Limiter (för ljud)

[Fritzell]

Jag hjälper till som ljudtekniker i olika sammanhang till och från oftast där olika personer talar i mikrofon, och har känt behovet av att ha en liten limiter eller hellst en kompressor, då långt ifrån alla kan det där med mikrofonteknik.

Men har samtidigt inte velat köpa ens en billigare beg. Behringer för ett par hundra när jag vet att det inte borde vara allt för svårt att bygga något som duger till lite mindre krävande sammanhang.

Så surfade runt lite för att hitta inspiration och såg att Rod Elliot använde LDR-motstånd. Tyckte inte om hans koppling så spann vidare på idén med att använda LDR trots att jag har kvalitets-VCAer liggandes. Vill ha nått så billigt och simpelt som möjligt. Idén till schemat fick jag för ett par timmar sedan och har precis provat kopplingen så detta kan säkert bli mycket bättre. Men ville ändå posta och berätta för jag blev så förvånad över det positiva resultatet.

Konceptet bygger på optiskt återkopplade OP-förstärkare som jämför ett inställt värde med insignalen. När insignalen överstiger inställda värdet minskas gainet allteftersom insignalen ökar ovanför inställda värdet genom att LDR-motståndet minskar i motståndsvärde och bildar en spänningsdelare. Vid totalt mörker har den ca 200kohm och vid fullt ljus ca 1-5k.
Den övre OPn känner av de positiva flankerna och den undre de negativa. Att använda två st på det här sättet gör att man slipper att likrikta signalen, isolationstransformatorer, jordproblem etc. Pottarna är en dubbelpot.





I labbet


LDR-motståndet som för övrigt är ett helt vanligt noname köpt på Svebry optiskt ihopkopplat med en temporär glödlampa från en instrumetpanel från en Nissan Sunny i en dragavlastning





Ju mer man drar över tröskeln ju starkare lyser lampan


Övre är insignal och undre Utsignal. Här ligger vi precis på gränsen till gain reduction. Potten (som i själva verket är fasta motstånd i labbkopplingen) är ställd på +-1V här.


Ökning av insignal - utsignalen stannar på 1Vpeak


Och här är vi uppe i 5:1, dvs 5ggr högre insignal i Vpeak än utsignal


Utsignal vid 1:1


Utsignal vid 5:1


Visst ser man lite distortion, men är ändå ganska imponerande när man tänker på kopplingens enkelhet. Distortionen ser i princip likadan ut vid 150Hz som 15kHz. Nu återstår bara att kolla hur pass "illa" det låter

//Fritzell

[4kTRB]

Det blir ett reglertekniskt problem.
Det var ju inte den allra snyggaste kurvformen på utsignalen.
Hi-Fi extremisterna skulle bli alldeles sjuka om de såg resultatet...

[Oskar]

Till det tänkta ändamålet duger det troligen. Knappast nåt man sätter i signalvägen i en studio, eller?

Har varit lite sugen på att testa få ihop en limiter / kompressor själv, att använda till amatörradion. Går det att få resultat så här pass enkelt måste man ju nästan testa. Kul!

/Oskar

[Fritzell]

Hi-Fi extremisterna skulle bli alldeles sjuka om de såg resultatet...

Frågan är om dom skulle bli lika sjuka om dom bara hörde resultatet och inte såg det

Nej kurvan kunde naturligtvis se finare ut, men det skall ju som sagt inte användas i studion precis.

Till tal tror jag faktiskt inte man märker något (har inte testat än). Jag menar, alternativet är ju att hela ljudsystemet blir överstyrt och klipper, när någon börjar prata högt med micen 2cm från munnen. Och med tanke på att man kan sno ihop denna koppling med väldigt få komponenter gör det ganska intressant, i mitt fall behöver jag bara köpa en dubbelpot, resten är ju sånt man har liggandes .

Jag skulle kunna tänka mig att det blir mindre distortion om man skippar dioderna och transistorn efter OPamparna och driver lampan direkt på något sätt, kasnke via en emitterföljare som är biaserad ovanför framspänningsfallet. Det måste ju ett litet hack precis när dioderna börjar leda. Egentligen behövs inte dioderna, de är mest en säkerhet ifall OPamparna leder samtidigt. Det kan ju dock inte hända, teoretiskt sett iallafall. Får bli ett expriment för morgondagen

[4kTRB]

För tal så kan du ha ett LP.filter som säkert tar bor det mesta av distortionen.

[Fritzell]

Det var ett bra tips! Skall testas och återkommer givetvis med nya mätresultat imorgon.

[JimmyAndersson]

Kul projekt!

Intressant (och lite ovanligt) att själva ljudsignalen regleras helt passivt.

Distorsionen beror som sagt troligen på dioderna.
Nu är det egentligen sovdags för min hjärna, men jag ska försöka tänka:
När den ena OP'n ger +12V så ger den andra -12V (0V efter diod). Pga diodernas långsamhet vid omslag så tar ju så att säga additionen lite tid. Men å andra sidan är ju en lampa inte speciellt snabb, så det känns som att det borde behövas ett högpassfilter istället för lågpassfilter.
Såhär dags låter det iallafall rimligt.

Men förresten... måste man verkligen låta lampan lysa vid både positiv och negativ halvvåg?
Jag tror faktiskt det räcker att låta lampan reagera vid positiv halvvåg och sedan möjligen en konding innan transistorn för att fördröja signalen lite så den påverkar tillräckligt länge. Då slipper man även eventuella bieffekter som att signalen ändras för snabbt. En limiter brukar ändå ha ganska "lång" release-tid. (400ms är ganska vanlig release-tid när man låter en kompressor agera limiter.)

