„UREI 1176“ – hibridinis BJT FET dinamikos procesorius

Istorija

1176 kūdikystė prasidėjo, kai talentingas konstruktorius, Bilas Putnamas (Bill Putnam) 1966 ėmėsi tirti naujai atsiradusius Lauko Efekto Tranzistorius (toliau FET) įvairiose Stiprinimo Reguliavimo (toliau GR) grandinėse. Kaip byloja jo įrašai dienoraštyje – jis pradėjo naudoti FET, kaip įtampa valdomus rezistorius, kuriuose varža tarp elektrodų valdoma užtūros potencialu.

Po keleto nesėkmingų bandymų naudojant FET, Putnamui pavyko gauti teigiamą rezultatą, naudojant lauko efekto tranzistorius įtampos daliklių grandinėse prieš pirmines kaskadas. Šis atradimas buvo įgyvendintas 1108 pirmame stiprintuve, tačiau neilgai trukus, sukūrus jam specifišką A klasės išėjimo pakopą buvo atskirtas savarankiškas modulis –1176.

Išėjimo kaskada buvo pritaikyta dirbti su standartine 600 omų apkrova. Tam reikėjo kruopščiai parinkti pakopos širdį – išėjimo transformatorių. Jo pirminė funkcija buvo nebalansuotą 1176 prigimtį paversti į balansinį linijinį išėjimą (liaudiškai tariant XLR). Antroji transformatoriaus funkcija buvo grįžtamasis ryšys, tam ant šerdies buvo privyniota papildoma sekcija. Putnamas paskyrė beveik metus tobulindamas transformatoriaus koeficientą, šerdį ir kitus parametrus. Turiu paminėti, kad vėlesni leidimai (F ir toliau) naudojo dvitaktę AB kaskadą su paprastesniu transformatoriumi (kaip maniškis).

Pagrindinę ir svarbiausią 1176 modifikaciją atliko Bradas Plunketas, kiek įmanoma sumažindamas grandinių vidinius triukšmus. Taip gimė 1176LN. LN raidės turėjo reikšti „Low Noise“, tačiau, deja, neoficialiai, reiškė tik „Less Noise“ :-).

1176 buvo tobulintas iki šių dienų, taip atsirado simbolinis 13 leidimų.

Kalbama, kad D ir E leidimai skamba labiausiai autentiškai, tačiau visų kartų muzikantai, nuo pat septinto dešimtmečio it susitarę šaukia „I love them on vocals“. Vargu ar rastume bent vieną profesionalią rokenrolo, pop, roko ar sunkesnės muzikos dainą „nepasirašytą“ 1176 – „Def Leppard“, Shania Twain, „Blondie“ tiesiog užaugo su juo.

Vėliau buvo atrasta dar viena kombinacija 1176 ir lempinis LA-2A (viliuosi pagaliau užbaigti saviškį) jungti nuosekliai. Kaip tai skamba? Ogi paimkit bet kokį naujesnį Enrique Iglesias CD ;-)

Veikimo principas

Kaip matome iš blokinės diagramos, signalas (kurio abu („Hot“ ir „Cold“) laidai galvaniškai atrišti nuo žemės), prieš patekdamas į stiprinimo reguliatoriaus grandinę yra išbalansuojamas operaciniais stiprintuvais. Tiksliau tariant, paverčiamas standartiniu „Hot ir Gnd“ signalu. „Input“ potenciometru nustatome, kiek įėjimo amplitudės pateks į reguliavimo grandinę. Kitaip sakant, įjungus reguliavimą šio potenciometro padėtis nuo 9 iki 6 „valandos“, visiškai nedaro įtakos signalo lygio išėjimui. Schemoje žemiau matome, kaip signalas, grįžtamojo ryšio pagalba paduodamas į GR sekciją.

GR sekcija yra pati 1176 širdis. Kuo aukštesnė srovė į FET užtūrą, tuo mažesnė varža bus tarp elektrodų. Kaip matome žemiau, FET ir 27K varža sudaro įtampos daliklį. Taigi, kuo mažesnė FET varža, tuo signalas labiau slopinamas.

GR valdymo sekcija skirta siųsti apdorotus impulsus į GR sekciją. Apačioje matome jos schemą:

Tranzistorius Q7 veikia, kaip fazoinverteris, o po jo Q8, kartotuvo režime. Šis signalas patenka į CR3. Kaip ir iš Q9 ir Q10, kurie sudaro dar vieną analogišką, bet 180 laipsnių apsuktos fazės signalą, paduodamą į CR2. Visumoje turime pilnai išlygintą valdymo signalą, kuris vėliau suminkštinamas C22 ir yra proporcingas įėjimo amplitudei. „Compression Ratio“ – nusako, kiek nuolatinės srovės iš diodų pateks į FET. R55 valdo „attack time“, reguliuodamas, kaip greit C22 bus užkraunamas, o R56 nustato „release time“, iškraudamas tą patį C22.

