De bouw van een Analoge Audio Compressor met Buizen; het chassis ontwerp

 

 

 

 

 

 

De Bouw van een Audio Compressor met Buizen

Nu we met de bouw van een audio compressor met buizen beginnen bedenk ik me dat het handiger is als op deze compressor voor LPAM doeleinden ook een 4500Hz filter bevat.

Ook vaste site bezoekers zoals Rob doen de suggestie om zo’n filter in de compressor mee te nemen.  In het chassis ontwerp hierboven zie je dat ik dat idee al heb geïntegreerd.

We bouwden al eerder een succesvol werkend 4500 Hz filter maar die behoeft nu enkele kleine aanpassingen.


 

ECC82 met bijzondere schakeling

Met het sterke signaal dat de voorversterker van onze DIY Audio installatie aanlevert kan de ingangstriode nu als kathodevolger werken en daarmee functioneren als een laagohmige signaalbron voor het filter.

Van het vorige 4500 HZ filter weten we dat het filter om en nabij 7 dB (factor 5) demping oplevert bij een in- en uitgangsimpedantie van ongeveer 1000 ohm.

De ECC 82 zal in de schakeling die we hebben opgezet een versterkingsfactor leveren van ongeveer 5 à 6 keer (= 6 à 7 dB). 

Om ook de belasting van het filter laagohmig te krijgen heb ik een tweede triode met geaard stuurrooster opgezet. De signaalvoeding vindt nu plaats op de kathode en blijft zo op 1000 ohm.

Met deze schakeling die in theorie functioneert heb ik geen ervaring. Bij de test van de compressor gaan we zien of en hoe dit werkt.

 

 

Het schema: 4500Hz filter voor LPAM 2.0

Dit schema maakt nu onderdeel uit van de Analoge DIY Audio Compressor.

Klik op de afbeelding voor een grotere weergave.

De Bouw van een Audio Compressor met Buizen en met 4500Hz filter voor lpam 

 

 

De Bouw van een Audio Compressor met Buizen

We beginnen toch nog even bij het 4500Hz filter want hierbij heb ik iets nieuws toegepast. Helemaal nieuw niet want in de 10 Watt Audio Versterker met EL84 heb ik al een heel klein voorproefje hierop genomen. En dat smaakte naar meer.

De filterschakeling leende zich er uitstekend voor om die proef uit te breiden.

 

Vero board

Het grote voordeel van deze printplaatjes is dat ze overzichtelijk zijn en ruimtebesparend werken. Er is ook een nadeel. Je moet wel even een schetsje op schaal of werkelijke grootte maken van hoe je de onderdelen wilt plaatsen anders loop je snel vast.

Vero experimenteer board

 

 

Wat is Vero Experimenteer Board?

Eigenlijk een eenvoudige printmontage mogelijkheid zonder dat je het complexe proces hoeft te doorlopen om zelf een printplaat te ontwerpen en produceren.

Die printplaatjes zijn overal te koop in diverse afmetingen.

Het enige dat je moet doen is de koperbanen hier en daar te onderbreken en wat losse draadjes aanbrengen om diverse horizontale koperbanen met elkaar te verbinden.

 

farnell strip onderbreker

 

Voor dat onderbreken van strips is een soort boorschroevendraaier in de handel die je beter kunt negeren. Hij werkt zeer moeizaam. Veel handiger is een gewoon scherp metaalboortje van 4 mm van de bouwmarkt. Werkt effectief, snel en gemakkelijk. Je zet hem op de plaats waar een onderbreking moet komen, draait hem even rond met lichte druk en klaar.

 

Het 4500 Hz filtervoorbeeld

Hierbij het voorbeeld dat ik maakte voor het 4,5 kHz filter dat we bij de bouw van een audio compressor gaan integreren.

 

vero board ontwerp voor 4k5 Hz audio filter tbv LPAM

 

Bij dit ontwerp heb ik alleen de stukjes koperbaan ingetekend (lichtgroen) dat we daadwerkelijk gebruiken. Zo houd je het overzichtelijk en is direct duidelijk waar je onderbrekingen in de koperbaan moet aanbrengen.

 

 

Het chassis

Het chassis voor de Bouw van een Audio Compressor met buizen.

 

het chassis voor de bouw van een audio compressor

 

Het vergde een ruime middag in de garage om dit te fabriceren. Aan de slag met Workmate, schuifmaat en boormachine en dan krijg je bovenstaand resultaat.

Het ontwerp en de indeling van dit chassis voor de compressor en het 4500Hz filter vind je bovenaan deze pagina.

De basisvorm van het chassis heb ik weer van Andre van Beynum betrokken. De tekening op basis waarvan je hem kunt verzoeken dit ook voor jou te doen vind je op de pagina Waar vind je die Radio Onderdelen?

