Ein PT2399 Delay nutzt ein Echo- und Delay-IC, um ein Audiosignal zeitlich zu verzögern und so Effekte wie räumliche Tiefe oder Echo zu erzeugen. In diesem Praxisprojekt wird gezeigt, wie ein Mono-Signal aus einem Keyboard mit dem PT2399 in ein stereoähnlich verzögertes Signal verwandelt wird. Das geht auch mit einer einfachen Schaltung und minimalem Bauteileaufwand. Dieser Artikel ist kein generisches Tutorial, sondern basiert auf meinem eigenen Aufbau, Messungen und realen Klangergebnissen. Zunächst aber zum eigentlichen Grund für dieses Projekt.
Viele kleine Keyboards, Soundmodule oder einfache Audioquellen haben eines gemeinsam:
Sie liefern nur ein Monosignal. Das gilt auch für günstige Einsteiger-Keyboards wie das Startone BK-37. Es ist ein sehr einfaches Keyboard, hat aber einige gute Sounds, außerdem MIDI in und out über einen USB-Anschluss.
Für sich genommen ist das reine Monosignal zwar kein Nachteil, in der Praxis wirkt ein solches Signal aber oft sehr „mittig“ und flach, besonders dann, wenn es über zwei Lautsprecher oder einen Kopfhörer wiedergegeben wird. In Stereo (oder zumindest mit einem stereoähnlichen Effekt) klingt es einfach besser.
Gerade bei kleinen Keyboards oder Synths kann ein solches Mini-Delay erstaunlich viel aus dem Klangbild herausholen. Dieses Projekt ist ideal für alle, die aus einfachen Audioquellen mehr Räumlichkeit herausholen möchten, am besten ohne DSPs, Software oder teure Hardware.
Delay und Stereo-Effekt mit einfachen Mitteln umsetzen
Genau hier setzt dieses Projekt an. Ziel war es, aus einem einzelnen Monoausgang ein stereoähnliches Klangbild zu erzeugen, ohne echtes Echo oder Hall hinzuzufügen. Stattdessen kommt ein sehr kurzes Delay zum Einsatz, das nur auf einen der beiden Kanäle gelegt wird.
Das Ergebnis ist ein sogenannter Pseudo-Stereo-Effekt, der sich an dem orientiert, was man als Haas-Effekt kennt: Zwei identische Signale, minimal zeitlich gegeneinander verschoben, werden vom Gehör als räumlich breiter wahrgenommen.
Ein Delay ist eine zeitliche Verzögerung eines Audiosignals: Das Eingangssignal wird kurz gespeichert und leicht versetzt wieder ausgegeben. Je nach Dauer entsteht ein gewisser räumlicher Effekt, der einem Stereosignal ähnlich ist, zumindest ähnlich klingt. Ein Echo dagegen ist die hörbare Wiederholung eines Signals mit deutlich längerer Verzögerung. das ist vergleichbar mit dem Zuruf in einer großen Halle. Delay kann also unauffällig verbreitern, während Echo als klar getrennte Wiederholung wahrgenommen wird. Das IC PT2399 kann beides. Hier wird es aber als Delay verwendet.
Als Herzstück der Schaltung dient dabei der PT2399, ein seit vielen Jahren bewährtes Spezial-IC für Delay- und Echo-Anwendungen. Es eignet sich gut für ein PT2399 Delay.
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Warum der PT2399 für ein Stereo-Delay ideal geeignet ist
Die integrerte Schaltung PT2399 ist kein reiner Analogbaustein, sondern intern ein hybrides System. Das anliegende Audiosignal wird zunächst analog gefiltert, anschließend digitalisiert, in einem internen Speicher verzögert und danach wieder in ein analoges Signal zurückgewandelt. Genau dieser Aufbau macht den Baustein so interessant für kompakte Effekt-Schaltungen. Es sind nur relativ wenige externe Bauteile notwendig, was mir meist sehr entgegenkommt.
Laut Datenblatt handelt es sich um einen Echo-Prozessor mit internem A/D- und D/A-Wandler sowie einem integrierten RAM von 44 kBit. Die Verzögerungszeit wird nicht per Software, sondern über einen externen Widerstand eingestellt, der die interne VCO-Frequenz bestimmt. Je kleiner dieser Widerstand, desto kürzer die Delay-Zeit und desto geringer auch Verzerrungen und Artefakte.
