[Workshop] THAT JAM - Kompressor für Bass (und Gitarre) - (Platinen-) Version 1.4

Die Schaltung

Zunächst soll die komplette Schaltung erklärt werden.


Pegelanpassung


Input Gain

Ein erster Operationsverstärker (IC1B) dient dazu, das vom Instrument (oder vorausgehenden Bodeneffekten) kommende Eingangssignal auf einen für das THAT-IC passenden Pegel zu bringen. In diesen Schaltungsteil wurde ein Schalter (S2, on-off-on-Typ) integriert, der es erlaubt, 3 verschiedene Verstärkungen einzustellen:
In Mittelstellung wird dem Widerstand R3 kein weiterer Widerstand parallelgeschaltet und die Verstärkung berechnet sich wie folgt:
V = 1 + R3/R4 = 1 + 10kOhm/2,2kOhm = ~5,5

Wird S2 auf eine der beiden äußeren Positionen geschaltet, verringert sich die Verstärkung, da die Parallelschaltung zweier Widerstände (R3 mit R35 bzw. R3 mit R36) eine Verringerung des resultierenden Widerstands zur Folge hat:

1/Rges = 1/R1 + 1/R2 = 1/10kOhm + 1/8,2kOhm [bzw. 1/20kOhm] = 0,1 + 0,12 [bzw. 0,05] = 0,22 [bzw. 0,15]

Rges = 1/0,22 [bzw. 1/0,15] = ~4,5 [bzw. 6,67]

V = 1 + Rges/R4 = ~3 [bzw. 4]


Nach dieser Pegelanpassung wird das Tonsignal in zwei Wege augesplittet und in zwei Bereiche des THAT-IC geleitet:
1. RMS-Detector "RMS"
2. VCA


RMS-Detector

Aufgabe des RMS-Detectors ist es, den Pegel des Signals zu berechnen, genauer gesagt, den Dezibel-Wert des Effektivwerts (root mean square - rms) des Signals. In die Berechnung des Effektivwerts fließt eine Zeitkonstante ein, die sich über das RESP-Potentiometer P3 (Response) beeinflussen lässt.
Dies hat zur Folge, dass bei voll aufgedrehtem Response das Tonsignal ab der eingestellten Schwelle (Threshold) hart limitiert wird; je niedriger Response eingestellt ist, umso mehr sind die Attack- und Releasezeiten vom jeweiligen Tonsignal abhängig ("musikalische" Kompressorfunktion der Schaltung). - Evtl. ist die Wirkung des Potis genau andersherum; das wird bei Gelegenheit nochmal kontrolliert.


RMS Detector


Threshold-Regler und Hard-Soft Knee - Umschaltung

Das Threshold-Potentiometer legt fest, ab welchem Signalpegel, der durch den RMS-Detector ermittelt wurde, überhaupt eine Kompression des Signals stattfindet. Dieser Schaltkreis soll also nur dann eine (negative) Spannung ausgeben, wenn der ermittelte Pegel über der eingestellten Schwelle (Threshold) liegt. Auch sollen nur ansteigende Pegel des RMS-Detectors eine Spannung durch die Threshold-Schaltung passieren lassen und zu Kompression führen, während absteigende Pegel eine 0V-Spannung und somit kein Kompression ergeben sollen.

Letzteres wird durch die im Feedbackloop des (invertierend beschalteten) Operationsverstärkers OA1 liegenden Dioden D1 und D2 zusammen mit dem Widerstand R8 erreicht. Dabei legt das Threshold-Potentiometer P1 je weiter aufgedreht eine umso negativere Vorspannung auf den Eingang von OA1, so dass die vom RMS-Detector kommende (positive) Spannung umso höher sein muss, damit am Ausgang des Threshold-Schaltkreises noch eine (negative) Spannung weitergegeben wird - nur hohe am Eingang des Kompressors anliegende Pegel erfahren noch eine Kompression.

Threshold-Regler und Hard-Soft Knee - Umschaltung

Die Hard-Soft Knee - Umschaltung erfolgt mit dem 2-poligen Umschalter S3A-B: Ist die Diode D2 wie oben bereits beschrieben in den Feedback-Loop von OA1 geschaltet, ergibt sich die übliche Hard Knee - Kompression.
Wird D2 mit S3B aus dem Feedbackloop geschaltet, bewirkt sie die Soft Knee - Charakteristik der Kompression. Allerdings führt sie dann auch zu einer Verringerung der(negativen) Spannungen am Ausgang der Thresholdschaltung, was weniger Kompression bedeuten würde. Um das zu vermeiden bzw. zu kompensieren, wird mit S3A eine positive Vorspannung auf OA1 gelegt, die Spannung am Ausgang von OA1 wieder negativer.


Kompression Ratio

Mit dem Ratio-Potentiometer P2 lässt sich die Stärke der Kompression oberhalb der mit Threshold eingestellten Schwelle der Tonsignalstärke einstellen. Minimal ist damit eine Null-Kompression (Kompressionsrate 1:1; Regler ganz nach links gedreht) bzw. eine nahezu totale Kompression möglich, welche bedeutete, dass oberhalb der Schwelle ein Anstieg des Tonsignalpegels verhindert würde (Kompressionsrate unendlich:1).