Trumpai: stiprinimo reguliavimo operatyvumą, bei ateinančio ir išeinančio signalo santykį nulemia stiprinimo reguliatoriaus valdymas. Tam skirtos trys rankenėlės:

• „Attack“ nustato, kaip staigiai signalas bus tildomas prasidėjus pikui, ar garsesnei vietai. (Kartais smagu, kai, pavyzdžiui, bosinės gitaros natos pradžia turi daugiau jėgos)
• „Release“ nustato, kaip greitai, pasibaigus pikui, stiprinimas gražinamas į normalų. (Kartais smagu, kai natos suskamba ilgiau, nei būdinga).
• „Compression Ratio“ originaliuose leidimuose šis valdymas įgyvendintas keturiais „Push-Pull“ mygtukais, nustatančiais ribojimo santykį. 20:1 ir 12:1 naudojami pikų nulyginimams, o 4:1 bei 8:1 labiau tinka bendro dinaminio diapazono kompresijai.

Aš, asmeniškai, galbūt spėjau pamatyti pakankamai sovietmečio, kad tokie mygtukai man LABAI nepatiktų. TIK dėl šios priežasties nepatingėjau permąstyti juos ant galetinio jungiklio kontaktų.

Po stiprinimo reguliavimo pakopos, pirminis stiprintuvas kompensuoja nuslopintą signalo amplitudę. „Output“ potenciometru nustatome, kokia amplitudė pateks į išėjimo kaskadą.

Apačioje matome pilną F leidimo schemą. Dalis, kurios ne ant PCB nudažiau geltonai. Dera paminėti, kad joje MC rodyklės draiveris įgyvendintas ant TL operacinio stiprintuvo, o ne bipoliarinių tranzistorių, kaip ankstesniuose leidimuose. Be to, galiniai tranzistoriai BD517/518, naudoti originale daugiau nebegaminami, o jų analogai BD139/140 turi kitokį kojyčių išdėstymą. Į tai teko atsižvelgti, ieškant plokštės. Tiek originalūs 1176, tiek klonai, turi nemažą 50 Hz foninio triukšmo lygį. Todėl F leidimo PCB išdėstymas turi kitokį žemės kelią- visi laidai suvesti kuo arčiau elektrolitų ir išėjimo transformatoriaus.

Darbai

Taigi, po „trumpos“ teorijos paskaitos pereiname prie praktikos. Nuoširdžiai nepamenu, kur radau dalių išdėstymą, bet žinant, kad brendau šiam projektui trejetą metų, bijau, kad galėjo lig tol supūt ir tas puslapis :-( Kad ir kaip ten, traukiu iš stalčiaus apdulkėjusį CD ir pateikiu išdėstymą:

Atvirai? Neaptiko man jis. Beprasmiškai nuploninti takeliai, stačiai rūgšties ir vario švaistymas. Nutariau ir OEP firmos transformatoriams (liūdnai vadinamiems OvErPriced) pinigų pagailėt. Ką jau kalbėti apie „Lundahl“. Juolab, kai pavyko neveikiančiam mikšeriniam pulte (iš garso aukso amžiaus) rasti 1:1 koeficiento signalinių transformatorių… Taigi, pasėdėjau vakarą su sena gera PAINT programa ir pastorinau takelius:

Perkėlęs ant plokštės, ėsdinau ir litavau labai kruopščiai. Nepaisant to, pavyko tik iš trečio karto paleisti prietaisą. Vis degdavo maitinimas (oi, ten visada kažkas negerai). Išėmus ir peržiūrėjus litavimo taškus, pastebėdavau žioplų klaidų. Nors tranzistoriai nėra atlaidūs tokiems dalykams, ištaisius kliurkus viskas užsikūrė, tik negavau neigiamų pulsacijų iš GR kontrolerio į FET. Atradus, kad viena varža įlituota 1000x mažesnės eilės ir ją pakeitus, pagaliau gavau tokį vaizdą ties R77 potenciometru (18 kontaktas ant PCB):

Sukinėjant „attack“ ir „release“ rankenėles, signalo forma ženkliai keičiasi, tačiau bendra DC dedamoji (uždaranti FET) išlieka.

Taigi, metas atlikti keletą testų. Paimame garso pavyzdį iš mikrofono projekto ir įrašome į MP3 (juk tai tik testas). Iš grotuvo leidžiam per 1176 ir rašom į nešiojamą PC:

Pirmoje oscilogramoje, iškirptoje iš „Adobe Audition“ matom signalą, be amplitudės reguliavimo.

