Sujet Conception du Midnight Voice Channel Strip !!
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Je vais l’implanter directement sur le PCB. A vrai dire l'inverse serait plus pertinent à mon sens :
- le 4301 nécessite pas mal de composant supplémentaire pour fonctionner, et comporte en son sein des AOP spécialisés dont un en particulier pour la conversion courant/tension en sortie du VCA. Donc utiliser un 4301 dans un circuit conçu pour un 4305 me semble être un peu dommage... Il faudrait en plus ajouter des composants pour régler la symétrie, etc.. ce qui n'est pas nécessaire avec la nouvelle puce. Le 4305 se trouve facilement. Le seul inconvénient est qu'il est en CMS. Mais on peut s'en sortir ! La preuve sans matériel spécifique j'ai réussi à l'installer sur mon PCB.
- réaliser un adaptateur à base de 4305 et quelques AOP serait plus intéressant pour remplacer le 4301 qui n'est plus fabriqué ! C'est la solution que j'envisage pour mon gros compresseur de Mastering dont le prototype a été monté avec un 4301. J'en parlerai sans doute le moment venu de celui-là
offenbach
7190
Je poste, donc je suis
Voilà pour le préampli. Ce design est éprouvé et fonctionne parfaitement bien.
Nous attaquerons donc bientôt la conception du compresseur, qui lui est un peu plus complexe
mais rien d'impossible non plus !!
A suivre très très vite !
Nous attaquerons donc bientôt la conception du compresseur, qui lui est un peu plus complexe
mais rien d'impossible non plus !!A suivre très très vite !
Site officiel et boutique en ligne du Studio Delta Sigma https://www.studiodeltasigma.com
offenbach
7190
Je poste, donc je suis
Bonsoir,
Nous allons ce soir commencer à parler de la conception du compresseur.
Quand on parle compression, on sait qu'il existe pas mal de technologies différentes qui peuvent être utilisées : opto, FET, Zener, Vari-Mu, VCA... Chaque technologie possède ses particularités, on pourrait même dire sa "signature sonore"...
Pour ma conception, je voulais trouver quelque chose de pas trop complexe à mettre en oeuvre, et capable de donner de très bons résultats. J'ai donc opté pour un compresseur VCA. J'ai déjà pas mal expérimenté autour de l'opto qui peut être aussi très chouette, mais possède un côté moins facilement prédictible à cause de l'optocoupleur. le FET nécessite un circuit assez complexe de compensation pour ne pas être bruyant, c'est pareil avec les ponts de diode (j'ai quelques expériences de ce côté là qui sont très probantes ! mais c'est pour maintenir un rapport Signal/Bruit décent que c'est compliqué...). Le Vari-Mu nécessite des tubes, grosses alims, transfos, etc... bref trop coûteux et trop dangereux pour le DIY débutant !
Le VCA est donc la technologie la plus appropriée pour ce projet. On décrit souvent les compresseurs VCA comme très précis, détaillés, manquant parfois de chaleur... Moi, selon mes nombreuses expériences avec cette technologie, je peux vous garantir que tout est dans la manière de le mettre en oeuvre ! Ce qui est fabuleux avec un VCA, c'est qu'outre la couleur que lui-même va apporter, la façon dont on va définir les constantes de temps, l'adoucissement de l'accrochage du seuil, et la topologie générale du compresseur, on peut obtenir des résultats allant vraiment d'un extrême à l'autre, allant d'une compression ultra douce et transparente, à un effet "in the face" très prononcé, en passant par un limiteur bien coloré... Qu'on pense à un SSL Bus compresseur, un API2500, un dbx160... des personnalités si différentes, mais toujours sur un VCA
Nous allons ce soir commencer à parler de la conception du compresseur.
Quand on parle compression, on sait qu'il existe pas mal de technologies différentes qui peuvent être utilisées : opto, FET, Zener, Vari-Mu, VCA... Chaque technologie possède ses particularités, on pourrait même dire sa "signature sonore"...
