Was ist ein FET-Kompressor?

Kompression ist im Grunde der Prozess, die lautesten und leisesten Abschnitte eines Audiosignals auszugleichen – doch unterschiedliche Kompressor-Typen arbeiten auf verschiedene Weise. Die meisten Plugin-Emulationen in heutigen DAWs basieren auf einem der fünf Haupttypen von Kompressor-Schaltungen. Einer der am häufigsten genutzten ist der FET-Kompressor. FET-Kompressoren verwenden einen FET, um den Pegel des verarbeiteten Audiosignals zu steuern. In diesem Artikel tauchen wir tief in die Funktionsweise und Anwendungen von FET-Kompressoren ein – mit Klangbeispielen, die mit einigen der beliebtesten FET-Kompressor-Plugins auf dem Markt erstellt wurden.

Was ist ein FET-Kompressor? (Kurzfassung)

Im Prinzip wird der FET leitfähiger, wenn die Spannung steigt – dadurch fließt mehr Strom hindurch und die Verstärkung des Signals nimmt zu. Umgekehrt wird der FET weniger leitfähig, wenn die Spannung sinkt, wodurch die Verstärkung des Signals abnimmt.

Der FET hilft dabei, die auf das Signal angewandte Verstärkung zu steuern. So kann der Kompressor die Dynamik des Audiosignals reduzieren und einen gleichmäßigeren, kontrollierteren Klang erzeugen.

Wie funktioniert der FET?

Ein FET-Kompressor besteht aus vier Hauptkomponenten:

1. Signalquelle
2. Drain
3. Gate
4. Body

Source:

Der Source ist der Eingangsanschluss des FET-Kompressors und wird mit dem zu verarbeitenden Audiosignal verbunden. Der Source stellt dem FET das Eingangssignal bereit, das dann genutzt wird, um den Stromfluss durch das Bauteil zu steuern.

Der Source – der Anschluss, durch den Strom in den Transistor fließt – ist typischerweise mit einer Spannungsquelle wie einer Batterie oder einem Netzteil verbunden und liefert den Strom, der zum Betrieb des Transistors nötig ist.

Drain:

Der Drain ist der Ausgangsanschluss des FET-Kompressors und wird mit dem Ausgang des Geräts verbunden. Der Drain empfängt das vom FET verarbeitete Audiosignal und sendet es zur nächsten Stufe in der Audiokette weiter.

Er ist typischerweise mit einer Last wie einem Lautsprecher oder einem Verstärker verbunden und empfängt den Strom vom Transistor.

Gate:

Das Gate ist der Steueranschluss des FET-Kompressors und steuert den Stromfluss durch das Bauteil. Das Gate ist mit einer Steuerspannung verbunden, die den Widerstand des FET anpasst und damit das Maß an Pegelreduktion, das auf das Audiosignal angewendet wird.

Es ist für den Stromfluss zwischen Source und Drain verantwortlich. Wird eine Spannung am Gate angelegt, entsteht ein elektrisches Feld, das den Widerstand des Transistors moduliert und so den Stromfluss steuerbar macht.

Body:

Der Body des Transistors ist der Teil des Bauteils, der Source und Drain umgibt. Er ist das Substrat, auf dem Source, Drain und Gate aufgebaut sind. Meist besteht er aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial und dient als Stromleiter zwischen Source und Drain.

Der Body ist außerdem mit einer Spannungsquelle verbunden, die den Widerstand des FET und das Maß an Pegelreduktion steuert, das auf das Audiosignal angewandt wird.

Wie tragen die Komponenten zur FET-Kompression bei?

Es beginnt damit, dass das Audiosignal am Source-Anschluss des FET angelegt wird. Dieses Signal wird dann über den Body des FET zum Drain-Anschluss übertragen, bevor es zur nächsten Stufe in der Audiokette weitergeleitet wird. Der Stromfluss durch den FET ist jedoch nicht konstant – er wird von der Spannung gesteuert, die am Gate-Anschluss anliegt.

Wenn die Spannung am Gate-Anschluss niedrig ist, ist der Widerstand des FET hoch, wodurch der Stromfluss durch das Bauteil begrenzt wird. Da der FET effektiv als Spannungsteiler arbeitet, wird der Pegel des Audiosignals reduziert.

Der Widerstand des FET sinkt, wenn die am Gate-Anschluss angelegte Spannung steigt und der Stromfluss durch das Bauteil zunimmt. Dadurch lässt der FET mehr vom Audiosignal durch, und der Audiosignal-Pegel steigt.

