Dwuzakresowy kompresor gitarowy/basowy: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Opowieść w tle:

Mój przyjaciel grający na basie wychodził za mąż i chciałem mu zbudować coś oryginalnego. Wiedziałem, że ma sporo efektów gitarowo-basowych, ale nigdy nie widziałem, żeby używał kompresora, więc zapytałem. Jest trochę uzależniony od funkcji, więc powiedział mi, że jedyne kompresory, których warto używać, to wielozakresowe, z mnóstwem pokręteł do zabawy. Nie miałem pojęcia, czym jest kompresor wielopasmowy, więc poszukałem w Google i znalazłem kilka przykładowych schematów (jak tu i tutaj). Wiedząc, że mój znajomy nie byłby zadowolony z skromnego 5-przyciskowego pedału, postanowiłem zaprojektować swój własny dwuzakresowy (no cóż, nie „multi”, ale ok…) kompresor.

Dodatkowe wyzwanie:

Niedozwolone układy scalone - tylko elementy dyskretne i tranzystory. Czemu? Wiele kompresorów opiera się na układach scalonych, takich jak powielacze lub wzmacniacze transkonduktancyjne. Chociaż te układy scalone nie są niemożliwe do uzyskania, nadal stanowią barierę. Chciałem tego uniknąć, a także wyostrzyć swoje umiejętności w sztuce projektowania obwodów dyskretnych.

W tym Instructable podzielę się obwodem, który wymyśliłem i byłem, i jak dostosować projekt do własnych upodobań. Większość części obwodu nie jest szczególnie oryginalna. Odradzam jednak budowanie tego pedału od A do Z bez robienia własnych prób/testów/odsłuchów. Zdobyte doświadczenie będzie warte zainwestowanego czasu.

Co robi kompresor (dwuzakresowy)?

Kompresor ogranicza dynamiczny zakres sygnału (patrz obraz oscyloskopu). Sygnał wejściowy mający zarówno bardzo głośne, jak i ciche partie zostanie przekształcony na wyjście, które ogólnie mniej zmienia głośność. Pomyśl o tym jako o automatycznej regulacji głośności. Kompresor robi to, dokonując krótkoterminowego oszacowania „rozmiaru” sygnału gitarowego, a następnie odpowiednio dostosowując wzmocnienie lub tłumienie. Różni się to od zniekształcenia/obcinania w tym sensie, że zniekształcenie działa natychmiast na sygnał. Kompresor, choć w ścisłym tego słowa znaczeniu nie jest obwodem liniowym, nie dodaje (lub nie powinien) dodawać dużych zniekształceń.

Kompresor dwupasmowy dzieli sygnał wejściowy na dwa pasma częstotliwości (wysokie i niskie), kompresuje oba pasma oddzielnie, a następnie sumuje wyniki. Oczywiście pozwala to na znacznie większą kontrolę, kosztem bardziej skomplikowanego obwodu.

Pod względem brzmieniowym kompresor sprawia, że sygnał gitary jest bardziej „ciasny”. Może to być bardzo subtelne, ułatwiające miksowanie sygnału z resztą zespołu podczas nagrywania, do bardzo szczerego, dającego gitarze wrażenie „Country”.

Trochę dobrej dalszej lektury na temat sprężarek podano tutaj i tutaj.

Krok 1: Schemat

Obwód składa się z 4 głównych bloków:

1. stopień wejściowy i filtr z podziałem pasma,
2. kompresor wysokiej częstotliwości,
3. kompresor niskiej częstotliwości,
4. suma i stopień wyjściowy.

Etap wejściowy:

Q1 i Q3 tworzą bufor o wysokiej impedancji i rozdzielacz fazy. Buforowane wejście vbuf znajduje się na emiterze Q1, a także faza odwrócona na emiterze Q3. W przypadku używania bardzo wysokich sygnałów wejściowych (> 4Vpp) S2 oferuje sposób na tłumienie sygnału wejściowego (kosztem szumu), ponieważ chcemy, aby stopień wejściowy działał liniowo. R3 dostosowuje punkt odchylenia Q1, aby uzyskać maksymalny zakres dynamiki ze stopnia wejściowego. Alternatywnie można zwiększyć napięcie zasilania ze standardowego dla pedałów 9 V do czegoś wyższego, np. 12 V, kosztem konieczności ponownego obliczenia wszystkich punktów odchylenia.