Pour ma conception, je voulais trouver quelque chose de pas trop complexe à mettre en oeuvre, et capable de donner de très bons résultats. J'ai donc opté pour un compresseur VCA. J'ai déjà pas mal expérimenté autour de l'opto qui peut être aussi très chouette, mais possède un côté moins facilement prédictible à cause de l'optocoupleur. le FET nécessite un circuit assez complexe de compensation pour ne pas être bruyant, c'est pareil avec les ponts de diode (j'ai quelques expériences de ce côté là qui sont très probantes ! mais c'est pour maintenir un rapport Signal/Bruit décent que c'est compliqué...). Le Vari-Mu nécessite des tubes, grosses alims, transfos, etc... bref trop coûteux et trop dangereux pour le DIY débutant !
Le VCA est donc la technologie la plus appropriée pour ce projet. On décrit souvent les compresseurs VCA comme très précis, détaillés, manquant parfois de chaleur... Moi, selon mes nombreuses expériences avec cette technologie, je peux vous garantir que tout est dans la manière de le mettre en oeuvre ! Ce qui est fabuleux avec un VCA, c'est qu'outre la couleur que lui-même va apporter, la façon dont on va définir les constantes de temps, l'adoucissement de l'accrochage du seuil, et la topologie générale du compresseur, on peut obtenir des résultats allant vraiment d'un extrême à l'autre, allant d'une compression ultra douce et transparente, à un effet "in the face" très prononcé, en passant par un limiteur bien coloré... Qu'on pense à un SSL Bus compresseur, un API2500, un dbx160... des personnalités si différentes, mais toujours sur un VCA
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[ Dernière édition du message le 26/08/2019 à 20:01:28 ]
offenbach
7190
Je poste, donc je suis
C. Le compresseur
1. Topologie du compresseur
Un compresseur n'est finalement qu'un amplificateur dont le gain sera modulé par le niveau du signal lui-même. Il y a donc 2 parties distinctes dans un compresseur : le circuit audio (qui va amplifier le signal avec un gain variable), et le circuit du Side chain (qui va mesurer le niveau du signal, et définir en fonction quel gain sera appliqué au signal).
Il y a 2 topologies qui sont utilisées pour réaliser un compresseur. On parle de Feedforward ou de Feedback selon qu'on va prélever le signal à mesurer à l'entrée du compresseur ou en sortie :
C'est sans doute le choix de la topologie qui est le plus primordial dans la manière dont va sonner le compresseur.
Dans mon cas je voulais créer une compression plutôt douce et chaleureuse, idéale pour une voix par exemple. Pour obtenir ce côté plus "typé" vintage dans le comportement du compresseur je me suis tourné vers un compresseur Feedback. Il s'agit là d'un choix très personnel pour ce qui me semble le plus en adéquation avec le son que je cherche à obtenir.
Il important de comprendre que lorsqu'on conçoit une machine audio, il y a des choses qui sont dictées par les lois physiques, et d'autres qui sont des choix personnels. Nous aurions très bien pu réaliser un compresseur Feedforward. Le schéma en aurait été radicalement différent et le son aussi !
1. Topologie du compresseur
Un compresseur n'est finalement qu'un amplificateur dont le gain sera modulé par le niveau du signal lui-même. Il y a donc 2 parties distinctes dans un compresseur : le circuit audio (qui va amplifier le signal avec un gain variable), et le circuit du Side chain (qui va mesurer le niveau du signal, et définir en fonction quel gain sera appliqué au signal).
Il y a 2 topologies qui sont utilisées pour réaliser un compresseur. On parle de Feedforward ou de Feedback selon qu'on va prélever le signal à mesurer à l'entrée du compresseur ou en sortie :
C'est sans doute le choix de la topologie qui est le plus primordial dans la manière dont va sonner le compresseur.
Dans mon cas je voulais créer une compression plutôt douce et chaleureuse, idéale pour une voix par exemple. Pour obtenir ce côté plus "typé" vintage dans le comportement du compresseur je me suis tourné vers un compresseur Feedback. Il s'agit là d'un choix très personnel pour ce qui me semble le plus en adéquation avec le son que je cherche à obtenir.
Il important de comprendre que lorsqu'on conçoit une machine audio, il y a des choses qui sont dictées par les lois physiques, et d'autres qui sont des choix personnels. Nous aurions très bien pu réaliser un compresseur Feedforward. Le schéma en aurait été radicalement différent et le son aussi !
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offenbach
7190
Je poste, donc je suis
2. Principes du VCA et détecteur RMS (log vs linéraire...)
Le VCA, quésaquo ? Voltage Controled Amplifier. Il s'agit d'un amplificateur dont le gain est contrôlé par une tension.
