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Klirrarmer Dynamikkompressor
Ing. FRANK SICHLA – DL7VFS
Dynamikkompressoren werden nicht nur in der Funktechnik zur Sprachaufbereitung,
sondern auch in der Audiotechnik, z. B. in Aufnahmeverstärkern,
bevorzugt eingesetzt. Besonders dort ist ein geringer Klirrfaktor
gefragt. Die hier vorgestellte Schaltung kommt dieser Forderung mit
einem Schaltungskniff nach und ist mithin vielseitig einsetzbar.
Als steuerbare Widerstände in Audio-Dynamikkompressoren
haben sich SFETs etabliert.
Die Kennlinie I D = f (U DS) verläuft
nahe dem Koordinatenursprung (U DS =
–100 bis 100 mV) fast linear. Ihre Neigung
bestimmt die Gate/Source-Spannung.
Beträgt diese 0 V, so ist der Kanalwiderstand
mit ganz grob 100 Ω minimal.
Bei der sogenannten Pinch-off-Spannung
von einigen Volt ist der Kanal hingegen
vollständig gesperrt. Diese Eigenschaft ermöglicht
den Einsatz von SFETs, z. B. in
NF-Stellgiedern. Soll ein solches steuerbares
Dämpfungsglied keine hohen Verzerrungen
hervorrufen, muß man dafür
sorgen, daß die Signalspannung am SFET
gering bleibt.
■ Das Schaltungsdesign
Zwei Probleme tauchen auf, will man einen
hochwertigen Dynamikkompressor entwikkeln:
Zum ersten führt ein hoher Dynamikbereich
zwangsläufig zur drastischen Reduzierung
einer verhältnismäßig kleinen
Signalspannung, da die Spannung am SFET
nicht größer als einige zehn Millivolt sein
sollte. Das bedeutet Gefahr für den Störabstand
(Überlagerung durch Brummen
und Rauschen). Zum anderen stört die bei
einfacher Auslegung des steuerbaren Spannungsteilers
vorliegende unsymmetrische
Betriebsweise des SFETs, die zwangsläufig
zu Verzerrungen führt.
Dem ersten Problem kann man nur durch
Verwendung nicht zu hochohmiger Widerstände,
geeigneter Hochpässe im Signalweg
sowie einen fachgerechten, abgeschirmten
Aufbau und natürlich Batterieversorgung
begegnen. Die Lösung des
zweiten Problems ermöglicht ein Schaltungskniff,
der darin besteht, dem Gate die
halbe Spannungsteiler-Ausgangsspannung
phasenrichtig zuzuführen, was auf Grund
des hochohmigen Eingangs ja keine
Schwierigkeit ist. Dann nämlich liegen
zwischen Gate und Source und auch
zwischen Gate und Drain stets gleich große
Momentanspannungen, so daß der SFET,
der ja im Grunde ein symmetrisches Bauelement
ist, auf einer Kennlinie betrieben
wird, die beste Linearität aufweist.
Dieser Schaltungskunstgriff stellt eigentlich
auch die einzige Besonderheit im
Stromlaufplan dar. Wie Bild 1 zeigt, wird
die Eingangsspannung von einem rauscharmen
Operationsverstärker zunächst um
40 dB angehoben, an dessen Ausgang der
steuerbare Spannungsteiler liegt. Dieser
Bild 1: Schaltung des hochwertigen Audio-Dynamikkompressors
Praktische Elektronik
besteht aus der Reihenschaltung von R2
und der Drain/Source-Strecke von VT1.
C3 sorgt dafür, daß die Source gleichspannungsfrei
bleibt. Die Ausgangsspannung
erscheint zwischen Drain und Source. R6
und R7 halbieren sie, und C5 gibt sie auf
das Gate. Gate/Source- und Gate/Drain-
Spannung sind somit betragsgleich. Die
Steuercharakteristik wird dadurch praktisch
nicht beeinflußt.
Das gesamte Ausgangssignal gelangt über
C6 zum Operationsverstärker A2, der analog
zu A1 beschaltet wurde. Mit RP1 wird
ein Teil der verstärkten Spannung abgegriffen
und einem „aktiven“ Gleichrichter
in Form von VT2 zugeführt. Das Glättungsglied
C13, RP2 bestimmt die Abkling-Regelzeitkonstante.
Bei schnellem
Signalanstieg öffnet hingegen der Transistor
entsprechend schnell, so daß eine
kurze Ansprechzeit sichergestellt ist. Über
R5 liegt diese Spannung am Gate. Je
kleiner sie ausfällt, um so höher ist der
Betrag der Gate/Drain-Spannung, und um
so größer ist der Kanalwiderstand.
■ Die Schaltung in der Praxis
Um eingestreute Brummspannungen möglichst
zu reduzieren, wurden alle direkt den
Signalweg beeinflussenden Hochpässe für
nominell 72 Hz –3-dB-Grenzfrequenz bemessen.
Die Netzfrequenz wird also gegenüber
mittleren Frequenzen benachteiligt
(und das verdient sie auch meist...).
Trotzdem sollte für Mikrofonbetrieb ein
sauberer, geschirmter Aufbau mit dem gezeigten
Platinenentwurf angestrebt werden.
Der „fliegende“ Versuchsaufbau verursachte
an der heimischen Audioanlage
allerdings kein wahrnehmbares Brummen.
FA 6/95 • 613