 

 

De ruwbouw van onze Audio Compressor met Buizen

 

De Ruwbouw van onze Audio Compressor 

Na weer een avondje knutselen zitten de grote componenten op hun plaats en kunnen we met de naughty details beginnen.

 

 

Stap voor stap

Stap voor stap bouwen en testen is mij bij de audio power versterker goed bevallen dus ik besluit die werkmethode ook bij de bouw van een audio compressor met buizen toe te passen.

Ik begin met de eindtrap en de negatieve roosterspanning voor die trap. Ik sluit de ingangsroosters van de eindtrap aan op de eerste triode van de ECC83 en ook die triode sluit ik volledig aan.

Nu kan ik de eindtrap testen zonder dat de sidechain daar nog enige invloed op heeft.  Het resultaat moet goed zijn voordat we met de side chain, het compressie regelcircuit, aan de slag gaan.

 

De eerste test

De eerste test met deze audio compressor met buizen kan beginnen. Spannend moment altijd. We beginnen weer met het voorzichtig onder spanning brengen van de compressor via de Variac. Eerst 50 V dan 100, 150 200 en tenslotte 230.

En ondertussen goed luisteren, ruiken en kijken. En meten. Hoe zien alle spanningen op belangrijke plaatsen er uit? Is dat in overeenstemming met mijn verwachtingen?

 

 

Ruststroom is te hoog!

Bij het ontwerp van deze audio compressor met buizen heb ik even geen rekening gehouden met het gegeven dat 240 V wisselspanning ruim 300 V gelijkspanning oplevert.

Dat is normaal niet zo spannend maar in dit geval wel omdat ik de ruststroom door de ECC82 op 15 mA wil maximeren. Daarvoor had ik -6 V aangemaakt en dat is voldoende negatieve roosterspanning bij 250V voedingsspanning. Maar nu is dat te weinig!

 

De 1e oplossing is redelijk eenvoudig

Ik maak de brugcel aan één kant los, gebruik nu dus nog maar de halve brugcel maar wel als spanningsverdubbelaar.

 

spanningsverdubbelaar_voor_de_audio_compressor_met_buizen.jpg

 

Nu heb ik ruim -14 V en dat is voldoende om de ECC82 bij 330 V op ongeveer 10 mA te houden. Er zit nu wel een flinke bromrimpel op de gelijkspanning. Een extra Elco van 1000 µF lost dit praktisch op.

Wat opvalt is dat de stroom door beide trioden behoorlijk afwijkt van elkaar.

 

 

Zo werkt het niet!

Die 14 Volt negatieve roosterspanning op deze Audio Compressor met Buizen is wel een beetje veel van het goede. Het laat weinig ruimte over om daar straks vanuit de side chain overheen te gaan op het moment dat we echt willen gaan comprimeren.

Hoe dit oplossen?

Ik besluit de hoogspanning te halveren. Dat kan omdat de voedingstrafo zijn hoogspanning afgeeft wie twee aparte wikkelingen die allebei 120 V wisselspanning leveren.

Die 120 V gelijkgericht levert 168 V gelijkspanning op. Met wat weerstanden en flinke Elco’s maken we daar 150 V van.

Met deze lagere voedingsspanning kunnen we met een veel lagere negatieve roosterspanning volstaan. Dan doemt het volgende issue op!

 

 

De roosterspanningen beïnvloeden elkaar   

De instelmogelijkheden die ik heb ingebouwd in de negatieve roosterspanning beïnvloeden elkaar. Draai ik aan de trimmer in de side chain dan wijzigt de belasting op de rustspanning (VX) en daarmee wijzigt die spanning.

Het verplaatsen van de schakeldiodes richting stuurroosters lost dit euvel op. Wel moeten er nu roosterlekweerstanden worden toegevoegd want de diodes blokkeren ook die lekstroom.

 

verplaatsen van de schakeldiodes richting stuurroostersdiodes richting stuurroosters

 

 

Muziek afspelen

Nu wordt het echt spannend. We sluiten de uitgang van de voorversterker aan op de audio compressor en de uitgang van die laatste verbinden we met de audio power versterker.

Dat valt niet mee. Onze Audio Compressor met buizen is nog verre van professioneel ☹. Er komt heel brom uit. Daarnaast is er sprake van een flinke vervorming!

 

Even kijken waar dat vandaan komt

De brom blijkt meerdere oorzaken te hebben zoals een audio kabel die geen afscherming blijkt te hebben. Ik dacht dat elke audio kabel die wel zou hebben ☹. Niet dus.

Wat dan overblijft is een flinke vervorming en een brom die uit de hoogspanning van de ECC82 komt. Dat laatste zou niet mogen want de Push Pull schakeling moet dat opheffen!

Ai!

We zagen eerder dat de twee trioden in de ECC82 bij gelijke roosterspanning een behoorlijk verschil in anodestroom lieten zien. Dat zou de brom en de vervorming kunnen verklaren.