Regardons ce graphique :
La courbe verte représente par exemple notre signal d'entrée (sinus à 1KHz)
La courbe bleue le signal de commande (sinus à 100Hz)
La courbe jaune représente la sortie du VCA : on retrouve notre signal d'entrée, mais l'amplitude est modifiée en fonction du signal bleu de commande.
On peut réaliser un VCA à partir de transistors... Mais il en existe de tout fait et très performant pour l'audio
C'est la société dbx qui dans le temps a développé cette technologie pour les compresseurs, mais à présent c'est THAT Corp. qui a reprit le flambeau.
A présent que nous savons comment faire varier l'amplitude du signal avec le VCA, il nous faut trouver comment produire la tension de commande !
C'est là qu'entre en jeu un circuit important : le circuit de détection de niveau RMS.
Le signal électrique qui représente le son est par nature alternatif. Donc la tension du signal change en permanence, et sa valeur moyenne est quasiment tout le temps nulle puisqu'il y a en général autant d’occurrence positive que négative. Alors comment avoir une idée précise du niveau du signal ? C'est là que la notion de RMS intervient.
Un signal électrique, quelque soit sa nature (alternatif ou pas...) va produire, sur un temps donné, une certaine dissipation d'énergie dans une résistance. On définit la valeur RMS d'une tension alternative comme la valeur fixe de tension qu'il faudrait appliquer sur cette même résistance pour produire la même dissipation d'énergie pendant le même temps.
Sans rentrer dans des considérations mathématiques trop abstraites (qu'on trouve d'ailleurs facilement sur internet en cherchant valeur efficace, RMS...) on peut simplement noter qu'il s'agit d'une sorte de moyenne du signal, mais non pas directement la moyenne de la valeur instantanée, mais la racine carré de la moyenne du carré de la valeur instantanée, sur un temps donné, une période du signal par exemple.
Dans certains cas particuliers, on peut simplifier les mathématiques de cette façon :
- la valeur RMS d'une sinusoïde d'amplitude maximum A est tout simplement A/√(2)
- dans le cas d'un signal triangulaire la valeur RMS du signal est A/√(3)
- pour un signal carré, la valeur RMS est identique à la valeur instantanée. En effet un signal carré n'est qu'une alternance de tensions continues : la moitié du temps à la valeur A, l'autre moitié à la valeur -A. La dissipation d'énergie dans une résistance n'est pas affectée par le sens du courant, ou la polarité de la tension... Donc au final c'est équivalent à une tension continue constante de valeur A.
Si la nature du signal entrant dans le détecteur de niveau RMS était connue (par exemple sinusoïde pure, ou triangle....), il serait alors très facile d’appliquer un coefficient (√(2) ou √(3)...) à la valeur de crête mesurée pour obtenir la valeur RMS.
Malheureusement ce cas est assez rare, et n'arrive pour ainsi dire jamais ! La musique serait bien triste si elle n'était que pure sinusoïde ou triangle !!....
On voit bien alors la nécessité d'un circuit spécifique pour réaliser cette mesure du niveau RMS. On peut réaliser un tel circuit avec des diodes, des condensateurs, etc... Mais là encore THAT corp. nous simplifie la tâche, en produisant un circuit intégré capable de produire une tension continue proportionnelle au niveau RMS mesuré en dB sur l'entrée !
Le THAT 4305 contient dans un seul boitier à la fois un détecteur RMS et un VCA faciles à mettre en oeuvre. Ce composant est donc parfait pour notre projet !
La suite au prochain épisode
Le VCA, quésaquo ? Voltage Controled Amplifier. Il s'agit d'un amplificateur dont le gain est contrôlé par une tension.
Regardons ce graphique :
La courbe verte représente par exemple notre signal d'entrée (sinus à 1KHz)
La courbe bleue le signal de commande (sinus à 100Hz)
La courbe jaune représente la sortie du VCA : on retrouve notre signal d'entrée, mais l'amplitude est modifiée en fonction du signal bleu de commande.
On peut réaliser un VCA à partir de transistors... Mais il en existe de tout fait et très performant pour l'audio
C'est la société dbx qui dans le temps a développé cette technologie pour les compresseurs, mais à présent c'est THAT Corp. qui a reprit le flambeau.