Der Widerstand R12 bewirkt im Zusammenhang mit dem linearen Potentiometer P2, dass sich dessen Regelcharakteristik dahingehend verändert, dass bereits bei niedrigeren Einstellungen eine stärkere Kompression erzielt wird, als dies mit dem Potentiometer allein der Fall wäre. In Mittelstellung von P2 ist somit eine Kompressionsrate von ungefähr 4:1 eingestellt.


Ratio-Regler


(Make up) Gain

Gain-Potentiometer P4 stellt den Ausgangspegel des Kompressors ein, ist also nichts Anderes als ein bei anderen Geräten mit Volume oder Level bezeichneter Regler zur Einstellung der Gesamtlautstärke. Die Bezeichnung "Make up" bezieht sich darauf, dass das Tonsignal durch Kompression ingesamt leiser wird. Der Gainregler erlaubt es, dies zu kompensieren.
Erreicht wird dies dadurch, dass P4 je weiter aufgedreht eine umso positivere Spannung (und je weiter zugedreht eine umso negativere Spannung) über R17 auf den (invertierenden) Eingang von OA2 legt. Dies führt unabhängig vom RMS-Detector-Pegel sowie Threshold- und Ratio-Einstellungen um eine umso negativere (bzw. umso positivere) Spannung am Ausgang von OA2, womit sich eine Anhebung (bzw. Absenkung) der Gesamtlautstärke um 20dB erzielen lassen. In Mittelstellung von P4 erfolgt keine Anhebung oder Absenkung.

(Make up) Gain-Regler


Voltage Controlled Amplifier (VCA)

Die eigentliche Kompression findet im VCA statt. Dort wird das vom Eingang bzw. der Pegelanpassung (IC1B, s. o.) kommende Signal in Abhängigkeit von der an Ec- anliegenden Spannung abgeschwächt (bzw. mit dem Make up Gain auch angehoben):
Je positiver die an Ec- anliegende Spannung, desto stärker die Pegelreduktion (bzw. je negativer, einstellbar mit dem Gain-Potentiometer von dessen Mittelstellung nach rechts, umso stärker die Pegelanhebung).

Über das Trimpotentiometer TR1 lässt sich eine geringe Spannung an den SYM-Pin des VCA legen. Dadurch kann dessen interner Schaltkreis auf minimale Verzerrungen eingestellt werden.

Voltage Controlled Amplifier und Ausgangsoperationsverstärker


Ausgangsoperationsverstärker

Der Operationsverstärker am Ende des Signalwegs OA3 dient dazu, den Ausgangspegel einzustellen. In der vorliegenden Schaltung wird keinerlei Verstärkung erreicht, wenn im VCA keine Kompression oder Anhebung erfolgt. Die Verstärkung errechnet sich über den Quotienten R27/R5.
Wollte man den Ausgangspegel grundsätzlich erhöhen, könnte man hier für R27 einen größeren Widerstandswert wählen.


Busy LED

Das Signal für die Busy LED zweigt zwischen Ratio-Regler und Gain-Regler ab. Deren Aufleuchten gibt somit an, ob eine Kompression in Abhängigkeit vom Eingangspegel und den Einstellungen von Threshold, Hard-Soft Knee - Charakteristik und Ratio stattfindet. IC1A invertiert und verstärkt (eingestellt über den Quotient R21/R20) dazu die an seinem Eingang anliegende negative Spannung und ist damit in der Lage, ausreichend Spannung und Strom bereitzustellen, um LED1 zum Leuchten zu bringen.

Busy LED


Status LED

LED2 dient Anzeige, ob der THAT JAM aktviert ist oder sich im Bypass befindet. Sie wird über eine "Millenium Bypass" genannte Schaltung betrieben. Diese wird durch den Hardware Bypass - Fußschalter angesteuert.
Befindet sich der THAT JAM im Bypass, ist der Gate-Anschluss des N-Kanal-MOSFET-Transistors Q3 mit dem Ausgang der eigentlichen Kompressionsschaltung verbunden und dadurch über R29 auf Masse gezogen. Dadurch wird der Drain-Source-Kanal des MOSFETs nicht-leitend und der Strom kann nicht durch in hindurch fließen. Die LED ist dunkel.

Fehlt beim Einschalten des Effekts die Verbindung vom Gate des MOSFTES Q3 über R29 nach Masse, wird der Drain-Source-Kanal von Q3 leitend, es kann Strom fließen und die LED leuchtet auf.



