Toshi's Blog

「SSM2164」から「NJM13600」に変更
前回、VCAのIC「SSM2164」を使って作ろうとしましたが、制御電圧とゲインの特性がLOGカーブになっているため、コンプレッサーのVCAには使えませんでした。

VCAに使えるデバイスとしては、OTA（トランスコンダクタンスアンプ）がありますが、現在入手できそうなのは、「3080」「13600/13700」です。「3080」はギターのエフェクタによく使われますが、設計が古く、使い方に癖があるため、新しい方の「13600」を使って見ました。このICは、以前「MAD PROFESSOR AUTO WAH」のクローンを自作したときに使ったことがあります。

「13600」は電流動作になっていて、一般の電圧だけ考えれば設計できるオペアンプとは異なります。入力ピンに直列に抵抗を入れて電圧を電流に変換して入力し、出力ではGND間に抵抗を入れて出力電流を電圧に変換します。この抵抗値は「13600」が歪まないようにダイナミックレンジを考慮して決める必要がありますが、これだけ考慮すれば、一般のオペアンプと同様の考え方で使えます。

このOTA「13600/13700」は、もうディスコンになっていて、流通在庫のみのようです。最近のVCAを使うオーディオ機器はデジタル処理になってしまい、この様なアナログデバイスは使われなくなっているのでしょうか？

このOTAを使って、Feed-forward型（入力からコンプレッション制御信号を作る）のコンプレッサ回路を組んでみました。

■Feed-forward型NJM13600使用コンプレッサ回路図（PDF）

スレッショルドの回路を変更
前回のスレッショルドの回路は、全波整流した入力信号とスレッショルド電圧をダイオードで比較し、後段の差動オペアンプでスレッショルド電圧を引き算する方法でした。ただ、この方法はダイオードの漏れ電流により精度が悪く、-12dBより下のレベルになると、スレッショルドを正確に演算できなくなり、イマイチでした。

そこで、今回は、先に差動オペアンプで全波整流した入力信号からスレッショルド電圧を引き、1/2VDD（この回路の仮想GND）より上に出た部分だけをダイオードで切り取る方法に変えました。精度は高くなったと思います。

ベースを試奏して出音を確かめてみた
下の画面が、ベースを弾いて試した際のオシロスコープの波形です。スレッショルドは-12dB、効果が分かりやすいようにレシオはMAX（20:1以上）です。

　・黄色（入力信号）：ジャズベース直挿し/レベルの粗さが目立ちます
　・紫（コンプレッション制御信号）：OTA13600のゲインに使われる信号
　・薄いブルー（出力信号）：本コンプレッサ通過後：レベルがきれいに揃っています

レシオ（圧縮率）はMAXにしていますので、-12dBを超えたレベルはすべて-12dBに抑えられます。そのため、出力の波形（薄いブルー）が全て同じ高さになっています。

下でこのベース演奏（オリジナル曲「My First Funk」のリズム）を聴けます。ブレッドボードですので、電源のスイッチングノイズが乗っています。
波形でもわかりますがレベルがきれいに揃い、ベースのブリブリした量感のある音に変わっています。このサンプルは、効果がわかりやすい様に、レシオを最大に上げていますので、最初の低音弦が抑えられ、リミッターに近い音をしています。


コンプレッサ通過後の出音


コンプレッション、入力レベルのインジケータを追加
オシロがあれば状態がわかりますが、単体ではスレッショルドや入力レベルを見ることができないため、コンプレッションレベルと、入力のピークLEDを付けて見ました。
コンプレッションレベルは10個のLEDが入ったレベルメーター用のものです。専用のドライバIC「LM3914」を使っています。コンプレッション制御で電圧は「6.2V（0dB時）〜2.4V（-24dB時）」に変化しますので、この範囲で10個のLEDが点灯するように定数を決めています。

入力のインジケータは、レベル検出部の全波整流信号を使い、オペアンプの基本回路でコンパレータを作ってLEDをドライブしました。一瞬のピーク時でもLEDが一定時間光るように、サンプルホールドの回路にしてあります。

他のパラメータを可変できるように
このあとは、この回路を維持しつつ、以下のパラメータを可変できるようにして、特性を測定してみようと思います。
　・Attack Time
　・Release Time
　・Ratio(回路に実装済ですがMAXで試しました)
AttackとReleaseを決めるサンプルホールド回路のCR（回路図中のC14、R21）は、前後のインピーダンスの影響を受けないようにオペアンプで挟んであります。ここを変化させて、来週にでも特性を計って見たいと思います。

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(2024/12/11 追記)
完成したコンプレッサーを使って、1曲Bass録りをしてみました。もともとは、ソフトウエア音源の「Rowdy」を使って打ち込んでいましたが、これをJazz Bassを弾いて置き換えました。Drums(BFD3)、Bass（Jazz Bass）、パーカッション（DAW内蔵音源）のみのリズムトラックが聴けます。
　■自作コンプレッサーでオリジナル曲「TimeLimit」のBass録りをしました