worden ingesteld (R56) dat de JFET enigszins wordt afgeknepen: plaats een sinus van 1 Vpp op de C6 en aard vchf, pas vervolgens R56 aan totdat het sinussignaal onverzwakt wordt gevonden op de afvoer van de JFET.

De volgende zijn Q5 en Q6 die een versterker vormen van max rond x50 en min x3, bestuurd door R25 (sense hf). Q7 en Q8 vormen samen met fase-invertor Q22 piekdetectoren van het versterkte signaal. De pieken van beide signaalexcursies (omhoog en omlaag) worden gedetecteerd en als spanning op C14 'gehouden'. Deze spanning is vhcf, die bepaalt hoeveel JFET Q19 'open' is en dus hoeveel een inkomend signaal wordt verzwakt: stel je voor dat er een grote signaalexcursie binnenkomt (in positieve of negatieve richting). Hierdoor wordt C14 opgeladen, waardoor JFET Q19 meer geleidend wordt. Dit verlaagt op zijn beurt het signaal dat naar de Q5-Q6-versterker gaat.

De snelheid waarmee de piekdetectie plaatsvindt, wordt bepaald door R33 (attack HF). Hoe lang een piek invloed zal hebben op het volgende signaal wordt bepaald door de tijdconstante van C14 x R32 (sustain hf). U kunt experimenteren met de tijdconstanten door R33, R32 of/en C14 te wijzigen.

Zoals gezegd werkt het LF-deel (onderste blok van het schema) identiek, maar de output komt nu van de collector van de fase-omvormer Q12. Dit is om op te pikken voor de 180 graden faseverschuiving van -vlf in het band-split filter.

De schakeling rond Q16 en Q21 is een LED-driver, die per kanaal een visuele indicatie geeft van de activiteit. Als LED D6 gaat branden, betekent dit dat er compressie plaatsvindt.

Som en eindtrap:

Ten slotte worden zowel de gecomprimeerde bandsignalen vlfout als vhfout toegevoegd met een potmeter R53 (toon), gebufferd met emittervolger Q15 en via niveauregeling R55 aan de buitenwereld gepresenteerd.

Als alternatief kan men de verzwakte signalen aftappen op de drains van de JFETS en de demping compenseren met extra versterkers (dit wordt 'make-up' gain genoemd). Het voordeel hiervan is een minder vervormd initieel responssignaal: als de eerste, korte piek wordt gedetecteerd, is het waarschijnlijk dat het signaal enigszins wordt vervormd / afgekapt door versterker Q5-Q6 (Q10-Q11), omdat de detectoren tijd nodig hebben om te reageren en bouw spanning op op de detectorcondensatoren C14/C22. De make-up gain-versterkers zouden nog eens 4 transistors nodig hebben.

Niets aan het circuit is erg kritisch in termen van componenten. De bipolaire transistors kunnen worden vervangen door elke gewone kleine signaaltransistor van tuintypes. Gebruik voor de JFET's lage afknijpspanningstypen, bij voorkeur enigszins op elkaar afgestemd, omdat het bronvoorspanningscircuit beide bedient. U kunt ook het biascircuit dupliceren (Q18 en componenten eromheen), zodat elke JFET zijn eigen bias heeft.

Stap 2: Het circuit bouwen

De schakeling is op een stuk geperforeerd karton gesoldeerd, zie de foto's. Het werd in die specifieke vorm uitgesneden om in de behuizing met de connectoren te passen (zie de volgende stap). Bij het samenstellen van de schakeling kunt u de deelschakelingen het beste regelmatig testen met een DVM, functiegenerator en oscilloscoop.

Stap 3: De behuizing

Als er één stap is die ik het minst leuk vind bij het bouwen van pedalen, dan is het wel het boren van de gaten in de behuizing. Ik gebruikte een voorgeboorde 1590BB-stijl behuizing van een webshop genaamd Das Musikding om me een voorsprong te geven:

www.musikding.de/Box-BB-pre-drilled-6-pot, waar ik ook de 16 mm potten, knoppen en rubberen voetjes voor de behuizing kocht. De overige gaten zijn geboord volgens het bijgevoegde ontwerp. Het ontwerp is getekend in Inkscape, verdergaand op het 'Rage Comic'-thema van mijn andere pedaal Instructables. Helaas hebben de grote en kleine knoppen een verschillende groene tint:-/.

Instructies voor schilderen en artwork zijn hier te vinden.

Een plastic meeneemdeksel van de voedselcontainer werd uitgesneden in de vorm van het breadboard en tussen de printplaat en de potten geplaatst om een isolatie te vormen. Net onder het deksel van de 1590BB-behuizing heeft een op maat gesneden stuk karton hetzelfde doel.

Stap 4: Sluit alles aan …

Soldeer draden naar de potten en schakelaars voordat u de isolator en printplaat plaatst. Sluit vervolgens alles aan op de bovenkant van het bord. Print een kleine kopie van het circuit voor onderhoud, vouw het op en plaats het in de behuizing. Sluit de behuizing en klaar!

Veel plezier met spelen! Opmerkingen en vragen welkom! Laat het me weten als je deze absoluut geweldige, feature-overloaded compressor hebt gebouwd.

EDIT: de eerste geluidssample is een schone 'droge' gitaarriff, de 2e sample is dezelfde riff die door de compressor wordt gestuurd zonder extra bewerking. In de schermafbeeldingen kunt u het effect op de golfvorm zien. Het is duidelijk dat de gecomprimeerde golfvorm, nou ja, gecomprimeerd is.