Предлагаемый компрессор предназначен для сжатия динамического диапазона сигнала электрических гитар с пассивной и активной электроникой. Компрессор с успехом может использоваться и для обработки сигнала бас-гитары. При проектировании компрессора
авторы ориентировались на максимально простую схемотехнику при обеспечении
оптимальных для гитарного сигнала технических характеристик. Устройство не
требует настройки и при правильном монтаже начинает работать сразу: режимы по
постоянному току устанавливаются автоматически. Технические характеристики Табл.1
*** при использовании Т1 с отсечкой 4...5В
Рис.1. Принципиальная схема компрессора
Канал усиления звукового сигнала Канал усиления построен на полевых транзисторах, так как, по мнению авторов, эти приборы среди полупроводников более всего подходят для обработки сигнала гитары. При этом схема строилась по принципу наиболее короткой цепи прохождения сигнала. Входной сигнал поступает непосредственно на конвертер сопротивления Т1,Т2. Напряжение смещения каскада формируется автоматически, т.к. Т1 – транзистор с высоким напряжением отсечки (4-5В). Ток через Т1 определяется простейшим источником тока на «малоотсечном» Т2 и равен начальному току стока Т2. Применение в качестве нагрузки Т1 источника тока позволило значительно снизить уровень искажений на выходе повторителя при работе на сравнительно низкоомную нагрузку R4+RКАН.pТ2 при больших уровнях сигнала. В качестве основного усилительного – выбран m-каскад (Т3,Т4), в наибольшей степени, по мнению авторов, отвечающий требованиям плавного перехода из линейного режима в режим ограничения, обеспечивающий также низкий шум, значительное усиление, высокую линейность и благозвучное распределение спектра гармоник. Для повышения линейности каскада в истоки ПТ введена небольшая местная ООС по току. Далее сигнал поступает на пушпульный повторитель, выполненный на Т5 и Т6 и исключающий влияние нагрузки компрессора на работу m-каскада. Повторитель практически не вносит дополнительных искажений даже при сигнале на выходе m-каскада с двойной амплитудой, близкой к напряжению питания.
Регулятор В качестве регулирующего элемента выбран p-канальный ПТ в составе сборки КР504НТ4В (КР504НТ3В), работающий в режиме управляемого напряжением сопротивления. Выбор р-канального ПТ обусловлен, в первую очередь, возможностью управления транзистором такого типа положительным напряжением на затворе. При этом исток регулирующего ПТ подключается непосредственно к общей шине, что исключает какое-либо влияние на звук цепей, формирующих в таких случаях необходимый потенциал на истоке при использовании n-канальных регуляторов. Второй p-канальный ПТ в составе сборки используется для формирования начального смещения на затворе регулирующего ПТ.
Канал управления Управление реализовано на счетверенном ОУ К1401УД2 (аналог – распространенный зарубежный ОУ LM324), способном работать в диапазоне выходных напряжений от 0 до Uпит-1,5В. На входе канала управления добавлен еще один повторитель на комплементарных ПТ Т7 и Т8, предназначенный для устранения влияния работы выпрямляющего каскада на выходной сигнал компрессора. На ОР1 собран двухполупериодный выпрямитель, позволяющий получить на выходе ОР1 выпрямленный сигнал обеих полуволн с амплитудой, равной амплитуде сигнала на выходе компрессора. Далее сигнал поступает на повторитель ОР2, нагруженный стандартной сглаживающей цепью «атака»-«восстановление» (Ra1+D3+R13)+(R14+Ra2)//С7. ОР3 исключает влияние следующих каскадов на работу сглаживающей цепи. Для обеспечения наиболее приемлемого отношения компрессии, на выходе повторителя ОР3 уровень управляющего сигнала может быть снижен регулируемым делителем R15R16. Каскад на ОР4 представляет из себя блок коррекции, осуществляющий подачу на затвор pТ2 половины сигнала на стоке этого ПТ (прием позволяет значительно снизить уровень искажений регулятора). Корректирующее напряжение формируется следующим образом: сигнал со стока pТ2 делится цепью R18R19 и примерно 1/8 этого сигнала поступает на неинвертирующий вход ОР4. С учетом того, что со стороны неинвертирующего входа КУОУ4=4, на выходе ОР4 формируется сигнал с уровнем около половины уровня сигнала на стоке pТ2. Предлагаемый способ формирования корректирующего напряжения, в отличие от часто используемого простого резистивного делителя, полностью исключает возможность проникновения сигнала управления в обрабатываемый сигнал. ОР4 выполняет также функцию формирования начального напряжения на затворе регулируемого ПТ, т.к. при отсутствии сигнала на входе компрессора и при сигналах менее порога срабатывания (Threshold) регулятор pТ2 должен быть закрыт. Начальное напряжение формируется следующим образом: pТ1 включен источником тока с автосмещением. Так как суммарное сопротивление резисторов R21 и Ra3 в цепи истока pТ1 достаточно велико, на этом резисторе создается падение напряжения, близкое к напряжению отсечки согласованной пары транзисторов pТ1 и pТ2. На R19 ток этого источника тока создает падение напряжения, равное:
При выбранных номиналах R19, Ra3 и R21 это напряжение составляет немногим более четверти напряжения отсечки транзисторов сборки (pТ1 и pТ2). Далее ОР4 усиливает это напряжение в 4 раза, формируя на затворе pТ2 напряжение, несколько большее напряжения его отсечки. Превышение потенциала на затворе pТ2 относительно напряжения отсечки регулируется потенциометром R21 (Threshold). В итоге формируется область «нечувствительности» компрессора или другими словами порог начала компрессии.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ВАРИАНТ КОМПРЕССОРА Возможна реализация компрессора с практически аналогичными параметрами по другой схеме.
