Efektové zařízení – Trojfázový chorus-phaser (replika)

 

Efektové zařízení – Trojfázový chorus-phaser (replika)

Je mi potěšením předložit Vám další článek od Zdeňka Hoška. Opět krásná práce v každém detailu, ale na to už jsme u něj zvyklí, že? Zdeňkovi mockrát děkuji a těším se na další!

Hledal jsem vhodné zapojení efektu „chorus-phaser“ pro lepší imitaci smyčcových nástrojů označovaných též jako string ensemble (smyčcový soubor) nebo symphonic chorus (symfonický chorus) v mých varhanách. Na webu jsou sice k dispozici různá zapojení těchto efektů vč. servisních manuálů nástrojů, ze kterých lze čerpat vhodná zapojení, ale přístroje které jsem  postavil pouze s jedním zpožďovacím obvodem nedávaly příliš přesvědčivé výsledky. V různých profesionálně vyráběných nástrojích jsou však instalovány i jiné důmyslnější efekty a to tzv. trojfázové chorusy (tri chorus), kde je signál zpracovaný ve třech větvích a fázově posunutý o 120 stupňů. Tak je možné docílit toho, že efekt string je plný a přirozený. Zapojení tohoto trojfázového chorusu jsem realizoval a zde je ke zhlédnutí moje upravená konstrukce tohoto efektu z nástroje ARP Omni-2. Připomenu tedy dnes již příliš nevyužívanou technologii zpracování signálu, kdy však musím konstatovat, že zpožďovací linky typu BBD i téměř po 50-ti létech od svého vzniku stále nalézají své uplatnění a jsou vyhledávány pro svůj analogový retro zvuk.

 Trochu z historie

Stručný pohled do historie analogových zpožďovacích linek typu BBD (bucket brigade device - též někdy označováno jako „kýblová brigáda“ a to díky přenosu potenciálu mezi jednotlivými stupni v obvodu) je k nalezení na webu Wikipedia. Lze se dočíst, že vývoj těchto obvodů pochází již z roku 1969 a od té doby byly vyráběny několika světovými výrobci. Nejznámější byly obvody od firmy RETICON a to obvod SAD512 nebo SAD1024. Dále i dnes jsou používané obvody od firmy Philips a to TDA1022 a nebo hojně využívané obvody od firmy Panasonic řady MN…. tj. např. MN3007, MN3204 nebo MN3207. Dnes jsou tyto obvody také nově vyráběné např. pod označením V3207D a stále jsou žádané pro stavbu různých efektů či opravy starých nástrojů. Méně známé jsou pak třeba čipy firmy ITT TCA350 použité např. v zařízení ELKORUS, Crumar nebo Logan String Melody.

Zmíněné obvody jsou součástí efektových jednotek různých elektronických smyčcových nástrojů. Namátkově třeba Crumar Performer, Hohner String, Elka Rhapsody, Roland RS-202, Vermona Piano Strings, Siel Orchestra nebo i dnes vyhledávaná ARP Solina či ARP Omni 1 (1975-1977) nebo Arp Omni 2 (1978-81), ale těch firem je daleko více. A právě z posledního nástroje jsem si vypůjčil zapojení efektu chorus-phaser, který jsem následně realizoval. Další zvukově zajímavé přídavné jednotky byly v 80.tých létech realizovány např. firmami Böhm (Phasing Rotor) a Wersi (Wersivoice). Konkrétně tato zařízení obsahují tři zpožďovací linky s obvody TDA1022 s možností nastavení různých variant efektu chorus. Dnes jsou stále vyhledávané, neboť je lze zapojit jako přídavná zařízení na výstup nástroje a tím docílit přirozenější přednes smyčcových nástrojů. Zajímavé jsou i efektové moduly z varhan Yamaha z 80.tých let, které využívají speciální zákaznické obvody YM60800, IG03290 a zpožďovací linky např. MN3004. Měl jsem možnost tyto jednotky také prozkoumat a lze konstatovat, že poskytují příjemné smyčcové plochy díky propracovanější modulaci. Pěknou jednotku na tomto principu vytvořil i konstruktér J.Haible v roce 2007 pod názvem JH Triple Chorus. Celá konstrukce je též dostupná na webu a bylo možné získat i hotové desky na amatérskou stavbu. Vesměs je ale výsledný zvuk z těchto efektů od různých výrobců velmi podobný a je dán nastavením a použitými zpožďovacími linkami.  

Popis zapojení:

Na rozdíl od jednoduchého zapojení efektu chorus, tak tento efekt z nástroje ARP Omni-2 obsahuje tři stejné linky, řekněme „posouvače fáze“, z nichž každá z nich je modulována   nízkofrekvenčním oscilátorem (LFO) tvořeným operačními zesilovači a elektronickým spínačem. Tyto obvody vytvářejí signály trojúhelníkového průběhu, které jsou následně zaobleny Si diodami na sinusový tvar. Signál dále postupuje na IO, který zajišťuje modulaci vysokofrekvenčních oscilátorů, které jsou tvořeny obvody s fázovými závěsy CD4046. Pomocí spínacího obvodu CD4016 v generátoru LFO lze také přepínat rychlost modulace v rychlém a pomalém sledu a simulovat tak efekt v režimu chorus-phaser. Tímto je také docíleno, že efektová jednotka je zvukově variabilnější.