Q2 i elementy pasywne wokół niego tworzą dobrze znany filtr dolnoprzepustowy Sallen & Key. A oto jak działa podział pasma: na emiterze Q2 znajdziesz wejście dolnoprzepustowe z odwróconą fazą. Jest on dodawany do sygnału wejściowego przez R12 i R13 i buforowany przez Q4. Zatem vhf = vbuf + (- vlf) = vbuf - vlf. Regulacja częstotliwości dolnoprzepustowej filtra (R8, sterowanie zwrotnicą) również dostosowuje odpowiednio wyjściową częstotliwość górnoprzepustową, ponieważ zgodnie z poprzednim wzorem mamy również vhf + vlf = vbuf. W ten sposób mamy prosty komplementarny podział dźwięku w wysokich i niskich częstotliwościach z jednego filtra. W przykładzie Build-Your-Own-Clone podanym we wstępie, zadanie dzielenia pasma jest przydzielone filtrowi State-Variable-Filter. Oprócz dolnoprzepustowego i górnoprzepustowego, SVR może również dawać wyjście pasmowe, jednak tutaj nie ma takiej potrzeby, więc jest to prostsze. Jedno zastrzeżenie: ze względu na pasywny dodatek w R12 i R13, vhf jest w rzeczywistości tylko o połowę mniejszy. Dlatego -vlf na emiterze Q2 jest również dzielone przez dwa przy użyciu R64 i R11. Alternatywnie, umieść rezystor kolektora o wartości dwukrotnie większej niż rezystor emiterowy na Q4 i żyj ze zmniejszonym zakresem dynamicznym lub podnieś stratę w inny sposób.

Stopnie sprężarki:

Oba stopnie kompresora niskich i wysokich częstotliwości działają w identyczny sposób, więc omówię je za jednym razem, odnosząc się do etapu wysokiego kompresora na schemacie (środkowy blok, gdzie wchodzi vhf). Centralne części, w których zachodzi cała „akcja” kompresji, to R18 i JFET Q19. Powszechnie wiadomo, że JFET może być używany jako rezystor sterowany zmiennym napięciem. C9, R16 i R17 upewnij się, że Q19 reaguje mniej więcej liniowo. R18 i Q19 tworzą dzielnik napięcia sterowany przez vchf. Napięcie polaryzacji vbias dla JFET, pochodzące z Q18, musi być ustawione (R56), aby JFET był lekko ściśnięty: włóż sinus 1Vpp do C6 i do masy vchf, a następnie wyreguluj R56, aż sygnał sinusoidalny zostanie znaleziony nietłumiony na drenaż JFET.

Dalej są Q5 i Q6, które tworzą wzmacniacz max około x50 i min x3, sterowany przez R25 (sense hf). Q7 i Q8 wraz z odwracaczem fazy Q22 tworzą detektory szczytów wzmocnionego sygnału. Szczyty obu skoków sygnału (wzrost i opad) są wykrywane i „utrzymywane” jako napięcie na C14. To napięcie to vhcf, które kontroluje, jak bardzo JFET Q19 jest „otwarty”, a tym samym jak bardzo przychodzący sygnał jest osłabiony: wyobraź sobie duże wychylenie sygnału nadchodzącego (w kierunku dodatnim lub ujemnym). Spowoduje to naładowanie C14, więc JFET Q19 stanie się bardziej przewodzący. To z kolei obniża sygnał dochodzący do wzmacniacza Q5-Q6.

Szybkość, z jaką następuje wykrycie piku, jest określona przez R33 (atak HF). Jak długo pik będzie miał wpływ na następujący sygnał jest określony przez stałą czasową C14 x R32 (podtrzymanie hf). Możesz poeksperymentować ze stałymi czasowymi, zmieniając R33, R32 i/lub C14.

Jak wspomniano, część LF (dolna część schematu) działa identycznie, jednak wyjście jest teraz pobierane z kolektora falownika Q12. Ma to na celu wychwytywanie przesunięcia fazowego o 180 stopni -vlf w filtrze z podziałem pasma.