Рис.2. Схема компрессора на однотипных полевых транзисторах (ориентирован на зарубежную элементную базу).
Канал усиления сигнала целиком построен на ПТ одного типа (подойдут, например, известные J201 без какого-либо подбора). В канале управления исключен входной повторитель и применен другой выпрямитель, не требующий развязки по входу. Правда, это привело к несколько большему количеству пассивных элементов в канале управления. Диапазон регулировки компрессии, в отличие от предыдущей схемы, несколько ограничен снизу отношением 1:2 (из-за неспособности повторителя и инвертора на ОР1 и ОР2 усилить верхнюю полуволну больше Uпит–1,5В при компрессировании сигналов большого уровня). В остальном же схема аналогична предыдущей.
ДЕТАЛИ И АНАЛОГИ Несомненным удобством для тех, кому посчастливилось жить на постсоветском пространстве, является то, что компрессор разработан на так называемой «отечественной» элементной базе. При повторении схемы на зарубежных радиоэлементах основная проблема возникает лишь в выборе р‑канальных ПТ с напряжением отсечки в районе 3-5В. Положение осложняется тем, что отсталая зарубежная промышленность до сих пор не освоила производство доступных аналогов сборок КР504НТ J В описываемой конструкции именно использование сборки позволило исключить процедуру какой-либо настройки устройства, т.к. pТ1 формирует все необходимые начальные напряжения для своего «близнеца» pТ2. В качестве pТ1 и pТ2 в компрессоре могут быть использованы другие сборки серии К504. Наиболее подходят сборки с индексом К504НТ3В,4В. Использование К504НТ3Б и 4Б из-за меньшей отсечки этих сборок приведет к некоторому росту искажений. Возможно использование также сборок К504НТ1В,2В. В этом случае для обеспечения необходимого диапазона компрессии, возможно, понадобится увеличить сопротивление R4 до 22-33кОм, что приведет к росту шума устройства. Также следует иметь ввиду, что цоколевки НТ1,2 и НТ3,4 не совпадают, поэтому использование НТ1,2 вызовет необходимость коррекции печатной платы. Немного информации об использовании дискретных p-канальных ПТ вместо сборки КР504НТ3(4). В качестве pТ2 желательно использовать p-канальный ПТ с отсечкой 3-5В. Работоспособность компрессора сохраняется и при использовании в качестве pT2, значения отсечки которого несколько выходят за указанные пределы (до 2В вниз и до 6В вверх), но в этом случае возрастет уровень гармоник и минимальное питающее напряжение. В качестве pТ1 может быть использован любой р-канальный ПТ с отсечкой от 1,5 до 5В. Из доступных зарубежных p-JFET перечисленным выше требованиям удовлетворяют J271, 2N5461, 2N5462, J175, J174, 2N5115. Из отечественных дискретных ПТ вполне допустимо применение КП103Л,М,Г. При повторении схемы на дискретных ПТ с разными параметрами понадобится лишь уточнить номинал Ra3 (для обеих схем). Методика следующая: установив регулятор Threshold в положение максимального сопротивления, подбором Ra3 необходимо установить на затворе pT2 напряжение его отсечки, которое, естественно, предварительно необходимо измерить, воспользовавшись вот таким способом:
Рис.8. Схема измерения UОТС p-канальных ПТ
Возможные замены полупроводников Табл.2
КОНСТРУКЦИЯ Памятуя о том, что «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», авторы решили не злоупотреблять словесными описаниями, ограничившись только сводными таблицами с перечнем используемых деталей, а в остальнном - сделали упор на визуализацию инструкций. Смотрите, разбирайтесь.
Вариант компрессора по схеме на рис.1
Рис.3. Печатная плата, вид со стороны установки деталей (масштаб 1:1, размер 51х59мм)
Рис.4.