Für klassische Echo-Effekte werden häufig relativ große Widerstandswerte eingesetzt, die zu Verzögerungen im Bereich von mehreren hundert Millisekunden führen. Für dieses Projekt war jedoch genau das Gegenteil gewünscht: Eine nur sehr kurze zeitliche Verzögerung, gerade lang genug, um räumliche Breite zu erzeugen, aber zu kurz, um als Echo wahrgenommen zu werden.
Idee für das PT2399 Delay: Mono rein, Stereo raus
Das Grundprinzip des Aufbaus ist einfach:
Das Original-Mono-Signal wird aufgeteilt. Ein Zweig bleibt unverändert und geht direkt auf einen Ausgang. Der zweite Zweig wird durch die PT2399-Delay-Schaltung geführt und leicht verzögert ausgegeben.
Beide Signale werden anschließend getrennt auf den linken und rechten Kanal gelegt. In meinem Aufbau habe ich bewusst auf eine Mischung von Original- und Delay-Signal verzichtet. Stattdessen ist der verzögerte Ausgang ein eigenständiger Kanal. Dadurch bleibt der Effekt sehr klar und gut kontrollierbar.
Als Signalquelle sollte der Mono-Ausgang des Startone BK-37 zum Einsatz kommen. Vorher habe ich die Schaltung mit einem einfachen MP3-Player getestet, bei dem nur ein Kanal genutzt wurde. Das funktionierte bei einem Probeaufbau auf dem Steckboard sehr gut. Das Ausgangssignal klang wie ein Stereosignal, und genau das wollte ich erreichen. Auch am Monoausgang des Keyboards habe ich die Schaltung erfolgreich getestet.
Orientierung am Datenblatt, aber vereinfacht für den Praxisaufbau
Das Datenblatt des PT2399 enthält mehrere Beispielschaltungen, unter anderem für Echo- und Surround-Anwendungen. Für dieses Projekt habe ich mich an der Delay- bzw. Surround-Variante orientiert, sie jedoch bewusst vereinfacht und an meine Anforderungen angepasst.
Die grundsätzliche Struktur blieb erhalten:
Am Eingang befindet sich eine einfache RC-Kombination zur Pegelanpassung und Entkopplung.
Im IC selbst übernehmen interne Operationsverstärker, Tiefpassfilter und die digitale Delay-Stufe die eigentliche Signalverarbeitung. Am Ausgang folgt erneut eine einfache Filter- und Koppelkondensator-Stufe.
Nicht übernommen habe ich alles, was für längere Echo-Ketten, Feedback-Schleifen oder Klangverfärbungen gedacht ist. Der Fokus lag ausschließlich auf einem sauberen, kurzen Delay mit möglichst wenig Einfluss auf den Klangcharakter.
Außerdem wollte ich die Schaltung so einfach wie möglich aufbauen.
Die Wahl des Delay-Widerstands: bewusst am unteren Limit
Ein zentraler Punkt bei jeder PT2399-Schaltung ist der Widerstand am VCO-Pin 6 (im Schaltbild unten der Widerstand R8 mit einem Kiloohm). Dieser bestimmt direkt die interne Taktfrequenz und damit die Delay-Zeit.
Laut Datenblatt wird davon abgeraten, den Widerstand unter einem Kiloohm zu wählen, da es sonst zu Problemen kommen kann. Gleichzeitig liefert genau dieser Bereich die kürzesten Delay-Zeiten mit den geringsten Verzerrungen.
Ich habe mich daher bewusst für 1 Kiloohm entschieden, also den Minimalwert innerhalb der empfohlenen Grenzen. Das resultierende Delay liegt im Bereich weniger Dutzend Millisekunden. Subjektiv ist kein Echo wahrnehmbar, stattdessen entsteht im Zusammenspiel mit dem unverzögerten Signal ein deutlich breiteres Klangbild, das besonders bei Orgel-Sounds und einfachen Pads sehr angenehm wirkt.
Wer experimentieren möchte, kann diesen Widerstand auch problemlos erhöhen oder den festen Widerstand durch ein Poti ersetzen. Schon kleine Änderungen machen sich hörbar bemerkbar. Für das hier beschriebene Ziel, nämlich Stereo-Breite statt Echo, ist der untere Bereich jedoch ideal. Ich habe es deshalb bei einem Widerstand mit einem Kiloohm belassen. Hier ist die vereinfachte Schaltung zu sehen.
Aufbau auf dem Steckboard – Testen vor dem Löten
Bevor ich zur Lochrasterplatine gegriffen habe, entstand der erste Aufbau komplett auf einem Steckboard. Das hatte mehrere Vorteile.
