Lautsprecher-Simulation Teil 3: Phantomspeisung
In der letzten Folge von Hot Rod Mod hat unsere Platine aus der vorletzten Folge mit der Millenium DI-E einen netten Vermieter bekommen. Die passive DI-Box bot sich als idealer Partner an, weil fast alle notwendigen Bauteile schon da waren:
zwei parallele Klinkenbuchsen als Eingänge bzw. Dry-Outs, eine XLR-Buchse als Effekt-Ausgang, ein Audio-Trafo zur Signalsymmetrierung, ein Ground-Lift-Schalter und eine Pegeldämpfung, damit unsere Lautsprechersimulation sowohl mit leisen Vorstufen- als auch mit lauten Endstufenpegeln zurechtkommt.
Die Stromfrage
Das Einzige, was an der DI-E fehlt, ist ein Stromanschluss. Klar, eine passive DI-Box kommt ohne Versorgungsspannung aus. Unsere Platine arbeitet aber aktiv und braucht eine Versorgungsspannung zwischen 9 und 12 Volt.
Die einfachste Lösung, eine Stromversorgung über eine Batterie, haben wir ja schon in der letzten Folge realisiert. Der 9-Volt-Block passt gerade noch so in das Gehäuse und den Batterieclip haben wir über den Ground-Lift-Schalter laufen lassen, damit das Gerät auch ausgeschaltet werden kann.
Eine gute Ergänzung dazu wäre der Einbau einer DC-Buchse, damit man die Cab Sim auch über ein Netzteil versorgen kann. Das ist natürlich grundsätzlich möglich, denn Platz für zumindest eine kleine DC-Buchse wäre z. B. unterhalb des Dämpfungsschalters, also auf der Seite der beiden Klinkenbuchsen. Allerdings warne ich schon mal vor: Das Bohren in das Stahlblechgehäuse ist nicht ganz so einfach, wie bei den sonst verwendeten Aludruckgussgehäusen.
Hier braucht es schon einen ordentlichen Bohrer und am besten eine Standbohrmaschine. Damit ein paralleler Betrieb von Batterie und Netzteil möglich ist, verfügen die meisten DCBuchsen über eine Schaltfunktion. Statt zweier Anschlüsse haben sie dann drei:
eine Masseverbindung, (in der Regel der Stift in der Mitte), einen Anschluss für Plus und einen Schaltkontakt, der öffnet, wenn ein Stecker eingesteckt ist.
Dadurch wird der Stromfluss von der Batterie unterbrochen, wenn ein Netzteilkabel eingesteckt ist. Allerdings spare ich mir die Arbeit mit der Strombuchse gerne, denn ich brauche den Platz für zwei Minischalter, mit denen die in der vorletzten Ausgabe beschriebenen Klanganpassungen vorgenommen werden können.
Und außerdem soll, wie schon in der letzten Folge angekündigt, die Cab Sim eine Stromversorgung bekommen, die uns das Netzteil und die Batterie erspart. Das Zauberwort heißt „Phantomspeisung“!
Phantom .. was?
Selbst die preisgünstigsten Mischpulte bieten meist die Möglichkeit, den für einen Betrieb von Kondensatormikrofonen notwenigen Strom vom Mischpult aus über eine symmetrische Kabelverbindung an das Mikrofon zu schicken. Das ist praktisch, um sich die Batterien in den Kondensatormikrofonen zu sparen und funktioniert sehr zuverlässig.
Auch viele aktive DI-Boxen lassen sich mit Phantomspeisung (engl. phantom power) betreiben. Die Phantomspeisung hat meist eine Spannung von 48 Volt und eine Stromstärke von wenigen mA. Die Spannung wird zusammen mit dem Audiosignal über das Mikrofonkabel übertragen und zwar auf Pin 2 und 3 des XLR-Kabels.
Der Name „Phantomspeisung“ erklärt sich dadurch, dass Kondensatormikrofone und passive DI-Boxen den Strom gar nicht wahrnehmen. Eine eingeschaltete Phantomspeisung ist für Kondensatormikrofone und passive DI-Boxen auch nicht schädlich.
Anpassungsschwierigkeiten
Aber 48 Volt und nur ca. 10 mA? Das sind ja nicht unbedingt die Werte, die wir für unsere Schaltung benötigen. Keine Sorge, das kriegen wir hin. Wir haben ja mit dem TL062 vorsorglich schon einen sehr sparsamen IC verbaut. Einen TL072 oder ähnlichen IC hätten die meisten Phantomspeisungen zwar auch versorgen können, aber sicher ist sicher!
Um die 48 Volt Spannung auf einen Wert zu reduzieren, mit dem unser IC zurechtkommt, genügt wegen der geringen Stromstärke bereits eine Z-Diode (Zener-Diode). Dioden haben ja bekanntlich eine Seite über die sie Strom durchlassen und eine Seite mit einer Sperrfunktion. Z-Dioden haben die besondere Eigenschaft, in Ihrer Sperrrichtung Spannungen bis zu einem festgelegten Grenzwert durchzulassen und allem, was darüber hinauskommt, den Durchgang zu verwehren.