A présent que nous savons comment faire varier l'amplitude du signal avec le VCA, il nous faut trouver comment produire la tension de commande !
C'est là qu'entre en jeu un circuit important : le circuit de détection de niveau RMS.
Le signal électrique qui représente le son est par nature alternatif. Donc la tension du signal change en permanence, et sa valeur moyenne est quasiment tout le temps nulle puisqu'il y a en général autant d’occurrence positive que négative. Alors comment avoir une idée précise du niveau du signal ? C'est là que la notion de RMS intervient.
Un signal électrique, quelque soit sa nature (alternatif ou pas...) va produire, sur un temps donné, une certaine dissipation d'énergie dans une résistance. On définit la valeur RMS d'une tension alternative comme la valeur fixe de tension qu'il faudrait appliquer sur cette même résistance pour produire la même dissipation d'énergie pendant le même temps.
Sans rentrer dans des considérations mathématiques trop abstraites (qu'on trouve d'ailleurs facilement sur internet en cherchant valeur efficace, RMS...) on peut simplement noter qu'il s'agit d'une sorte de moyenne du signal, mais non pas directement la moyenne de la valeur instantanée, mais la racine carré de la moyenne du carré de la valeur instantanée, sur un temps donné, une période du signal par exemple.
Dans certains cas particuliers, on peut simplifier les mathématiques de cette façon :
- la valeur RMS d'une sinusoïde d'amplitude maximum A est tout simplement A/√(2)
- dans le cas d'un signal triangulaire la valeur RMS du signal est A/√(3)
- pour un signal carré, la valeur RMS est identique à la valeur instantanée. En effet un signal carré n'est qu'une alternance de tensions continues : la moitié du temps à la valeur A, l'autre moitié à la valeur -A. La dissipation d'énergie dans une résistance n'est pas affectée par le sens du courant, ou la polarité de la tension... Donc au final c'est équivalent à une tension continue constante de valeur A.
Si la nature du signal entrant dans le détecteur de niveau RMS était connue (par exemple sinusoïde pure, ou triangle....), il serait alors très facile d’appliquer un coefficient (√(2) ou √(3)...) à la valeur de crête mesurée pour obtenir la valeur RMS.
Malheureusement ce cas est assez rare, et n'arrive pour ainsi dire jamais ! La musique serait bien triste si elle n'était que pure sinusoïde ou triangle !!....
On voit bien alors la nécessité d'un circuit spécifique pour réaliser cette mesure du niveau RMS. On peut réaliser un tel circuit avec des diodes, des condensateurs, etc... Mais là encore THAT corp. nous simplifie la tâche, en produisant un circuit intégré capable de produire une tension continue proportionnelle au niveau RMS mesuré en dB sur l'entrée !
Le THAT 4305 contient dans un seul boitier à la fois un détecteur RMS et un VCA faciles à mettre en oeuvre. Ce composant est donc parfait pour notre projet !
La suite au prochain épisode
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offenbach
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Je poste, donc je suis
Je vous propose de commencer par étudier de près ce composant, et nous verrons ensuite comment le mettre en oeuvre dans la conception de notre compresseur !
Voici le lien de la datasheet http://www.thatcorp.com/datashts/THAT_4305_Datasheet.pdf
Tout ceci pourrait sembler aride et complexe à lire ! Mais nous allons y aller pas à pas et focaliser notre attention sur ce qui nous sera vraiment nécessaire, donc pas d'inquiétude
Voici le lien de la datasheet http://www.thatcorp.com/datashts/THAT_4305_Datasheet.pdf
Tout ceci pourrait sembler aride et complexe à lire ! Mais nous allons y aller pas à pas et focaliser notre attention sur ce qui nous sera vraiment nécessaire, donc pas d'inquiétude
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offenbach
7190
Je poste, donc je suis
Le THAT 4305 se présente sous cette forme :
Voyons tout de suite la manière dont il doit être utilisé préconisée par le fabricant :
Nous allons nous attarder un petit moment sur ce schéma "simplifié"...
* La partie gauche représente le VCA, à droite le détecteur RMS.
* Le VCA :
- le VCA ne prend pas une tension en entrée, mais un courant. Idem pour sa sortie. Pour convertir notre tension d'entrée en courant c'est très simple : une résistance ! c'est R3 qui va jouer ce rôle.