Status LED


Spannungswandler und Verpolungsschutz

IC2 wandelt zusammen mit den Dioden D4, D5 bzw. D 6 - D8 und den Kondensatoren C16 - C21 die vom üblicherweise für Bodeneffekte verwendeten 9V-Netzteil kommende Spannung unter Last der Kompressorschaltung in eine symmetrische Spannung von ca. +16.5V und -15,5V um.
Über die Zenerdioden D12 und D13 wird zusammen mit deren Vorwiderständen R31/TR2 und R32/TR3 eine (geregelte) Spannung von +/- 12V zum Betrieb der Schaltung bereitstellen (C24 und C25 dienen noch jeweils zur Glättung).
Dabei werden TR2 und TR3 dazu verwendet, den Vorwiderstand für die Zenerdioden exakter auf den unter Last vom IC2 kommenden Spannungswert einzustellen, welcher je nach verwendeten Bauteilen etwas schwanken kann.
(Zur Berechnung der Bauteilspezifikationen für die Zenerdioden und Vorwiderstände vgl. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm .)



Spannungswandler und Verpolungsschutz

Zum Schutz vor verpolter 9V-Spannung vom Netzteil ist ein Verpolungsschutz mittels Q2 und R30 realisiert:
Liegt bei richtig gepolter Spannung der Gate des P-Kanal-MOSFETs an Masse, wird dessen Source-Drain-Kanal leitend und die Spannung wird durchgeleitet. Liegt dagegen bei verpolter Spannung positive Spannung am Gate des MOSFETs an, leitet dessen Kanal nicht und die Spannung wird nicht durchgeleitet.


Die Schaltung im Überblick
(für eine größere Darstellung bitte auf die Grafik klicken)

Die Bauteileliste

Folgende Bauteile inklusive des kompletten Gehäuses werden benötigt:


Metallschichtwiderstände (1% Toleranz, 0,25W/0,6W, Typ 207; R31, R32 müssen mindestens mit 0,6W belastbar sein!)
… gibt es z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c175_Metallschicht-0-6W.html

R1 1k
R2, R16, R30 1M
R3, R11 10k
R4, R22 2k2
R5, R13, R20, R27 22k
R6 220k
R7, R8, R18 33k
R9, R24 470k
R10, R19 5k6
R12 1k5
R14 1k8
R15 100k
R17 560k
R23 47
R25, R26, R28 4k7
R29 47k
R31, R32 100R/0,6W !!
R35 20k
R36 8k2
R-PULL-DOWN, R21 2M2
R-LED 1-10k
Berechnung des LED-Vorwiderstands (RV): RV = [U - UF] / IF)
UF … Durchflussspannung lt. Datenblatt
IF … Durchflussstrom lt. Datenblatt (bei Nicht-low-current-LEDs zumeist 20mA)

Potentiometer (Ø 16mm)
… z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c184_Alpha-Potentiometer-16mm-Print.html
P1 50k lin
P2, P3, P4 10k lin
Trimm-Potentiometer (Ø 5mm)
… z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c254_Piher-Trimmer-5mm.html
TR1 50k
Präzisions-Trimm-Potentiometer, 0,5W !
… z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c144_Praezisions-Trimmer.html
TR2, TR3 100R

Kondensatoren (RM=Rastermaß, bei Elko RM=2 oder 2,5mm, bei MKT RM=5mm):
MKT, z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c89_Arcotronics-MKT.html
C1 330n
C9, C11, C12, C13, C14 100n
Keramik, z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c58_Keramik.html
C2, C10 47p
C6, C8 22p
Elko, mindestens 25V, z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c128_Standard-Elkos.html
C3, C7, C16, C18, C19 10µ
C4, C5, C22, C23 47µ
C15 4µ7
C17, C20, C21 100µ

Halbleiter
U1 THAT4301P, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p2621_THAT4301P.html
IC1 NE5532, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p345_NE5532P.html
IC2 LT1054, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p879_LTC1054.html
Q1 BC549B, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p337_BC549B.html
Q2 BS250, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p344_BS250.html
Q3 BS170, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p343_BS170.html

D1, D2, D3, D9 1N4148, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p145_1N4148.html
D4, D5, D6, D7, D8 1N5817, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p567_1N5817.html
D12, D13 12V-Zenerdiode 0,5W (1W geht auch, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p402_Zener-12V.html)
2x LED 3MM, z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c124_3mm.html

Sonstiges
Loch-/Punktrasterplatine 100x100mm, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p388_Lochrasterplatine-100x100mm.html
2x IC-Sockel DIL08, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p590_8-Pin-Sockel-Praezision.html
IC-Sockel DIL20, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p1113_20-Pin-Sockel.html
2pdt Fußschalter 2xUM, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p527_Alpha-2PDT-Fu-schalter.html (Achtung: ein größerer kann wg. Platzmangel evtl. nicht montiert werden!!)
2pdt Mini-Kippschalter 2xUM, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p1176_Mini-Kippschalter-DPDT-2x-UM.html (mit einem größeren kann es evtl. auch etwas eng werden!!)
on-off-on Kippschalter 1-polig, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p391_Kippschalter-1polig-ON-OFF-ON.html
DC-JACK (isoliert!!), z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p2097_DC-Buchse-2-1mm-Lumberg.html
2x Mono-Klinkenbuchse, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p1140_6-3mm-Klinkenbuchse-Mono-m--Schalter.html
4x Poti-Knöpfe, Außen-Ø max. 16mm, z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c36_Drehknoepfe.html
4x Zahnscheiben für die Poti-Montage, 7mm Innendurchmesser (je nach Potis), z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p1330_Zahnscheibe-M7-innen.html
Alu-Druckguss-Gehäuse Typ BB (LxBxH ca. 119x94x34mm), z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c169_Aluminium-Gu--Gehaeuse.html (das etwas teurere Hammond-Gehäuse lohnt sich meiner Meinung nach)
4x Gerätefüße, selbstklebend, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p409_Puffer-selbstklebend-transparent-8mm.html
verschiedenfarbige Litzen, 0,14mm² reicht aus, z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c160_Litze.html
Schrumpfschlauch, sehr dünn, ca. 15-20cm, z. B. dort: http://www.musikding.de/product_info.php/info/p697_Schrumpfschlauch-1-6--0-8mm-schwarz-20cm.html
evtl. Folien zur Beschriftung, z. B. dort: http://www.musikding.de/index.php/cat/c42_Folien.html