In Reaktion auf den Pegel des Audiosignals passt der FET-Kompressor kontinuierlich die am Gate-Anschluss angelegte Spannung an. Wenn das Audiosignal einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, steigt die Spannung am Gate-Anschluss, der Widerstand des FET sinkt und mehr vom Audiosignal kann durchfließen.

Wenn das Audiosignal unter den Schwellenwert fällt, wird die am Gate-Anschluss angelegte Spannung reduziert, der Widerstand des FET steigt und der Audiosignal-Pegel sinkt.

Was läuft im Inneren eines FET-Kompressors ab? Wie funktioniert die FET-Schaltung?

Da das FET-Design des 1176 so bekannt und gut dokumentiert ist, nutzen wir seine FET-Schaltung als Grundlage, um die inneren Abläufe eines FET-Kompressors zu erläutern.

Stromversorgung: Der Strom fließt aus der Steckdose in einen großen Netztransformator. Von einem Netzschalter wird er dann zur Hauptplatine geleitet. Eine Zenerdiode (Durchbruchdiode) auf der Platine dient als Hauptspannungsschiene und hält die Spannung bei 30 Volt.

Es gibt eine kleinere Hilfs-Zenerdiode bei -10 DC, die als Referenz für den Gain-Reduction-Teil dient. Außerdem gibt es einige Kondensatoren, die als Rauschfilter für die Stromversorgung und als Stromspeicher fungieren.

Eingangstransformator: Das Audiosignal fließt durch den Input-Abschwächer zum symmetrischen Eingangstransformator. Du kannst die Lautstärke am Eingangs-Abschwächer ändern, bevor sie zum Transformator gelangt. Von dort senkt der Transformator das Signal ab, bevor es zur Verstärkungsregelung zum FET gelangt.

Klasse-A-Signal-Preamp: Der Klasse-A-Signal-Preamp liefert 26 dB Verstärkung und ermöglicht es den Transistoren, ihre nichtlinearen Eigenschaften zu zeigen – entscheidend für die Klangfärbung während der Kompression.

Output-Regler: Das Signal wird nun zu einem passiven Abschwächer geleitet – dem Output-Regler. Von dort geht es zu einem Signal-Line-Verstärker, einem diskreten Klasse-A-Stufen-Verstärker.

Sidechain: Auf der Platine als „Gain Reduction Control Amp" bezeichnet, ist die Sidechain-Sektion der Ort, an dem die Steuerspannung des FET erzeugt und gesteuert wird. Die Sidechain beherbergt auch die Ratio-, Attack- und Release-Regler.

Wie im Blockdiagramm unten zu sehen, hat das Signal, das vom Signal-Preamp zum Output-Regler fließt, einen Hilfsweg, an dem die Sidechain abgreift.

Feedback-Style-Kompression:

Es mag verwirrend und kontraintuitiv klingen, aber die Sidechain empfängt das Signal nach dem FET und führt dieses Signal zum FET zurück. Im Grunde macht die Sidechain also zwei Dinge gleichzeitig.

Die Sidechain überwacht, was der FET tut. Basierend darauf, was der FET gerade getan hat, nutzt sie diese Information gleichzeitig als Feedback, um dem FET zu sagen, was er als Nächstes tun soll. Die Sidechain sendet also Befehle und reagiert gleichzeitig auf den FET.

Dieses Prinzip ist extrem wichtig für den Klang des Kompressors, und Kompressoren, die es verwenden, werden als „Feedback-Style-Kompressoren" bezeichnet.

Falls du interessiert bist, kannst du lernen, einen DIY-1176-FET-Kompressor zu bauen hier.

Spannungsteiler: Ein Spannungsteiler teilt und reduziert die Spannung in bestimmten gewünschten Bruchteilen der Gesamtspannung, die zwischen seinen beiden Widerständen angelegt wird. Der FET in unserem Kompressor ist ein Teil eines Spannungsteilers und ersetzt im Grunde R2.

Falls du interessiert bist, findest du weitere Informationen zu Spannungsteilern hier.

Gain-Control-FET: Hier haben wir eine Drei-Pin-Konfiguration mit Gate, Source und Drain. Der Drain-Source-Widerstand ist generell ziemlich hoch, und manchmal gibt es keine Pegelreduktion, wenn R2 unendlich ist. Aber wenn du DC-Spannung am Gate anlegst, kannst du den Widerstand bei R2 verringern, was wiederum die Spannung bei R1 senkt. Statt eines Lautstärkereglers haben wir also im Grunde eine DC-Spannungssteuerung. Um den Signalfluss besser zu verstehen, schauen wir uns an, woher die DC-Spannung kommt.