 

Wat gaat er mis in de push pull schakeling

 

Wat gaat er mis in de push-pull schakeling

We zien bij eindbuizen die in een push-pull schakeling worden gebruikt dat hiervoor een zogenaamd paired koppel buizen worden gebruikt. Die buizen zijn er dus op geselecteerd dat ze precies dezelfde gedragingen vertonen.

Ik ging er in mijn naïviteit vanuit dat dit laatste bij twee trioden in dezelfde glazen ballon gemonteerd ook wel het geval zou zijn.  Niets blijkt minder waar.

Ik kan dat oplossen door ook de rustspanning op de roosters te laten verschillen ten opzichte van elkaar. Hiermee moeten beide trioden dezelfde rustroom krijgen.

In de side chain had ik die voorziening al ingebouwd. Waarom niet bij de ruststroomspanning?

Die ruststroomspanning speelt een grotere rol in deze audio compressor met buizen dan ik had voorzien.

 

 

Compact houden

Stiekem komen er bij de bouw van deze audio compressor met buizen toch wat zaken bij en om het ruimtebeslag te beperken besluit ik om ook negatieve roosterspanningscircuits samen te vatten op een Vero board.

Het ontwerp ziet er als volgt uit.

 

Vero Board ontwerp voor negatieve roosterinstelling ECC82 in een Analoge DIY Audio Compressor met Buizen

 

Zoals je ziet heb ik bij de ruststroom voorspanning nog twee kleine Elco’s toegevoegd om in ieder geval elke bromverstoring vanuit deze kant volledig uit te sluiten.

 

0,4 V verschil tussen de twee trioden!

De ruststroom voorziening werkt nu perfect. Ik regel de roosterspanning af op ongeveer -4 V. Om de anodestroom door beide trioden gelijk te krijgen is er een verschil in roosterspanning van bijna 0,4V nodig! Maar dan zijn beide anodestromen gelijk.

Muziek op de ingang gezet. Nu is er geen vervorming meer hoorbaar, Ook de brom is weg. Het klinkt perfect 😊.

 

 

dB Meter beïnvloed geluidskwaliteit

De dB meter hangt wel erg dicht op het geluidssignaal. En als je de peakschakelaar aanzet wordt het signaal heel erg dof.

Gelukkig hoeft dat helemaal niet zo te zijn want de Hammond 124E heeft twee secundaire wikkelingen. De dB meter daarom aan de tweede wikkeling geplakt en daarmee is dit issue uit de wereld.

 

 

De side chain in actie ☹

De tweede triode aangesloten en vervolgens een signaalgenerator met 1000 Hz 0,2V – 0,5V op de ingang gezet van deze audio compressor met buizen.

Dat valt tegen.

de side chain in actie van deze audio compressor met buizen

 

De tweede triode versterkt die spanning ongeveer 10 maal. Dat levert dus 2 tot 5 volt signaal op de gelijkrichter op. Daar blijft 1,3 tot 4,3 V van over na de brugcel. Dat is te weinig.   

 

Deze ECC83 moet ook bij een relatief lage voedingsspanning een versterkingsfactor van 50 maal kunnen halen. Daarvoor zou wel de wisselspanningsbelasting 150 kohm moeten zijn. Dat is hier natuurlijk slechts 16 kohm.

(De 5 kohm wikkeling van de trafo is belast met 10 kohm. De laagohmige wikkeling ligt open en is dus belast met een oneindig hoge weerstand. Dat maakt dat de impedantie verdubbelt van 8 naar 16 kohm.)

Even rekenen. Stel de opgewekte spanning is 25 V. De R-inwendig van de triode is 80 kohm en de R-uit is 150 kohm. Dan heb je een signaal van 150/230 *25 = 16V op die uitwendige belasting.

Bij R-uit is 16 kohm is de som 16/96 *25 = 4,1V. Dat benadert aardig de spanning die ik met de oscilloscoop gemeten heb bij deze audio compressor met buizen.

 

De oplossing

Ik ga dit proberen op te lossen door de anode weerstand van de tweede triode te vervangen door een trafo die daar ongeveer 50 kohm impedantie gaat aanbrengen en secundair 3,3 kohm belasting aan kan.

Daarvoor heb ik een Hammond 1140-LN-D trafo besteld. Die trafo staat voor 40k primair en 2,4k secundair bij een wikkelverhouding van 4:1. Door de impedantie van de belasting secundair iets hoger te nemen moet de primaire impedantie ook iets stijgen. Zo kom ik op 50K:3.3K.

Het schema van de analoge audio compressor met buizen ziet er nu in deze testfase als volgt uit.


testopstelling van de analoge DIY Audio Compressor met Buizen 

 

Wordt vervolgd

Werkt dit? Of zijn er nog meer aanpassingen nodig?

 -

Koos Overbeeke

 

 

Jouw reactie en/of vraag
Je persoonlijke gegevens zoals email adres worden niet op de site vermeldt!