Obwód wokół Q16 i Q21 to sterownik LED, który zapewnia wizualne wskazanie aktywności na kanał. Jeśli dioda D6 zapali się, oznacza to, że zachodzi kompresja.

Suma i stopień wyjściowy:

Na koniec oba skompresowane sygnały pasmowe vlfout i vhfout są dodawane za pomocą potencjometru R53 (ton), buforowane przez wtórnik emitera Q15 i prezentowane światu zewnętrznemu za pomocą kontroli poziomu R55.

Alternatywnie, można odbierać tłumione sygnały na drenach JFETS i skompensować tłumienie za pomocą dodatkowych wzmacniaczy (jest to nazywane wzmocnieniem „make-up”). Zaletą tego jest mniej zniekształcony sygnał odpowiedzi początkowej: gdy zostanie wykryty pierwszy, krótki szczyt, prawdopodobnie sygnał zostanie nieco zniekształcony/obcięty przez wzmacniacz Q5-Q6 (Q10-Q11), ponieważ detektory potrzebują czasu na odpowiedź i wytworzyć napięcie na kondensatorach detektora C14/C22. Wzmacniacze uzupełniające wymagałyby kolejnych 4 tranzystorów.

Nic w obwodzie nie jest bardzo krytyczne pod względem komponentów. Tranzystory bipolarne można zastąpić dowolnym zwykłym małym tranzystorem sygnałowym typu ogrodowego. W przypadku tranzystorów JFET należy stosować typy o niskim napięciu odcinania, najlepiej w pewnym stopniu dopasowane, ponieważ obwód polaryzacji źródła obsługuje oba te elementy. Alternatywnie, zduplikuj obwód polaryzacji (Q18 i elementy wokół niego), aby każdy JFET miał własne obciążenie.

Krok 2: Budowanie obwodu

Układ został przylutowany na kawałku płyty perforowanej, patrz zdjęcia. Został on wycięty w tym właśnie kształcie, aby pasował do obudowy ze złączami (patrz następny krok). Podczas montażu obwodu najlepiej jest regularnie testować pod-obwody za pomocą DVM, generatora funkcyjnego i oscyloskopu.

Krok 3: Obudowa

Jeśli jest jeden krok, który najmniej lubię w budowaniu pedałów, to wiercenie otworów w obudowie. Użyłem wstępnie nawierconej obudowy w stylu 1590BB ze sklepu internetowego Das Musikding, aby dać mi przewagę:

www.musikding.de/Box-BB-pre-drilled-6-pot, gdzie kupiłem też garnki 16mm, pokrętła i gumowe nóżki do obudowy. Pozostałe otwory wywiercono zgodnie z załączonym projektem. Projekt został narysowany w Inkscape, kontynuując motyw „Rage Comic” z moich innych pedałów Instructables. Niestety duże i małe gałki mają inny zielony odcień:-/.

Instrukcje malowania i grafiki można znaleźć tutaj.

Plastikową pokrywkę pojemnika na żywność na wynos wycięto w kształcie płytki stykowej i umieszczono pomiędzy płytką drukowaną a garnkami, aby utworzyć izolację. Tuż pod pokrywą obudowy 1590BB przycięty na wymiar kawałek kartonu ma ten sam cel.

Krok 4: Podłącz wszystko…

Przylutuj przewody do garnków i przełączników przed umieszczeniem izolatora i płytki drukowanej. Następnie podłącz wszystko na górnej stronie deski. Wydrukuj małą kopię obwodu do serwisowania, złóż i umieść w obudowie. Zamknij obudowę i gotowe!

Miłej gry! Mile widziane komentarze i pytania! Daj mi znać, jeśli zbudujesz ten całkowicie niesamowity, przeładowany funkcjami kompresor.

EDIT: pierwsza próbka dźwięku to czysty, „suchy” riff gitarowy, druga próbka to ten sam riff przesyłany przez kompresor bez dodatkowego przetwarzania. Na zrzutach ekranu widać wpływ na przebieg. Oczywiście skompresowany przebieg jest, no cóż, skompresowany.