Sidechain: Diese DC-Spannung wird von der Sidechain gespeist. Die Sidechain greift das Signal nach der Preamp-Sektion ab. Die Sidechain legt die Ratio fest und setzt Attack und Release, während sie das Signal in DC umwandelt. Sie sendet es dann als Steuerspannung zurück zum FET. Die eingehende Spannung sendet Signale an den FET und ermöglicht ihm, die gewünschte Pegelreduktion einzustellen.

Ratio: Die Ratio-Regelung ist einer der interessantesten Aspekte des FET-Designs, und ihr Verständnis ist entscheidend, um zu verstehen, wie sein charakteristischer Klang entsteht. Im Grunde empfängt der FET keine Informationen auf logarithmische Weise. Wir Menschen nehmen Lautstärke jedoch logarithmisch wahr. Beispielsweise klingt eine Verdopplung der Spannung für uns nicht doppelt so laut. Wir bemerken nur den Dezibel-Anstieg von 6 dB.

Zum Beispiel: Unser Eingangsaudio und der Schwellenwert kommen im Intro eines Songs mit 2 Volt in den FET. Wenn die Strophe mit 4 Volt einsetzt, beginnt der Kompressor zu komprimieren und wir nehmen einen Anstieg von 6 dB wahr.

Wenn jetzt ein energiegeladener Chorus mit 8 Volt hereinkommt, hören wir wieder einen Anstieg von 6 dB. Während es für uns nur ein Boost von 6 dB ist, ist die Spannung für den FET weit über den Schwellenwert gestiegen. Setzt du diesen Prozess fort, wächst die Differenz weiter, bis du 20 dB erreichst. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung 100-mal höher als die anfängliche Spannung.

Der FET sieht das nicht als einen Anstieg von 20 dB. Er sieht es als 100-fache DC-Spannung im Vergleich zum anfänglichen Pegel.

Die Ratio im FET ist also vom Input abhängig. Du kannst mit den Ratio-Schaltern keine einzelne Ratio festlegen. Das allein ist bereits maßgeblich dafür, wie der Sound der FET-Kompression geformt wird.

In erster Linie steuert die Ratio den AC-Schwellenwert – also den Pegel des Signals, das in die Sidechain eintritt – und den DC-Schwellenwert, wo die Gleichrichterdioden beginnen, DC zu den Transistoren zu übertragen.

Wie klingt ein FET-Kompressor?

Wie macht nichtlineare Verzerrung einen FET-Kompressor klanglich einzigartig?

Die nichtlineare harmonische Verzerrung von FET-Kompressoren verleiht ihnen ihren einzigartigen Klang. FETs (Feldeffekttransistoren) sind dafür bekannt, Verzerrungen zu erzeugen, wenn sie hart angefahren werden – und genau das verleiht FET-Kompressoren ihren charakteristischen Sound.

In einem FET-Kompressor bezieht sich die nichtlineare Strom-Topologie auf die Art und Weise, wie der FET-Transistor zur Signalsteuerung eingesetzt wird. Wenn das Signal unter dem Schwellenwert liegt, agiert der FET als linearer Verstärker und lässt das Signal ohne Verzerrung durch.

Wenn das Signal jedoch den Schwellenwert überschreitet, gerät der FET in Sättigung und beginnt, das Signal zu verzerren. Diese Verzerrung verleiht FET-Kompressoren ihren einzigartigen Klang.

Die nichtlineare Strom-Topologie in einem FET-Kompressor wird durch eine Spannungsteiler-Schaltung erreicht, die die Gate-Spannung des FET steuert. Dadurch kann der FET hart angefahren werden und die gewünschte Verzerrung entsteht.

Die Menge an Verzerrung lässt sich durch Anpassung der Ratio-Einstellungen am Kompressor steuern. Obwohl die Threshold-Einstellung bei einem FET-Kompressor generell fest ist, hängt sie von den Änderungen der Ratio ab.

Szenarien, in denen FET-Kompression nützlich ist

Da FET-Kompressoren wie der UA 1176 seit Jahrzehnten auf einigen der besten Produktionen eingesetzt werden, gibt es eine Reihe von Standard-Einstellungen, die Engineers und Producer als Ausgangspunkt nutzen.

Wir haben die häufig genutzten Einstellungen am 1176-Kompressor samt ihrer branchenüblichen Bezeichnungen aufgelistet. Diese Einstellungen können auf jeder 1176-artigen Hardware oder Emulations-Plugins verwendet werden.