Die Lochrasterplatine - Teil 1

In diesem Abschnitt wird die Vorbereitung der Lochrasterplatine, der Aufbau des Spannungskonverters und der Spannungsregelung sowie deren Test beschrieben.


Vorbereitung der Platine

Zunächst wird die Lochrasterplatine auf die richtige Größe von 31 x 31 Lötpunkten zurechtgeschnitten.
Dafür eignet sich z. B. eine Laubsäge, eine feine Stichsäge oder eine kleine Trennscheibe an einer Miniaturbohrmaschine ("Dremel").

Danach muss ein Ausschnitt, in dem später einer der Kippschalter angeordnet ist, und ein rundes Loch zur Befestigung des Fußschalters geschnitten bzw. gebohrt werden.

Die Lage und Größe des quadratischen Ausschnitts und der Bohrung sind auf der folgenden Abbildung zu erkennen.
!!Bitte beachten: Die Platine ist auf den Abbildungen mit 31 Löchern Breite und 31 Löchern Höhe zu sehen.
Gezeigt ist, soweit nicht anders angegeben, die Ansicht von der Oberseite, auf der die Bauteile angeordnet werden. Die Lötpunkte befinden sich, anders als dies die Abbildungen anzudeuten scheinen, auf der Unterseite der Platine!!


Abb. 1: Vorbereitung der Platine: Größe, Ausschnitt und Bohrung


Aufbau des Spannungskonverters und der Spannungsregelung

Alle der in der folgenden Abbildung gezeigten Bauteile werden eingelötet, und zwar als erstes am besten die beiden blauen Drahtbrücken, die man aus den Drähten von Widerständen zurechtbiegen kann; dann folgen die Widerstände, die Dioden, der IC-Sockel, die Kondensatoren und zuletzt die Transistoren und die Trimm-Potentiometer.
(R29, Q3 und C14 werden zunächst zwar noch nicht benötigt, liegen aber auf jetzt herzustellenden Lötverbindungen, so dass es günstig ist, sie jetzt schon einzulöten.)

Bei den Elkos und den Transistoren unbedingt auf die richtige Polung achten: Die Minusseite der Elkos ist in den Abbildungen leicht grau unterlegt; die runde Seite der Transistoren in der Abbildung zeigt die runde Seite bzw. Rückseite/der Schrift abgewandte Seite der Transistoren.


Abb. 2: Anordnung der Bauteile des Spannungskonverters und der Spannungsregelung


Die nächste Abbildung zeigt den Anschluss der Litzen für die Versorgungsspannung (Länge jeweils ca. 12 cm), die darauf folgende Abbildung zeigt die Leiterbahnen, zur Erleichterung beim Löten von der Platinenunterseite aus gesehen !! (spiegelverkehrt zur Oberseite):


Abb. 3: Anschlusslitzen für die Versorgungsspannung


Abb. 4: Lötverbindungen auf der Unterseite der Platine


Sind alle Lötverbindungen wie in der letzten Abbildung verlötet, kann der LT1054 in den IC-Sockel eingesetzt werden (Achtung: Die korrekte Polung des ICs beachten; der Punkt auf dem IC in Abbildung 2 weißt auf den Punkt auf der Oberseite des ICs bzw. auf den linken, oberen Pin / Pin 1 des ICs hin).
Der Widerstand der beiden Trimm-Potentiometer wird auf ca. 50 Ohm (TR2) und 20 Ohm (TR3) eingestellt (mit einem Multimeter nachmessen!). Dann werden die Litzen mit einem 9V-DC-Netzteil verbunden.


Erster Test der Spannungen

Mit einem Multimeter sollte zwischen GND (z. B. GND-Anschlusslitze bzw. Punkt D22) und dem Punkt a21 eine Spannung von ca. 12V zu messen sein.
Zwischen GND und dem Punkt j22 sollte eine Spannung von ca. -12V anliegen.

Die Lochrasterplatine - Teil 2


Die restliche Schaltung auf der Platine

Nun werden nach und nach die Bauteile der restlichen Schaltung eingelötet (Abbildung 5) und am Schluss die verbindenden Leiterbahnen gezogen (Abbildung 6).