- En sortie il va nous falloir un convertisseur courant/tension, qui est en fait un bête montage d'un AOP en inverseur, mais sans la 1ere résistance. C'est l'amplificateur opérationnel U2 qui va se charger de cette tâche.
- Finalement si on fait abstraction du VCA, on retrouve le schéma classique d'un AOP monté en inverseur, donc le gain total est unitaire (à l'inversion de polarité près) :
(mais sachant que le VCA lui-même inverse aussi la polarité, au final le signal est à l'endroit )
- quelques mots sur les composants autour du VCA :
* R3 convertit la tension d'entrée en courant. Si R3 est faible, une tension donnée donnera un grand courant sur l'entrée du VCA. Au contraire une grande résistance pour la même tension donnera un plus petit courant. On ajuste donc la valeur de R3 en fonction du niveau d'entrée prévu. La valeur donnée de 20K est bien et fonctionnera pour nous sans soucis.
* C2 bloque toute composante continue qui pourrait subsister de l'étage précédent. C'est important car une tension continue à cet endroit peut largement détériorer les performances du VCA.
* C5 et R4 ont un rôle particulier... Elles établissent un circuit de compensation qui permet une meilleure stablilté du VCA. Cette compensation n'est pas nécessaire si R3 a une faible valeur (<5K). Dans notre cas avec R3 = 20K cette compensation est nécessaire.
* C3 est le condensateur habituel qui permet de limiter le gain de l'AOP à haute fréquence et évite que celui-ci puisse partir en oscillation !
* Voyons le Détecteur RMS !
- Comme pour le VCA, le Détecteur a besoin d'un courant en entrée. R1 se chargera de convertir la tension en courant, exactement comme R3 pour le VCA.
- C1 joue le même rôle : bloquer toute éventuelle composante continue qui fausserait le mesure RMS du signal !
- R5 représente la charge en sortie du détecteur, mais cette résistance sert ici surtout à "schématiser" la suite du montage, pour ne pas laisser la sortie du détecteur en l'air.
- C4 est une recommandation du constructeur pour éviter des fuites de courant dans la masse du circuit qui pourraient "baver" et s’entendre à d'autres endroits.
- Ctime est un condensateur qui va régler la constante de temps utilisé par le détecteur pour effectuer sa mesure RMS.
Le signal musical est imprévisible, mais malgrès tout on peut remarquer qu'à petite échelle (on va dire de l'ordre de 10 à 100ms) qu'il est toujours périodique et alternatif. On peut donc en première approximation modéliser ce signal par un signal sinusoïdal. Dans ce cas il nous suffira d'une seule période de l'onde pour déterminer le niveau RMS.
Donc la question est de savoir pendant combien de temps on demande au détecteur de faire sa mesure. Si on veut un résultat très précis il faut une constante de temps très courte. Mais dans ce cas aux basses fréquences la constante est si courte qu'elle ne couvre plus une période ! le résultat sera de la distorsion... La solution est de définir une constante de temps adaptée pour les plus basses fréquences qui nous seront utiles. Tout ceci peut se calculer, mais je vous épargne les formules
La valeur de 10uF répond à cette contrainte
Voyons tout de suite la manière dont il doit être utilisé préconisée par le fabricant :
Nous allons nous attarder un petit moment sur ce schéma "simplifié"...
* La partie gauche représente le VCA, à droite le détecteur RMS.
* Le VCA :
- le VCA ne prend pas une tension en entrée, mais un courant. Idem pour sa sortie. Pour convertir notre tension d'entrée en courant c'est très simple : une résistance ! c'est R3 qui va jouer ce rôle.
- En sortie il va nous falloir un convertisseur courant/tension, qui est en fait un bête montage d'un AOP en inverseur, mais sans la 1ere résistance. C'est l'amplificateur opérationnel U2 qui va se charger de cette tâche.
- Finalement si on fait abstraction du VCA, on retrouve le schéma classique d'un AOP monté en inverseur, donc le gain total est unitaire (à l'inversion de polarité près) :
(mais sachant que le VCA lui-même inverse aussi la polarité, au final le signal est à l'endroit
)- quelques mots sur les composants autour du VCA :
* R3 convertit la tension d'entrée en courant. Si R3 est faible, une tension donnée donnera un grand courant sur l'entrée du VCA. Au contraire une grande résistance pour la même tension donnera un plus petit courant. On ajuste donc la valeur de R3 en fonction du niveau d'entrée prévu. La valeur donnée de 20K est bien et fonctionnera pour nous sans soucis.