Damit eignen sie sich prima, um Betriebsspannungen im Niedervoltbereich einzustellen. Ab welcher Spannung gesperrt wird, ist der Bezeichnung der Z-Dioden zu entnehmen. Ganz trivial: Eine 12-Volt-Z-Diode begrenzt die Spannung auf 12 Volt.
Parallel zu der Diode schalten wir noch einen Kondensator, damit eventuelle Stromschwankungen, die auf dem langen Weg vom Mischpult zur Cab Sim vorkommen können, abgefangen werden. Ein 100uF-Elko sollte als Puffer genügen.
Die markierte Seite der Diode wird mit dem Pluspol des Elkos verbunden. Das Dioden-Elko-Pärchen wird später an Pin 1 der XLR-Buchse, also an die Masseleitung des Kabels gelötet. Die beiden von der Phantomspannung benutzten Pins (Pin 2 und 3) der XLR-Buchse werden über je einen Widerstand mit der markierten Seite der Diode, bzw. dem Plusbeinchen des Elkos verbunden. Mit den beiden Widerständen wird unser Verbraucher von anderen Verbrauchern entkoppelt.
Da die Phantomspeisung am Mischpult meist für alle Kanäle aktiviert wird, ist die DC-Entkopplung wichtig, damit bei einem eventuellen Defekt eines Gerätes nicht gleich alle Verbraucher gebraten werden. Ein Standardwert für die Entkopplung sind 6,8 k-Ohm.
Aber damit senkt man den verfügbaren Strom schon ziemlich weit ab. Denn je größer die beiden Widerstände, desto weniger Strom kann der Verbraucher entnehmen. Daher sollen uns 3K genügen.
Wer den stromhungrigen TL072 verbaut hat, könnte noch etwas tiefer gehen – die 1K-Grenze sollte dabei jedoch nicht unterschritten werden. Für die Verbindung der drei Bauteile rentiert es sich nicht, eine Platine zu bemühen, das machen wir frei Hand. Zuerst werden die Beinchen der Diode und des Elkos miteinander verdrillt, dann kommen nach und nach die Beinchen der beiden Widerstände dazu. Nach dem Verdrillen werden die Beinchen mit etwas Lötzinn versiegelt und passend abgeschnitten.
Auf der einen Seite schauen nun drei Anschlüsse heraus, die an die XLR-Buchse gelötet werden, auf der anderen Seite wird die Verbindung der vier Bauteile mit dem DC-Anschluss der Platine verlötet.
Doppelt spannend
Soll zusätzlich zu der Phantomspeisung noch eine andere Stromquelle genutzt werden, muss verhindert werden, dass sich die beiden Spannungsquellen in die Quere kommen.
Daher werden wieder zwei Dioden – diesmal Powerdioden vom Typ 1N4001 – verwendet, um die Spannungsquellen gegenseitig auszusperren. Eine der beiden Powerdioden wird in Durchlassrichtung an den Pluspol der zweiten Spannungsquelle, z. B. einer 9-Volt-Batterie, gelötet.
Dazu muss das Batteriekabel an die unmarkierte Seite der Diode. Die markierte Seite der Diode wird mit der markierten Seite der zweiten Powerdiode verbunden. Die Verbindung der beiden Dioden kommt an den DC-Anschluss der Platine. Mit der zweiten Powerdiode wird dann der Phantomspannungszugang gegenüber der zweiten Spannungsquelle abgesperrt.
Nun ist unser Freihand-Lötkunstwerk fertig für die Kontaktaufnahme mit der XLR-Buchse. Ich mache hier gar nicht viel Federlesen und löte die Bauteile direkt an die Buchsenbeine.
Wie schon gesagt, kommt die Dioden-Kondensator-Kombination an Pin 1 (Masse) und die beiden Widerstände an Pin 2 und 3 der XLR-Buchse. Die Pinbezeichnungen sind am äußeren Teil der Buchse meist eingeprägt. Falls nicht: Wenn Pin 3 nach unten zeigt, ist von außen betrachtet Pin 1 links und Pin 2 rechts.
So, fast fertig! Jetzt muss die Platine noch einen schönen Platz im Gehäuse bekommen und fest verankert werden. Ich habe einen Filzgleiter unter die Platinenunterseite geklebt und diesen wiederum mit doppelseitigem Klebeband auf dem Gehäuseboden befestigt. Das hält das kleine und leichte Bauteil ausreichend fest und lässt sich bei Bedarf auch wieder gut ablösen.
Wer die in der vorletzten Ausgabe beschriebenen Mods mit den beiden Kondensatoren auch schaltbar machen möchte, hat noch die ein oder andere nicht so angenehme Bohrarbeit vor sich. Falls nicht, steht nur noch der Test aus.
Dabei nicht vergessen, am Mischpult die Phantomspeisung anzuschalten und den Ground-Lift an der DI-Box nicht zu aktivieren. Denn wie beim Batteriebetrieb funktioniert ohne Masseverbindung auch bei der Phantomspeisung die Cab Sim nicht.
Falls es klappt: Viel Spaß beim leisen Üben, Aufnehmen oder mikrolosem Abnehmen.
(erschienen in Gitarre & Bass 11/2018)