Schnelle Tipps für die besten Einstellungen an deinem FET-Kompressor

Wir haben den Unterschied zwischen 4:1 und ALL im Drum-Track unten demonstriert. Beachte, wie Kick und Snare im ALL-Modus prägnanter sind. Beachte, wie die Kick im Mix nach vorn tritt. Genauso würden Vocals in einem dichten Mix reagieren.

Du kannst diesen Trick also nutzen, um jedes Element hervorzuheben, das mehr Aufmerksamkeit braucht.

4:1 Ratio

ALL Buttons In

Attitude mit Verzerrung hinzufügen:

• Dieser Trick stammt aus der Ära, als Overdrive als erwünschter Sound erkannt wurde – statt als Anomalie. Er folgt im Grunde der Philosophie „Mehr ist mehr!".
• Stelle Release und Attack auf ihre schnellsten Werte von 7. (Denk daran, dass die 1176-Regler auf Geschwindigkeit basieren und umgekehrt funktionieren. Wenn du den Regler auf 7 drehst, erhältst du den schnellsten Attack und das schnellste Release. Wenn du ihn auf 1 stellst, erhältst du den langsamsten Attack und das langsamste Release.

• Wenn du ihn auf 7 stellst, werden Attack- und Release-Zeiten so schnell, dass die kleinen auftretenden Schwankungen wie Verzerrung klingen.
• Füge den ALL-Buttons-Modus für eine ausgeprägtere Kompressions-Verzerrung hinzu.
• Nutze das auf deinem Bass oder im Vocal-Chorus, wenn der Sänger sich streckt, um eine hohe Note zu treffen. Die Verzerrung färbt die Stimme so, dass sie dem Sound Attitude und Charakter verleiht.

Jetzt tauchen wir tiefer in die Nutzung des FET-Kompressors auf Piano, Gitarre und Vocals ein – mit dedizierten Vorher-Nachher-Klangbeispielen.

Piano:

Wir versuchen, den Ausklang in diesem langsamen Klavierstück weicher und besser hörbar zu machen und ihm einen introspektiveren Klang zu verleihen. Diese Technik kann bei Lo-Fi-, Klassik- und Jazz-Piano-Settings großartig funktionieren. Wir haben die Ratio auf 4:1 gestellt. Im Waves CLA-76 bedeutet das, dass die 4:1-Ratio alle Transienten beeinflusst, die -18 dBFS überschreiten.

Da wir einen introspektiven Klavierklang anstreben, werden wir die Elemente, die im Weg stehen, weicher machen. Die 16tel-Noten, gefolgt von den Pausen, haben scharfe Transienten, die geglättet werden müssen.

Piano (DRY)

Piano (WET)

Wir stellen den inhärent schnellen Attack des FET-Kompressors auf 6. Wenn wir die Release-Zeit auf 7 am Regler oder 50 ms stellen, erhalten wir das schnellstmögliche Release. Wir haben das Brummen auf 60 Hz gestellt, das nach den originalen Hardware-Einheiten modelliert ist.

Wie du im Klangbeispiel hören kannst, fügt die FET-Kompression des 1176 subtile Verzerrung hinzu, während sie die Noten länger ausklingen lässt. Du kannst den analogen Charakter erkennen, wenn du dich auf die Bassnoten konzentrierst.

Die ultraschnelle Attack-Zeit des FET ist für solche Fälle bestens geeignet. Wir haben den Input-Gain hier auf -12 dB gefahren. Du kannst bescheidener sein, wenn dir die Kompression zu farbig ist.

Gitarre:

In diesem Gitarren-Beispiel möchten wir einige der spitzen Transienten reduzieren und das Sustain verlängern, sodass es bis zum nächsten Akkordwechsel reicht.

Bei Gitarren stößt du ziemlich oft auf dieses Problem. Da sie ein sehr dynamisches Instrument ist, ist es manchmal schwierig, die Gitarre in ihrer Gesamtheit in einen Mix einzufügen. In solchen Momenten wird ein FET-Kompressor-Plugin unschätzbar wertvoll.

Da der Blacky wärmer ist als der Bluey, haben wir hier den Blacky gewählt, um die Höhen weicher zu machen, wenn die Akkorde angeschlagen werden. Wir haben außerdem den Input ganz bis auf -3 dB gefahren, um mehr Signal einzuspeisen, und die Ratio auf 20:1 gestellt. Die 20:1-Ratio gibt uns einen Schwellenwert von -12 dBFS.

