[Modul-Kritik] Synthtrotek DLY / Kit

Angeregt durch den Nachbar-Thread und weil ich meine, dass das hier im Forum ein bisschen fehlt beginne ich mal mit meiner Modulkritik zum "Synthtrotek DLY Modul". Das Modul basiert auf dem bekannten PT2399 Chip und soll bis zu 1 Sekunde Delay ermöglichen - naja, dazu später mehr. Gekauft habe ich mir das Kit eigentlich nur um den PT2399 etwas genauer zu analysieren und weil ich zu faul bin mir die Schaltung selbst auf dem Steckbrett zusammen zu tackern. Im Notfall kann ich es ja immer noch behalten . Und da ist es auch schon:

Auspacken​

Ich habe mir die Kit-Version ohne Bauteile zum selber Löten gekauft, da ich das meiste eh schon hier hatte. Platine, Frontpanel und Vactrol waren anständig verpackt. Teileliste und Bauanleitung finden sich im Internet und sind detailliert und ausführlich. Gute finde ich, das das Modul nur 4TE hat und somit nicht viel Platz belegt. Wegen der geringe Breite schlägt das Modul allerdings mit einer Einbautiefe von 49mm zu buche. Nicht so gut an dem Modul finde ich:

• Unisolierte Klinkenbuchsen welche über den "Sleeve" den GND elektrisch mit dem Frontpanel und damit auch potentiell mit der Gehäuse-Erdung verbinden. Das mag ich immer nicht so weil das Ground-Loops begünstigt. Da das Frontpanel ja auch nur eine PCB ist hätte man dem hier ganz einfach Abhilfe leisten können indem man die Bohrungen für die Buchsen unmetallisiert ausgeführt hätte
• Statt 5V über die Busschiene zu holen werden die 5V mit einem 78L05 aus den 12V erzeugt, schlechter Wirkungsgrad. Dafür gibt es ja die 5V im Case
• Es gibt - lt Hersteller aus Urheberrechtsgründen - keinen Schaltplan. Dazu aber später mehr

Die Platine könnte meiner Meinung nach lötfreundlicher gestaltet sein:

• Der Isolationsabstand zwischen den Leiterzügen/Flächen ist unnötig klein, vermutlich das Minimum was der Fertiger konnte. Dadurch muss man beim Löten darauf hoffen das der Stoplack überall ordentlich ist und/oder sehr sauber arbeiten sonst bekommt man schnell eine ungewollte Verbindung mit Masse.
• Aus dem vorhergehend Grund sind die "Thermals" an den Ground Pads mehr oder weniger wirkungslos, das Löten dieser Verbindungen benötigt viel Wärme damit die Pads warm genug werden.
• Auch die Restringe um die Pads sind sehr schmal, thermischer Kontakt mit der Lötspitze wird dadurch schwieriger, man braucht eigentlich dünne Spitze.
• Die Leiterbahnen selbst sind ebenfalls ohne Not schmal und teilweise interessant geführt.

Zusammenfassend sehe ich da noch einiges Verbesserungspotential. Aufgrund der Mankos sehe ich die Platine trotz der eigentlich geringen Komplexität als ungeeignet für Lötanfänger an.

Zusammenbau​

Das Bestücken an sich geht recht flott von der Hand, es sind ja nicht so viele Teile, die Anleitung ist gut. Am längsten hat das Zusammensuchen der Teile aus meinen Lagerbeständen gebraucht. Aufpassen muss man nur beim Vactrol. Den habe ich natürlich prompt falsch eingelötet. Es werden - vermutlich je nach Verfügbarkeit - verschiedene Vactrols mit geliefert die dummerweise auch noch gegensätzlich beschriftet sind. (Hätte ich mal besser die Anleitung aufmerksamer durchgelesen ) Statt der Keramikkondensatoren habe ich fast überall in den Audiopfaden jedoch Folienkondensatoren RM5 benutzt. Die passen wunderbar. Gekämpft habe ich nur mit den Ground-Lötpads, die haben sich nur schlecht erwärmt.

Erste Tests & Kalibrierung​

Ich hatte ja schon geschrieben das ich da Modul hauptsächlich wollte um ein paar Messungen am PT2399 machen zu können. (Der dient ein bischen als Vorlage für mein RP2040 Delay/Reverb/Echo/Chorus) Aus diesem Grund ist das Modul erst mal am Oszi gelandet. Dabei sind mir dann leider direkt ein paar Probleme aufgefallen. Für die Messungen hatte ich das Feedback auf "0" gedreht, kürzestes Delay und den Mix auf 100% Wet gedreht.

• Schon bei Sinus mit Vpp von 10V und 1kHz Eingangssignal übersteuert das Modul am Ausgang, VPP liegt dort bei etwa 22V. Der Frequenzgang erschien mir eher wellig (dazu später mehr)
• Selbst wenn der Feedback-Regler ganz nach Links gedreht gibt es ein nicht unerhebliches Feedback.

Ein gewisser Eigenklang ist natürlich erlaubt, aber das ist meiner Meinung nach ein wenig zu viel. Hier mal ein Bild vom Oszi dau, Gelb ist "IN", Blau ist "OUT", Feedback durch kleine Modifikation erstmal komplett abgeschaltet.


Die Kalibrieren mittels der Trimmer ist auch recht fummelig, da der optimale Bereich nur sehr schmal ist. Spindeltrimmer wären wohl besser geeignet. Für die Fehleranalyse/bereinigung erstell(t)e ich mir erst mal den Schaltplan auf Basis des Layouts.