Am besten wird wieder mit den Drahtbrücken (abgekniffene Reste von Widerständen, Elkos etc.) begonnen.
Danach folgen die Dioden, die Widerstände, das Trimpoti TR1, der IC-Sockel von U1, die Folienkondensatoren, Keramikkondensatoren und die Elkos; zuletzt wird der Transistor Q1 eingelötet.
Achtung: Eine der Drahtbrücken (v11 - x11) liegt unter dem Sockel von U1 und muss unbedingt vor dem Sockel eingelötet werden!!

So sollte die Platine dann aussehen:


Abb. 5: Vorlage zum Einlöten der Bauteile der restlichen Schaltung


Danach werden die Leiterbahnen auf der Unterseite der Platine mit Lötzinn gezogen. (Um die unterschiedlichen Bereiche besser kenntlich zu machen, habe ich für die zugehörigen Leiterbahnen verschiedene Farben verwendet: rot ... +12V, orange ... -12V, braun ... Masse/GND, grün ... Busy-LED, grau ... restliche Schaltung.)


Abb. 6: Die Leiterbahnen für die Bauteile der restlichen Schaltung

Potentiometer und Fußschalter (Bilder teilweise veraltet!)


Verlöten der Potentiometer

Die Potentiometer werden direkt auf die Lochrasterplatine gelötet. Wer keine Potis mit Pins für Leiterplattenmontage zur Verfügung hat, kann solche mit Lötösen verwenden und dazu die Lötösen mit einem Seitenschneider zurechtstutzen, wie es in Abbildung 7 zu sehen ist.


Abb. 7: Vorbereitung der Potentiometer mit Lötösen für das Verlöten direkt auf der Platine


Die so vorbereiteten Potis werden dann direkt auf die Seite der Lochrasterplatine mit den Lötpads verlötet, wie dies in Abbildung 8 zu sehen ist.
Die genau Position der Potis ist in Abbildung 9 von der Bauteilseite und in Abbildung 10 von der Platinenunterseite gezeigt.
Am besten verwendet man zum Verlöten eine "dritte (und vierte) Hand", mit der man sowohl die Platine als auch das jeweils zu verlötende Poti fixieren kann. Somit hat man beide Hände für Lötkolben und Lötzinn frei.
Es hat sich bewährt, die Lötpads und die zurechtgestutzten Pins der Potis vorher sehr dünn vorzuverzinnen; so dünn, dass das Lötzinn kaum aufträgt.
Achtung: Die Potis werden so verlötet, dass die Poti-Achsen bei Ansicht der Platine von der Bauteilseite nach unten bzw. bei Ansicht von der Platinenunterseite nach oben ragen (vgl. Abbildung 8).
Danach müssen noch die Leiterbahnen von den Potis zu den bisher bestehenden Leiterbahnen ergänzt werden; dies ist ebenfalls in Abbildung 10 zu sehen.


Abb. 8: Verlöten der Potentiometer direkt auf der Platinenunterseite



Abb. 9: Position der Potentiometer, Ansicht von der Bauteilseite der Platine



Abb. 10: Position der Potentiometer auf der Platinenunterseite (der Seite mit den Lötpads)


Stehen Potis mit Pins für Leiterplattenmontage zur Verfügung (vgl. http://www.musikding.de/index.php/cat/c184_Alpha-Potentiometer-16mm-Print.html), so werden diese Pins um 90° nach unten, in die den Poti-Achsen entgegengesetzte Richtung gebogen und können dann von der Platinenunterseite durch die entsprechenden Löcher der Platine gesteckt und verlötet werden (s. Abbildung 11).


Abb. 11: Vorbereiten und Verlöten von Potis mit Pins für Leiterplattenmontage


Befestigung und Verkabelung des Fußschalters

Der Fußschalter wird nach Entfernen aller Muttern und Zwischenringe von der Bauteilseite durch den runden Platinenausschnitt gesteckt und mit einer der beiden zugehörigen Muttern verschraubt.
Dann wir er, wie dies in Abbildung 12 zu sehen ist, mit einer diagonalen Lötbrücke zwischen zwei der äußeren, entgegengesetzen Lötösen versehen (grüner Pfeil) und mit drei kurzen Litzen mit der Platine verbunden (rote Pfeile).
Die dortige weiße kurze Litze führt zu Lötpad m21, die violette Litze zu s21 und die blaue Litze zu u21.
Dies ist in Abbildung 13 nochmal schematisch von der Bauteilseite der Platine zu sehen.


Abb. 12: Lötbrücke und Verkabelung am Fußschalter



Abb. 13: Verkabelung des Fußschalters, Ansicht von der Bauteilseite


Die eingelöteten Litzen müssen dann noch mit den vorhandenen Leiterbahnen der Schaltung verbunden/verlötet werden, siehe Abbildung 14.


Abb. 14: Leiterbahnen um die verlöteten Litzen, die zum Fußschalter führen, Ansicht von der Platinenunterseite

Kippschalter für Pegelanpassung (Sens) und Hard-Soft-Knee (Bilder teilweise veraltet!)