Вариант установки на плату подстроечного резистора для случаев вынужденного
Список деталей Табл.3
Рис.5. Схема подключения к плате внешних компонентов
Вариант компрессора по схеме на рис.2
Рис.6. Печатная плата, вид со стороны установки деталей (масштаб 1:1, размер 51х59мм)
Список деталей Табл.4
Рис.7. Схема подключения к плате внешних компонентов
ВНИМАНИЕ! При использовании вместо К1401УД2 его аналога LM324 необходимо иметь ввиду, что «+» и «–» питания этих ОУ расположены с точностью до наоборот, поэтому LM324 следует монтировать, развернув на 1800. На рисунке расположения деталей на печатной плате и в файлах для Sprint Layout (для обоих вариантов компрессора) приведена ориентация корпуса DIP14 для К1401УД2, на фотографиях готовых плат – LM324 (так уж получилось)
МОДИФИКАЦИИ Часто необходимости в полном наборе регулировок компрессора нет. В этом случае возможно просто заменить соответствующую резистивную цепь резистором с сопротивлением из приведенной ниже таблицы:
На взгляд авторов, наиболее полезны регулировки Ratio и Attack (и, естественно, Out Level), поэтому при ограничении количества регуляторов тремя советуем остановить свой выбор именно на этих регулировках. При построении компрессора с возможностью регулировки четырех параметров в дополнение к вышеуказанным советуем добавить регулятор порога компрессии Threshold. Далее приведены некоторые рекомендации по оптимизации работы компрессоров. Для схемы на рис.1 ü Транзистор Т1 подобрать по минимальному коэффициенту шумов и максимальному значению напряжения отсечки. Возможно использование заведомо малошумящих КП303Г/КП307Г с напряжением отсечки более 3В. ü В случае использования вместо сборки КР504НТ дискретных КП103Г,Л,М необходимо подобрать транзистор, устанавливаемый в качестве pТ2, по максимальному возможному напряжению отсечки в пределах 3…5В. Выходить за указанные пределы не рекомендуем. ü Авторский экземпляр потребляет немного менее 6 мА. Для снижения потребления транзисторы Т2,Т6 и Т7 подобрать по минимальному начальному току стока. Для этих же целей светодиод индикатора включения эффекта желательно выбрать из серии сверхярких, для приличного уровня свечения которого достаточно тока в 100…200 мкА. Теоретически возможно снизить потребление до 4,5 мА. Для схемы на рис.2 Практически имеет смысл делать только подбор Т2 и Т6 по минимальному значению начального тока стока для снижения энергопотребления. Авторский экземпляр потребляет около 3,5 мА.
ИТОГИ Компрессоры, изготовленные по приведенным схемам, показали практически одинаковые характеристики. По крайней мере, использование собственных ушей в качестве регистрирующего прибора сколь-нибудь заметных отличий в работе компрессоров обнаружить не позволило. На практике полностью подтвержден авторский тезис об отсутствии необходимости наладки устройств: правильно смонтированные из заведомо исправных деталей, соответствующих маркировке на схеме, устройства начинали работать сразу же после сборки. Ради чистоты эксперимента не осуществлялся даже предварительный отбор деталей. Энергопотребление обоих вариантов устройства примерно одинаково (вариант схемы на рис.1 немного более «прожорлив»), время беспрерывной работы от обычной новой 9В батареи будет составлять не менее 60 часов в самом худшем случае. Размер печатной платы не будет являться ограничивающим фактором при монтировании устройства практически в любом доступном корпусе.
Желаем удачи в повторении конструкций.
Здесь можно взять файлы разводки
печатной платы в форматах Sprint Layout (zip-архив ~60k) Далее - несколько незатейливых
музыкальных фраз с применением компрессора (цепочка записи: китайский telecaster – компрессор C101XL (все регуляторы в среднем
положении, если не указано иначе) – линейный вход интегрированной звуковой
карты ПК – Adobe Внимание, расширение "abc" переименовать в "mp3"
Пример 2
(neck+bridge
pickups, ~230k) Пример 3 (neck pickup, ~290k) После прослушивания примеров можно судить о стойкости устройства к помехам по фотографии прототипа компрессора, на котором осуществлялась запись (рядом монитор, блок бесперебойного питания и колонки), экранировки никакой – обстановка, как видите, далеко не самая благоприятная, однако фонит вполне умеренно, да и то на синглах J С авторами можно пообщаться на форумах: http://www.guitar.ru/board/11/ и http://forum.gtlab.net/ (xbananov и lart) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вернуться на главную страницу: http://www.sugardas.lt/~igoramps
Here is a
page with "Tube smilies"! Have fun! 