Schaltplan​

Zwecks Fehlerkorrektur habe ich dann mal den Schaltplan in Teilen aus der Platine heraus extrahiert. Die Beschaltung rund um den PT2399 entspricht im Prinzip dem "ECHO" Beispiele aus dem Datenblatt. Nur das Ausgangssignal wird am Ende der "Eimerkette" abgegriffen, so wie man es bei einem Delay erwarten würde: ( Und es gibt einen Fehler)



Schaut man sich den Plan genauer an sieht man im Prinzip sofort wo das unerwartete Verhalten her kommt:

• Im Original ist C6 mit 22nF und C7 mit 82nF bestückt. Dadurch ist die Ausgangsamplitude an Pin 12 viel höher als am Eingang Pin 16. Haben C6 und C7 unterschiedliche Werte, dann hat das Einfluss auf Amplitude und Frequenzgang. Das hängt mit der Funktionsweise des PT2399 zusammen. (Messungen dazu weiter unten) Ich habe den C6 bei mir auf 82nF abgeändert, wie im Datenblatt vom PT2399 vorgeschlagen.
• U5B bildet zusammen mit Q2 eine Konstantstromquelle für den Vactrol schaut man sich Die Beschaltung um "FB" und R15 an, dann ergibt sich am positiven Eingang des TL072 eine Spannung zwischen 0 und 10mV auf die der TL072 regelt. Das Problem ist, das der TL072 lt. Datenblatt eine Offsetspannung von 3mv bis 10mV haben kann. Das Eingangssignal liegt also im Bereich der Offsetspannung, also dem Fehlerbereich des OPV, was ganz schlecht ist. D.h. selbst bei Potistellung 0 kann es sein, das der TL072 einen gewissen Strom fließen lässt und der Vactrol ein bischen "offen" ist. Um das zu beheben habe ich einige Widerstände wie im Schaltplan angegeben abgeändert, die 100 und 24 Ohm fallen damit komplett weg. Zusätzlich habe ich parallel zur Led am Vactrol einen 100k Widerstand eingelötet, welcher kleine Restströme ableitet und so sicherstellt, das der Vactrol bei 0V Feedback CV auch wirklich aus ist. ( Das Offset des TL072 verschwindet ja nicht)

Messungen​

Nachdem ich C6 durch eine 82nF war die Amplitude dann am Oszi auch in Ordnung. Ich habe vorher und nachher dann noch ein paar Vergleichsmessungen gemacht. Dazu verwende ich das Program "Room EQ Wizard", eigentlich dafür gedacht um Lautsprecher in Zimmern einzumessen. Das Signal wird mit -20dbV eingespeist. Zunächst mal der Vorher-Nachher Vergleich für C6:


Die obere Grüne Kurve ist der Frequenzgang für C6=22nF. Ich denke man sieht ganz klar den Unterschied. Um das Ganze nochmal qualitativ etwas besser beurteilen zu können sind im zweite Plot mit den selben Kurven zueinander versetzt. Die Unterschiede im Frequenzverlauf sollten sind nun eindeutig. Auch gut zu erahnen ist der zunehmende Klirr/Noise mit steigender Verzögerung. Dazu später noch etwas mehr. Vorher noch zwei Bilder zum Frequenzgang mit Dry/Wet Mix 50/50 sowie Feedback. Es ergeben sich die erwartbaren Kammfiltereffekte, soweit funktioniert alles wie soll:


Abschließend habe ich noch ein paar Messungen zum Klirrfaktor und Rauschen gemacht. Dafür habe ich zusätzlich eine minimale Notensequenz über die DAW durch das Modul geschickt und im Nachgang ein Wasserfalldiagramm erstellt. Dort sieht man relativ deutlich das zunehmende Rauschen ab ca 100ms Delay. Die Farben beim THD Diagram sind die gleichen wie bei den Frequenzgängen zum Vergleich 22nF/82nF oben, leider schneidet REW die Bezeichnungen in der Legende ab. Man sieht deutlich den erhöhten Klirr durch das Clipping der Originalschaltung (Dunkelgrüne Kurve) im Vergleich dazu wenn der C6 mit 82nF bestückt wurde (Lila-Kurve). Die blaue Kurve mit einem Delay im Sekundenbereich lassen wir mal außen vor.



Zum selber hören hier noch die Sequenz aus der DAW, Linker Kanal ist das Ausgangssignal des DLY, rechter Kanal das Eingangssignal sowie von der DAW erzeugt. (Sorry für die nervige Melodei )

Anhang anzeigen pulse-spectrum.mp3

Zusammenfassung​

Schade, dass das Original-Modul - in meinen Augen - zwei größere Schnitzer enthält. Mit den Modifikationen ergibt sich ein schönes kleines Effektmodul mit dem man schon was anfangen kann. Klanglich berücksichtigen sollte man, dass in der modifizerten Schaltung das Wet-Signal relativ dumpf klingt, da der Eingangsfilter ja ein Tiefpass mit ca 2kHz Grenzfrequenz bildet. Eventuell war das der Grund den Frequenzgang per 22nF für C6 so zu verbiegen. Allerdings lässt sich der Tiefpass ja auch bewusst einsetzen. Ich konnte auf jeden Fall schon ein paar Erkenntnisse für mein RP2040 Delay daraus ziehen: Auch wenn der PT2399 im Datenblatt für Delays bis zu 300ms beschrieben wird, so zeigt er in der Realität bereits ab 100ms Verzögerung deutlich hörbare Artefakte und Rauschen. Die THD & Noise Angaben aus dessen Datenblatt sind wohl eher optimistisch. Mein Ziel mit dem RP2040 ist es zumindest nicht schlechter als der PT2399 zu sein und ich habe jetzt eine gewisse Hoffnung das auch hinzubekommen.