Tři vysokofrekvenční oscilátory CD4046 pracující na různém kmitočtu v řádu desítek kHz, jsou modulované oscilátory LFO a současně zajišťují fázový posun o 120 stupňů.  Tímto je zajištěn posun audio signálů přicházejících na zpožďovací linky MN3204. Fázově posunuté hodinové pulzy obdélníkového tvaru vytvářené oscilátory CD4046 tak ovládají přímo zpožďovací obvody MN3204. S nimi je zajištěno rozmítání a tím i zpoždění v jednotlivých větvích až do cca 51 msec. Na výstupu jsou dále v jednotlivých cestách zařazeny aktivní filtry s dalšími IO, které zajišťují odstranění zbytků rušivých signálů a na výstupu je pak slučovací zesilovač. Mžikové přepínání efektu chorus-phaser je realizováno tlačítkem, které ovládá obvod CD4013. Výstupní napětí na tomto obvodu pak spíná přes obvod CD4016 dvě frekvence LFO, které určují volbu efektu. V napájení je použitý malý síťový transformátor se stabilizátory napětí +- 15V. Servisní manuál celého nástroje je dostupný na webu.

 Úprava zapojení

S ohledem na to, že obvody SAD512 (51,2 msec) použité v originálním nástroji ARP Omni 2 a MN3002 v nástroji ARP Omni 1 jsou dnes obtížně dostupné a také velmi drahé, byla provedena úprava v zapojení zpožďovacích linek a to tak, že jsou zde použity dnes lépe dostupné obvody typu MN3204 (512 buněk, zpoždění též 51,2 msec). Současně bylo ale nutné upravit individuálně napájení obvodů MN3204 na napětí 9V a zajistit jejich oddělení pomocí převodníkových obvodů. V signálové cestě je možné též použít i nízkošumové obvody, ale zvýšený šum při použití původních IO jsem nezaznamenal. Ve zpožďovacích linkách by bylo též možné použít obvody MN3207 (1024 buněk). Tyto však obsahují dvojnásobný počet zpožďovacích buněk a tak by se musela 2x zvýšit taktovací frekvence na oscilátorech CD4046 pro dosažení původního zpoždění. Nutná by byla i úprava rezistorů v zapojení. Tyto experimenty jsem ale neprováděl vzhledem k tomu, že byly k dispozici obvody MN3204. Obvody MN3207 by bylo také možné nahradit za dnes nově vyráběné, ale bohužel jen v cizině dostupné obvody typu V3207D.

Stavba efektu

Celý efekt je postavený na třech deskách vč. zdroje. Rozhodující desky byly opět vytvořeny v intuitivním programu SPRINT-LAYOUT firmy ELVO-Plzeň, kdy lze hotové desky vyexportovat  ke zhotovení po internetu do výrobní firmy. Součástky jsou běžně dostupné. Problém může být v obstarání přesných hodnot rezistorů, které je nutné někde i vyskládat nebo nahradit trimry. Složitější může být i obstarání zpožďovacích linek typu MN3204, i když stále na webu ve světě dostupné jsou. Náhrada za V3207D byla již zmíněna. Vše je umístěno do plechové krabice, kterou jsem získal demontáží již nepoužitelného SAT dekodéru. Pro tento účel je toto řešení plně vyhovující. Důležité při stavbě bylo také vybrat přesné hodnoty rezistorů a nastavit přesně frekvenci oscilátorů CD4046 pro fázový posun 120 stupňů. Při dobrých součástkách funguje zařízení bez problémů.

 Zvuk

Zařízení je funkční, ale zatím bohužel z časových důvodů bylo testováno pouze pomocí generátoru a sledovače signálu. Osciloskopem byly také prověřeny průběhy signálu a nastaveny požadované frekvence oscilátorů. Pěkné smyčcové plochy lze s tímto efektem dosáhnout, pokud jsou na vstup přiváděny polyfonní signály s tvarem pily. Tento signál obsahuje celé spektrum harmonických složek a zvuk je tedy plný a bohatý. Zvukové ukázky využití tohoto efektu u nástroje ARP Omni lze nalézt na webu a výsledný zvuk je při zapnutí efektu velice výrazný. Z našich hudebníků hrál na tento nástroj např. Oldřich Veselý (Modrý Efekt) a to na art rockové LP desce Svět hledačů již v roce 1979. Smyčcové plochy nástroje hrané na desce jsou velice zajímavé.

Snad se tedy i já vrátím o pár desítek let zpět a připomenu si ty pěkné retro smyčcové plochy. Na to téma také prohlásil kdysi v 80-tých létech můj známý hudebník z jedné místní zábavové kapely a to když si pořídili podobný smyčcový nástroj do skupiny. „To jsou zvoučky co ?“ a já jsem mu musel dát za pravdu, neboť v té době na takový nástroj každý neměl. Stále jsme pak ten příjemný „les“ smyčců chtěli poslouchat a tak jsme je podporovali alespoň návštěvami koncertů.

 Technické údaje

Funkční vlastnosti: analogová trojfázová zpožďovací jednotka typu chorus

Efekty: chorus – phaser (imitace string nástrojů)

Přepínač: chorus - phaser s indikací efektu pomocí LED

Celkové zpoždění signálu: do cca 51 msec, 3x fázově posunuto o 120 stupňů

Napájení: 220 V/50 Hz

Vstup, výstup: 2x konektor jack 6,3 na zadním panelu

Osazení polovodiči: IO - 24x, diody, stabilizátory, tranzistory                                                                                                                                                     

Ovládací prvky: vstup - gain, tlač. přep. - chorus-phaser, vyp - síť

Rozměry: 280 x 230 x 60 mm  ( š  x  h  x  v )                                 

Výroba: s využitím dokumentace syntezátoru ARP Omni-2, amatérský výrobek-replika

 

Pro Czechkeys  - Hozd

5.12.2022