[4kTRB]

Jag föreslår att du använder 2st transistorer och placerar lampan mellan kollektorerna
och låter op-först. driva trissorna separat. En slags bryggkoppling. Du kanske också
kan låta transistorerna leda en aning så de inte är helt frånslagna när väl bas-signalerna
anländer. Kanske också lite motkoppling med emittermotstånd och kollektor till bas motstånd.
Det är mest teorier.

[pern]

Har du kollat på UREI LA-4 ? Det är den LDR baserade kompressor/Limiter som låter allra bäst tycker jag. Har själv byggt ett antal kloner av den.

LA-4 Schema


Edit:

Det går fortfarande att få tag på orginal LA-4 LEDs/LDR. Dessa säljs alltid i matchat par. En används i signalvägen och en till mätaren.
Jag brukar skippa mätaren och använda dem till V + H kanal.

LA-4 LDR

[Nerre]

Jag skulle nog peta in en konding där för att få lite längre release-tid, som JimmyAndersson är inne på. Även om en lampa är långsam så slockar den väl trots allt mycket fortare än den tänds.

Annars kommer du ju som sagt var distordera kurvformen i varje halvperiod (eftersom limitern inte dämpar förrän signalen går över en viss nivå). Är limitern för snabb finns väl t.o.m. viss risk att man får skumma svängningar med interferens?

[psynoise]

Hos en snabb limiter hade nog utsignalen blivit mer likt en fyrkantsvåg, då den dämpar direkt över ett visst värde.

Jag giller denna enkla lösning med spänningsdelare, men att mäta den negativa delen av insignalen känns överflödigt som JimmyAndersson skrev.

Knappast nåt man sätter i signalvägen i en studio, eller?

Du skulle bara ha sätt hur mycket skit jag har kopplat i min studio, och skit låter bra. Tillskillnad från hifi-nissar lyssnar musikproducenter på musiken och funderar mindre över det tekniska vilket alla borde göra tycker jag.

[Fritzell]

Trevligt med alla svar .

JimmyAndersson: När jag tänker efter så lägger ju sig faktiskt den andra OPn på negativ spänning, hade inte alls reflekterat över detta. Tur jag hade dioderna då . Egentligen skulle det ju som sagt räcka med att känna av på bara ena flanken, om man gör en releasetime.

Men frågan är när jag tänker efter lite: Om man bara mäter på säg den positiva delen och lägger en releasetime, kommer ju signalen fortsätta att bli dämpad, mer dämpad än orginalsignalen även när signalen sjunker under tröskeln. I nuvarande koppling slutar den ju att dämpa så fort signalen går under tröskeln. Med en release kommer väl signalen att fortsätta dämpas pga att spänningsdelaren finns där. Borde det inte då bli en annan typ av distortion? Om jag tänker rätt nu kommer dels ljudet som följer under releasetime låta svagare och sedan höjas när releasen har släppt, och att man får en form av komprimerad signal från och till tröskeln. Kan det stämma

Jag kan tillägga att i första försöket som jag inte dokumenterade använde jag en lysdiod istället för glödlampa. I frekvenser 15-200Hz var signalen i princip fyrkantsvåg..

pern: Nej den hade jag inte sett. Men kopplingen känns ganska komplicerad och LDR-delen var ganska dyr. Den här lösningen kostar ju inte mer än totalt 20-30kr

[pern]

Du kan ju förenkla LA-4an om du vill. Ta bort den balanserade in + utgången + mätardelen så blir det inte mycket kvar.

Det kan verka dyrt för LDRn till den, men detta är orginal NOS komponenter som är vädigt svåra att få tag på. Och LA-4an låter helt fantasiskt, den var ganska vanlig i studios förut. En beg mono går på ca $600-$700 på Ebay.

Om inte annat så kan det vara ett tips till andra som ev är sugen på en billig LA-4a.

[JimmyAndersson]

Tack för den, Pern... Nu blev jag åter igen sugen att bygga en LA-4a-klon.

Fritzell:
"Med en release kommer väl signalen att fortsätta dämpas pga att spänningsdelaren finns där. Borde det inte då bli en annan typ av distortion?"

Rent teoretiskt så blir det distorsion eftersom komprimeringen med stor sannorlikhet kommer förändra kurvan lite, och då kan någon frekvens påverkas lite mer än en annan under en kort tid. Men eftersom tal är väldigt långt ifrån en "ren" vågform (t.ex sinuskurva) så kommer det inte märkas (dvs höras) alls.


"Om jag tänker rätt nu kommer dels ljudet som följer under releasetime låta svagare och sedan höjas när releasen har släppt, och att man får en form av komprimerad signal från och till tröskeln. Kan det stämma "

Det borde stämma. Men fördelen är att ljudet inte sänks och höjs för snabbt, vilket gör att man knappt märker ändringen när man lyssnar. Med frekvensgenerator och oscilloskop kan det förstås däremot synas.
Distorsionen på oscilloskopbilderna i första inlägget borde förresten inte heller höras. Om det skulle höras så blir det troligtvis bara i form av en liten diskant-ökning.


Lysdiodtestet var kul.
Regleringen är ju i princip en schmitt-trigger. Om då ljuskälla och LDR är tillräckligt snabba så borde det bli en sorts digital distorsion. Om man inverterar signalerna från OP'arna, sätter ett lågpassfilter innan transistorn och justerar styrspänningen så tror jag att man skulle kunna få en effekt som kan minska bredden på varje halvvåg. Nu kanske det inte är något för talare, men kanske som kreativ effekt till synth eller gitarr.


Jag följer projektet med stor nyfikenhet.

[pern]

@JimmyAndersson

Jag förstår dig, den låter nästan för bra
Jag har tyvärr sålt den sista jag hadde så under hösten skall jag bygga några nya.

Här är lite av mitt UREI NOS lager (LA4 / 1176 / 1178)....