Verkabeln des Hard-Soft-Knee-Kippschalters

Dieser 2-polige Kippschalter (2pdt) wird in der quadratischen Aussparung in der Platine verkabelt, s. Abbildung 15. Dafür müssen die 5 verwendeten Litzen nicht allzu lang sein, ein wenig Spielraum sollten sie aber bieten, um den Schalter später bequem und in der gewünschten Richtung im Gehäuse verschrauben zu können.
Mit einer Litzenlänge von 2 bis 3cm sollte es aber dabei getan sein.


Abb. 15: Verkabelung des 2pdt-Hard-Soft-Knee-Kippschalters


Dann müssen auch hier wieder die Leiterbahnen zu den Lötpunkten dieser Litzen auf der Unterseite der Platine gezogen werden. Wie die Leiterbahnen dann in diesem Bereich aussehen müssen, zeigt Abbildung 16.


Abb. 16: Leiterbahnen um die verlöteten Litzen des 2pdt-Kippschalters, Ansicht von der Platinenunterseite


Verkabelung des Kippschalters für die Pegelanpassung

Dieser On-off-on-Kippschalter ist für die spätere Montage an der Stirnseite des Gehäuses vorgesehen, weshalb die Litzen zur Verkabelung eine Länge von ca. 10,5 bis 12cm haben sollten, also deutlich länger als dies sich in Abbildung 17 andeutet: die blaue Litze ca. 10,5 cm, die braune und die gelbe Litze je ca. 12 cm.


Abb. 17: Verkabelung des Kippschalters zur Pegelanpassung


Die notwendigen Leiterbahnen zu den Lötpunkten der Litzen von bzw. zu diesem Kippschalter auf der Unterseite der Platine zeigt Abbildung 18.


Abb. 18: Leiterbahnen um die Lötpunkt der Litzen des On-off-on-Kippschalters, Ansicht von der Platinenunterseite


Die Platine mit Potis und verkabelten Schaltern ist zum Vergleich in Abbildung 19 zu sehen.
(Zusätzlich zu den bisher beschriebenen Litzen sind dort noch unten im Bild die Litzen vom Fußschalter zur Input- und zur Outputbuchse zu sehen, deren Verkabelung aber etwas später im Workshop das Thema ist.)


Abb. 19: Platine mit Potis, Fußschalter und Kippschaltern

edit: Und auf Wunsch und damit es komplett ist, noch das Layout mit Verkabelung (ohne die LEDs) von beiden Seiten:

Gehäusebearbeitung, Verlöten der LEDs sowie Einbau der Buchsen und der Platine (Bilder teilweise veraltet!)


Vorbereiten des Gehäuses

Für den Einbau der Platine und aller übrigen Bauteile müssen zunächst die Bohrungen in das Gehäuse vorgenommen werden.
Da Fußschalter und Potis fest auf/an der Platine befestigt sind, muss hier genau gearbeitet werden.
Auch die beiden LEDs müssen noch auf der Platine verlötet werden und dann ebenfalls in die Bohrungen passen.

Abbildung 20 zeigt den Bohrplan, der für Fußschalter und Potis passen sollte, wenn die Potis wie in Abbildung 8 verlötet wurden und auch der Einbau des Fußschalters an der vorgesehenen Stelle erfolgte.
Durch Klick auf das Bild kann eine pdf-Datei in 1:1-Darstellung des Bohrplans geöffnet bzw. gespeichert oder ausgedruckt werden, die man auf die Gehäuseoberseite kleben und als Bohrschablone verwenden kann.
Dazu kann jeweils mit einem Körner die Mitte der Bohrlöcher markiert werden.


Abb. 20: Bohrplan für die Oberseite eines BB-Gehäuses (s. Bauteileliste)


Die Bohrungen an der Stirnseite des Gehäuses werden nach folgendem Plan ausgeführt:


Abb. 21: Bohrplan für die Stirnseite des Gehäuses


Danach erfolgt das Abschleifen und Reinigen des Gehäuses, so dass die Beschriftung und Lackierung vorgenommen werden kann.
Z. B. kann eine selbstklebende Folie oder ein "Waterslide Decal" mit Tintenstrahl- oder Laserdrucker bedruckt und auf die Gehäuseoberseite geklebt bzw. aufgebracht werden (Folien bzw. Decals s. z. B.: http://www.musikding.de/index.php/cat/c42_Folien.html).
In Abbildung 22 ist ein Entwurf von mir zu sehen; ein Klick auf das Bild öffnet eine maßstabsgetreue pdf-Datei zum Speichern oder Ausdrucken.


Abb. 22: Entwurf für eine Beschriftung des That-Jam-Gehäuses


Ist das Gehäuse komplett fertig beschriftet und lackiert, müssen noch die LEDs auf der Platine verlötet werden, bevor diese eingebaut werden kann.


Verlöten der LEDs

Hierbei muss ziemlich genau gearbeitet werden, da die LEDs beim Einbau der Platine in die bereits gebohrten Löcher passen müssen.