Antroje matosi akivaizdi kompresija – tyliosios dalys smarkiai sustiprintos, beveik lygios toms, kurios prieš tai buvo garsesnės. Klausant susidaro įspūdis, kad vokalistas stovi prieš nosį ir šaukia klausytojui į veidą. Girdisi kiekvienas atsikvėpimas, lūpų čepsėjimas. Apskritai balsas skamba kažkaip galingiau ir papiktintai ;-) Tokį takelį kur kas lengviau „įklijuot“ į bendrą mix’ą.

Trečioje oscilogramoje dar padidintas „Ratio“ ir pagreitinta „Attack“. Išėjime turime taip vadinamą „dešrą“. Kitas žmogus pasakytų, kad čia taip tariant „nukarpytas“ signalas. Nė velnio, padidinus matome švarią sinusoidė, be jokių „nukarpytų“ viršūnėlių:

Nebelieka visiškai jokių pikų, garsas bubenantis ir nemaloniai spaudžiantis ausis. Tokių pavyzdžių turime, pvz., „Marijos radijo“ laidose (esu tikintis, tad nieko neturiu prieš šią stotį). Seniau, AM laikais, tokia signalo forma, prieš patekdama į siųstuvus, buvo standartas.

Priekį padarome mano pamėgtu metodu. Tiesa, per žioplumą vietoj „ratio“ užrašiau „power“, tad teko kaip nors išsisukti. Laimei, dėvėtų drabužių parduotuvėj radau piniginę su plieniniu ereliu (su Pakso partija manęs prašom nesiet):

Kadangi iš forumiečių gavau geltoną kortelę už tai, kad dedu daug foto ir mažai teorijos, nutariau nefotografuoti tarpinių procesų, o tik galinį rezultatą, po „variklio gaubtu“:

Maitinimo transformatorius iš skendusio„ Vermona“ klavišo („Top Octave Synthesizer“ nebedavė F# ir E, neradau niekur jo pirkt, o tai mano mėgstamiausios natos). Originalus 1176 transformatorius yra 24-0-24, na, bet maniškis 30-0-30 dirba kuo puikiausiai, gal tik 7824 šiltesnis.

Derinimas

Pagrindinį darbą atlieka FET BF245A, esantis arčiausiai „input level“, signalo stiprintuvo sekcijoje. Svarbu jį nustatyti į darbo tašką. Tam skirtas „q bias“ trimeriukas. Reikia paduoti silpną signalą (pvz., -10 dB) ir matuoti AC išėjimo lygį be amplitudės reguliavimo. Kitaip sakant, nusukti iki max „attack“, „release“, ir „output level“ ir santykį nustatyti ties 1:4, tada pamažu sukti „input level“, kol gausim, na, pvz., 100 mV išėjime. Dabar sukame „Q Bias“ trimeriuką, kol gausime 1 db įtampos kritimą išėjime. Tai užtikrins, kad VCA „pastatytas“ į pačią savo darbo taško pradžią.

„Zero adj“ ir „Trck“ skirti MC rodyklės gaudymui. Manau, aiškinti nereikia.

„Dist“ trimeriukas skirtas nustatyti mažiausią iškraipymų lygį. Kadangi neturėjau iškraipymų matuoklio po ranka, tiesiog pastačiau truputį į šoną nuo vidurio, kad paįvairint garsą. Bet kurioje trimeriuko padėtyje, prietaiso iškraipymai siekia vos pusę proc. ir tai pagrinde 2 harmonikos.

Įtampa tarp 7824 ir žemės turi būti 6 V.

Beveik nenaudojau ekranuotų laidų, nes man jie kažkaip šuntuoja aukštus dažnius ir pridusina garsą, aukštos apkrovimo varžos grandinėse (pvz., lempiniuose, arba FET projektuose). Nepaisant to, SNR ties 1 k gavau 82 db (o tai geriau, nei originalas, jeee...).

Paleidus generatoriaus „svypa“ amplitudė nesikeičia visame spektre, tačiau, žemiau 30 Hz atsiranda bjaurūs iškraipymai.

Įjungus „gain reduction“, į įėjimą galima drąsiai paduoti nuo 2 iki 20 V kintamos, išėjime turime tokios pat amplitudės dailų signalą:

Garso pavyzdžiai („semplai“) :1176-testas-Amerikietiski-Bytai-Records.rar [~3,7 MB].

Dėkui, forumiečiui Edgarui (LY1), kuris recenzavo ir papildė mano ši straipsnį.

Diskutuoti galite specialioje šio projekto temoje forume.

Žygimantas Laurutis, Šiauliai. Mob. nr.: 862 806980.