* C2 bloque toute composante continue qui pourrait subsister de l'étage précédent. C'est important car une tension continue à cet endroit peut largement détériorer les performances du VCA.
* C5 et R4 ont un rôle particulier... Elles établissent un circuit de compensation qui permet une meilleure stablilté du VCA. Cette compensation n'est pas nécessaire si R3 a une faible valeur (<5K). Dans notre cas avec R3 = 20K cette compensation est nécessaire.
* C3 est le condensateur habituel qui permet de limiter le gain de l'AOP à haute fréquence et évite que celui-ci puisse partir en oscillation !
* Voyons le Détecteur RMS !
- Comme pour le VCA, le Détecteur a besoin d'un courant en entrée. R1 se chargera de convertir la tension en courant, exactement comme R3 pour le VCA.
- C1 joue le même rôle : bloquer toute éventuelle composante continue qui fausserait le mesure RMS du signal !
- R5 représente la charge en sortie du détecteur, mais cette résistance sert ici surtout à "schématiser" la suite du montage, pour ne pas laisser la sortie du détecteur en l'air.
- C4 est une recommandation du constructeur pour éviter des fuites de courant dans la masse du circuit qui pourraient "baver" et s’entendre à d'autres endroits.
- Ctime est un condensateur qui va régler la constante de temps utilisé par le détecteur pour effectuer sa mesure RMS.
Le signal musical est imprévisible, mais malgrès tout on peut remarquer qu'à petite échelle (on va dire de l'ordre de 10 à 100ms) qu'il est toujours périodique et alternatif. On peut donc en première approximation modéliser ce signal par un signal sinusoïdal. Dans ce cas il nous suffira d'une seule période de l'onde pour déterminer le niveau RMS.
Donc la question est de savoir pendant combien de temps on demande au détecteur de faire sa mesure. Si on veut un résultat très précis il faut une constante de temps très courte. Mais dans ce cas aux basses fréquences la constante est si courte qu'elle ne couvre plus une période ! le résultat sera de la distorsion... La solution est de définir une constante de temps adaptée pour les plus basses fréquences qui nous seront utiles. Tout ceci peut se calculer, mais je vous épargne les formules
La valeur de 10uF répond à cette contrainte Site officiel et boutique en ligne du Studio Delta Sigma https://www.studiodeltasigma.com
Nounoutt'
1876
AFicionado·a
Rémy M. (chimimic)
14121
Modérateur·trice thématique
offenbach
7190
Je poste, donc je suis
Citation de chimimic :
Bonjour Dominique,
as-tu prévu d'implanter le THAT4305 tel quel, ou par le biais d'un adaptateur DIL standard pour garder la compatibilité avec le THAT4301 (désormais obsolète, mais qu'on peut encore trouver) ?
Je vais l’implanter directement sur le PCB. A vrai dire l'inverse serait plus pertinent à mon sens :
- le 4301 nécessite pas mal de composant supplémentaire pour fonctionner, et comporte en son sein des AOP spécialisés dont un en particulier pour la conversion courant/tension en sortie du VCA. Donc utiliser un 4301 dans un circuit conçu pour un 4305 me semble être un peu dommage... Il faudrait en plus ajouter des composants pour régler la symétrie, etc.. ce qui n'est pas nécessaire avec la nouvelle puce. Le 4305 se trouve facilement. Le seul inconvénient est qu'il est en CMS. Mais on peut s'en sortir ! La preuve sans matériel spécifique j'ai réussi à l'installer sur mon PCB.
- réaliser un adaptateur à base de 4305 et quelques AOP serait plus intéressant pour remplacer le 4301 qui n'est plus fabriqué ! C'est la solution que j'envisage pour mon gros compresseur de Mastering dont le prototype a été monté avec un 4301. J'en parlerai sans doute le moment venu de celui-là
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Rémy M. (chimimic)
14121
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Juste pour info :
https://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations_clone-that4301-4305.html
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Formateur en techniques sonores ; électronicien ; auteur @ sonelec-musique.com
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