Wir haben zwar zunächst mit einer ultraschnellen Attack-Zeit begonnen, aber schnell gemerkt, wie der schnelle Attack die lebendige Dynamik wegwischt. Während es beim Piano funktionierte, nimmt der schnelle Attack dieser Gitarrenaufnahme das Leben.

Also haben wir den Attack auf 3 heruntergedreht, wo die Knackigkeit des Gitarrenanschlags erhalten bleibt, die Spitzen aber gerade genug abgemildert werden, um sich in die anderen Instrumente einzufügen.

Gitarre (DRY)

Gitarre (WET)

Da langsamere Release-Zeiten die Gitarre betäubten, haben wir uns für die schnellste Release-Zeit von 50 Mikrosekunden entschieden, indem wir sie auf 7 gestellt haben. Obwohl der Unterschied winzig ist, haben wir uns für das 60-Hz-Brummen statt 50 Hz entschieden, da es half, dass der Bass sich gut mit dem Akkordwechsel bewegte.

Obwohl der CLA76 etwas Verzerrung hinzufügte, war unser Ziel, den Spitzen Wärme zu verleihen und die Gitarren mit den anderen Instrumenten verschmelzen zu lassen. Diese Technik kann ziemlich nützlich sein, wenn du mit Funk-, R&B- und Reggae-Gitarren arbeitest.

Vocals:

Du kannst den Attack auf 5 und das Release auf 3 stellen und so ein V-förmiges Diagramm erzeugen. Das ist ein gängiger Trick, den viele Engineers nutzen, um graduell aus dem langsamen Release herauszukommen. Aber die Vocals verlieren bei dieser Technik nach und nach den Fokus. Das funktioniert super, wenn ein anderes Instrument ebenfalls eine Gegenmelodie spielt, da die primären Vocals ein- und austreten können.

Vocals (DRY)

Vocals (WET)

Wir haben hier nicht zu dieser Technik gegriffen. Unsere Vocal-Phrase im 4/4-Takt ist in zwei deutliche Teile unterteilt – eine punktierte Viertelnote gefolgt von einer Achtelnote + Halbnote. Unsere luftigen Vocals würden also bei den Rhythmuswechseln den Fokus verlieren, wenn wir das schnelle Release loslassen würden.

Wir wollten, dass unsere atmosphärischen Vocals jederzeit präsent bleiben. Deshalb haben wir beschlossen, die Release-Zeit bei 7 zu belassen. Da der 1176 eine ultraschnelle Attack-Zeit hat, klingt er selbst bei 1 nicht unkomprimiert.

Wir haben außerdem eine weitere Kopie der Vocals geschickt, um allein die Preamp-Sektion zu durchlaufen. Durch Aktivieren des „Comp Off"-Modus haben wir den Kompressor umgangen und unser Signal ist durch das FET-Gain-Reduction-Element des CLA76 gelaufen, was uns eine charakteristische FET-Verzerrung gab.

Indem wir diese verzerrte Kopie zusammen mit den original komprimierten Vocals mit einem Lautstärke-Fader-Verhältnis von 1:3 gemischt haben, haben wir einen guten Sweet Spot gefunden, in dem die Vocals liegen können. Ignoriere die Kompression und versuche, auf die subtile Verzerrung im zweiten Audiobeispiel zu hören.

Neben den Vocals haben wir einen CLA76 Blacky auf den Gitarren- und Bass-Tracks verwendet. Wir haben außerdem einen Elephant (Large Wooden Room) Reverb zusammen mit einem Blacky auf den Gruppenbus gelegt. Während Gitarre und Bass eine Ratio von 4:1 nutzten, haben wir den Gruppenbus mit einer Ratio von 8:1 komprimiert, um alles zusammenzubringen.

Beispiele beliebter FET-Kompressoren:

Hier ist eine kurze Liste der drei Top-FET-Kompressoren, die von Toningenieuren und Musikern gleichermaßen geliebt und genutzt werden:

1. UAD 1176LN Rev E
2. Softube Drawmer 1973
3. Pulsar 1178

1. UAD 1176LN Rev E:

2. Softube Drawmer 1973:

Hardware: Drawmer 1973 Multiband FET Stereo Compressor · Plugin-Emulation: Drawmer 1973 Multi-Band Compressor

3. Pulsar 1178:

Hardware: Urei 1178 Stereo Peak Limiter · Plugin-Emulation: Pulsar Audio 1178 FET Compressor

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