In Abbildung 23 ist zu sehen, an welcher Position auf der Unterseite der Platine (der mit den Lötbahnen!) sich die LED-Leuchtkörper befinden müssen.
Die LED-Anode (längerer Anschlussdraht) und die LED-Kathode (kürzerer Anschlussdraht) sind jeweils mit "+" und "-" markiert.
Abbildung 24 zeigt die Lötpunkte, an denen die LED-Anschlussdrähte verlötet werden (Anoden und Kathoden wiederum markiert) sowie die für die LEDs zu ergänzenden Lötbahnen.


Abb. 23: Position der LEDs auf der Unterseite der Platine



Abb. 24: Lötpunkte der LEDs-Anschlussdrähte und die ergänzten Lötverbindungen auf der Unterseite der Platine


Zuvor müssen die LED-Anschlussdrähte in der passenden Länge gebogen werden, damit die LEDs entsprechend eingelötet werden können. Auch müssen sie mit Schrumpfschlauch überzogen werden, damit es zu keinem Kurzschluss der Drähte mit den Lötbahnen kommen kann. Eine zum Einlöten vorbereitete LED zeigt die folgende Abbildung 25:


Abb. 25: Gebogene und mit Schrumpfschlauch überzogene LED-Anschlussdrähte


Einbau der Platine und der Buchsen sowie deren Verdrahtung

Sind die LEDs an der richtigen Position verlötet, kann die komplette Platine eingebaut werden. Evtl. müssen die beiden unteren Ecken der Platine etwas abgeschnitten oder abgeschliffen werden (mit einem "Dremel" oder einer Feile), damit die Platine auch wirklich passt.
Außer den Potis und dem Fußschalter wird auch der Hard-Soft-Knee-Kippschalter von innen auf der Gehäuseoberseite verschraubt.
So sieht es dann von innen aus:


Abb. 26: Eingebaute Platine


Dann werden am Fußschalter die Litzen verlötet, die zur Input- und zur Outputbuchse führen.
In Abbildung 27 ist der Anschlusspin am Fußschalter, an dem die Litze zur Inputbuchse (weiß, ca. 16 cm) verlötet wird, mit einem grünen Pfeil, der Anschlusspin des Fußschalters, an dem die Litze zur Outputbuchse (violett, auch ca. 16cm) verlötet wird, mit einem roten Pfeil markiert.


Abb. 27: Verlöten der Litzen zur Input- und Outputbuchse am Fußschalter


Nun können Input- und Outputbuchse, die DC-Buchse und der bereits mit der Platine verbundene Kippschalter für die Pegelanpassung im Gehäuse verschraubt werden.
Bei der Inputbuchse ist zuvor eine Litze oder ein Draht zwischen dessen Masseanschluss und Schalteranschlusspin einzulöten; über diese Verbindung wird der Eingang des Effektgeräts zur Vermeidung von Störsignalen mit Masse verbunden, wenn kein Klinkenkabel in die Inputbuchse eingesteckt ist.
Diese Verbindung (silberner Draht, jeweils am linken Bildrand) ist ebenso wie die Masseverbindungen der beiden Klinkenbuchsen, die zusammen mit dem Groundanschluss der Spannungsversorgung der Platine alle an der DC-Buchse verlötet werden (schwarze Litzen am kürzeren Anschlusspin der DC-Buchse), in der Doppel-Abbildung 28 zu sehen.
Desweiteren ist in dieser Abbildung der Anschluss der roten Litze für die positive Versorgungsspannung (9V) der Platine am längeren Anschlusspin der DC-Buchse zu erkennen.
Und auch die Anschlüsse der Input- und Outputlitzen (weiß und violett) zum bzw. vom Fußschalter an Input- und Outputbuchse sind dort zu sehen.


Abb. 28: Verlöten der Litzen an DC-, Input- und Outputbuchse

Geschafft: Sind alle Litzen verlötet, so ist das Effektgerät fertig und kann getestet werden. (Falls nicht bereits geschehen: Vor dem ersten Test bzw. dem Verschließen des Gehäuses die ICs - THAT4301 und NE5532/Doppel-Operationsverstäker - richtig herum - Markierung beachten! - in die Sockel einsetzen!)

edit zum Einstellen des Trimpotis TR1:
Wenn man kein Gerät und keine Software zur Verfügung hat, mit dem bzw. mit der sich Signalverzerrung messen/anzeigen lässt, so kann man den Trimmer so einstellen, dass am Schleiferpin (Richtung R24) gegen Masse genau 0V zu messen sind.
Hat man die Möglichkeit, sich die Signalverzerrung anzeigen zu lassen, so kann man den Trimmer so einstellen, dass bei Verstärkung = 1 (0 dB gain; vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Verstärkung_(Physik)) die Signalverzerrung minimal ist.

Geätzte Platine als Alternative zur Lochrasterplatine


Was wird benötigt?

Wer lieber eine geätzte Platine verwenden möchte, kann sich die folgende Layout-Datei herunterladen und mit dem Programm "eagle" öffnen.

That Jam - eagle-Platinenlayout
That Jam - eagle-Schaltplandatei


Das Programm kann man sich in einer für den privaten Gebrauch frei erhältlichen Version hier herunterladen:

http://www.cadsoft.de/freeware.htm


Entweder lässt man sich unter Verwendung der Layout-Datei eine Platine professionell herstellen (z. B. bei http://www.platinenbelichter.de) oder man macht das selbst.
AK hat in unserem gemeinsamen Workshop zum Bass Amuser dafür eine Anleitung geschrieben, so dass ich mir dies hier ersparen kann:
Anleitung zur Platinenherstellung, Bass Amuser-Workshop


Bestücken der Platine

Mit Hilfe der Layout-Datei oder dem folgenden Plan kann dann die fertige Platine bestückt werden.
Zunächst sollten die Bauteile der Spannungsversorgung bestückt werden, wie dies im Abschnitt "Die Lochrasterplatine - Teil 1" hier im Workshop beschrieben wurde.
Nach dem Verlöten dieser Bauteile sollte wie im genannten Abschnitt die Spannungsversorgung getestet werden.

Nach erfolgreichem Test werden die übrigen Bauteile verlötet.
Dabei ist zu beachten, dass die LEDs, wie im vorhergehenden Abschnitt gezeigt, auf der Unterseite der Platine verlötet werden müssen!!


Abb. 29: Bestückungsplan für die geätzte Platine


Die Positionierung der Potis und der Fußschalters auf der geätzten Platine dürfte etwas von der Lochrasterversion abweichen, so dass diese Abweichungen bei der Gehäusevorbereitung - Bohren der Löcher, Gehäusedesign - berücksichtigt werden müssen!

Inzwischen ist die 2. Überarbeitung der Schaltung und des Workshops online.

Geändert habe ich die interne Spannungswandlung, die zum oszillieren neigte. Gleichzeitig habe ich noch die Masseleitungen etwas neu "sortiert" und einen Standardspannungsregler (79L12) anstatt des deutlich teureren LM2990-12 verwendet.




Die Fotographien zeigen z. T. noch die alte Schaltungsvariante, dies ist aber jeweils unproblematisch für den Workshop.

Aktualisierung:

13.03.2011: edit am Ende von https://www.musiker-board.de/faq-wo...er-bass-gitarre-revision-2-a.html#post4767524 zum Einstellen des Trimpotis TR1

30.03.2011: edit am Ende von https://www.musiker-board.de/faq-wo...er-bass-gitarre-revision-2-a.html#post4730895 - Layoutbilder mit Verkabelung

Hallo,

aufgrund eines Problems in der internen Spannungsversorgung (die Koppelung der beiden Spannungswandler LT1054 funktioniert in manchen Fällen nicht einwandfrei) habe ich mich zu einer Überarbeitung der Schaltung und damit der Platine und des Workshops entschieden; s. o. Version 1.4.

Mit dem Versender Musikding, der einen kompletten Bausatz und eine geätzte Platine zum THAT JAM anbietet, habe ich bereits gesprochen:
Auch zur neuen Version soll es wohl wieder einen Bausatz und die Platine geben.

edit 09.05.2012: Der Versender Musikding hat inzwischen einen kompletten Bausatz bzw. eine geätzte Platine zur Version 1.4 des THAT JAM im Angebot.


Diejenigen, die eine Platine der Version 1.2 besitzen oder die ältere Version auf Lochraster aufgebaut haben und diese entsprechend der neuen Version 1.4 abändern möchten, können nach den folgenden Schritten vorgehen:

Überarbeitung von Version 1.2 entsprechend der neuen Version 1.4:

Bei der Überarbeitung der geätzten Platinen der Version 1.2 entfallen folgende Bauteile:
IC3 LT1054
IC4 78L12
IC5 79L12
R30 20k
C22 100nF
C23 100nF
D10 1N5817
J12

Entsprechend geändertes Layout der Bauteile:



Roter Strich: Leiterbahn zum Lötpunkt vom Sockel des IC2 unterbrechen!!
Roter Kreis: zusätzliche Lötbrücke z. B. einfach mit Lötzinn.
Grüne Ellipse: Drahtbrücke entfernen!
Violette Ellipse: Zuvor Diode, jetzt Drahtbrücke!
Türkise, geschwungene Linien: Verbindungen über Litzen.

Zusätzliche Bauteile:
R34 (120 Ohm), C24 (47µF), D13 (12V-Zenerdiode) nebeneinander-"friemeln" (beachten mit welchen Lötbahnen sie jeweils verbunden sein müssen).
Ebenso: R33 (150 Ohm) und C25 (47µF).
D12 (12V-Zenerdiode) sollte einfach einzulöten sein.

So könnte die Platine Version 1.2 nach der Überarbeitung aussehen:
Bauteileseite
Leiterbahnenseite




Gruß
Ulrich

02.07.2013 Korrektur:

"Lochrasterplatine - Teil 2" in Abb. 5 fehlende Diode D9 ergänzt, C20 gedreht und R2 in der Liste ergänzt.