Zum einen ließ sich der Signalfluss schnell überprüfen und anpassen. Gerade bei Audio-Schaltungen ist es hilfreich, Bauteilwerte ausprobieren zu können, ohne sofort alles fest verlöten zu müssen. Zum anderen konnte ich auf diese Weise sicherstellen, dass das Zusammenspiel mit dem Keyboard-Ausgang sauber funktioniert und keine Übersteuerungen oder Störgeräusche auftraten.
In dieser Phase habe ich unter anderem fogende Dinge getestet:
– Ich habe unterschiedliche Eingangskondensatoren ausprobiert.
– EBenfalls habe ich Tests mit leicht variierenden Widerstandswerten am Eingang durchgeführt.
– Außerdem wichtig war mir das Verhalten der Schaltung bei verschiedenen Signalpegeln (auch direkt am Kopfhörerausgang des MP3-Players und Keyboards.
Gerade der Ausgangspegel des PT2399 ist begrenzt. Das Datenblatt nennt etwa 1 bis 1,5 Vrms als Maximalwert. Für Line-Pegel-Anwendungen ist das in der Regel ausreichend, dennoch lohnt es sich, hier aufmerksam zu sein und gegebenenfalls mit einem nachfolgenden Verstärker zu arbeiten, falls mehr an Ausgangspegel benötigt wird.
Spannungsversorgung: 5 Volt sind Pflicht
Der PT2399 arbeitet mit einer Versorgungsspannung von 5 Volt. In meinem Fall konnte diese direkt aus dem Keyboard gewonnen werden, was den Aufbau besonders kompakt gemacht hat.
Alternativ bietet sich ein klassischer 7805-Spannungsregler an, gespeist aus einer höheren Gleichspannung. Wichtig ist in jedem Fall eine saubere Entkopplung. Der PT2399 enthält digitale Schaltungsteile, die bei unzureichender Siebung schnell hörbare Störungen verursachen können.
Ich habe daher nahe am IC Keramik- als auch Elektrolytkondensatoren eingesetzt, wie es auch im Datenblatt zu sehen ist. Das zahlt sich aus: Die Schaltung läuft stabil, rauscht wenig und zeigt kein auffälliges Brummen.
Umsetzung auf Lochraster, kompakt und übersichtlich
Nachdem die Funktion auf dem Steckboard sichergestellt war, folgte der Aufbau auf Lochrasterplatine. Der PT2399 selbst wurde in einem Sockel eingesetzt. Das erleichtert den Aufbau und schützt den Baustein vor Hitze beim Löten und erlaubt einen späteren Austausch, falls notwendig.
Klangeindruck und Praxiserfahrung
Der fertige Aufbau liefert genau das gewünschte Ergebnis. Das ursprüngliche Monosignal bleibt so wie es ist, während der verzögerte Kanal dem Klang eine räumliche Tiefe verleiht, die man von einfachen Monoquellen sonst nicht kennt.
Besonders auffällig ist der Effekt bei Kopfhörern, aber auch über zwei Lautsprecher wirkt das Signal deutlich breiter und angenehmer. Besonders bei einigen der Synth- und Strings-Sounds ergibt sich ein sehr beeindruckender Klang, den man einem solch einfachen und günstigen Keyboard wie dem Startone BK-37 sonst gar nicht zutrauen würde.
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Im Vergleich zu einfachen Chorus-Schaltungen bleibt der Klangcharakter weitgehend unverändert. Es gibt keine Modulation, kein „Schwabbeln“, sondern lediglich eine zeitliche Verschiebung.
Ein Chorus-Effekt entsteht, indem man eine leicht verzögerte Kopie des Originals mit einer subtilen Modulation der Zeitbasis mischt. Dadurch schwankt die Verzögerung ständig ein wenig, was den Klang voller, schwebender und breiter macht, ähnlich wie mehrere gleichzeitig spielende Instrumente, die minimal auseinanderdriften. Im Unterschied dazu arbeitet ein Delay ohne Modulation. Die Verzögerungszeit ist fest und konstant. Ein Delay erzeugt daher keine Schwebungen oder Tonhöhenschwankungen, sondern lediglich eine zeitlich versetzte Kopie des Signals. Das kann von subtiler Stereo-Breite bis hin zu einem klar hörbaren Echo reichen.
Übertragbarkeit auf andere Anwendungen
Dieses PT2399-Delay eignet sich nicht nur für das hier beschriebene Keyboard. Prinzipiell lässt sich jede Mono-Audioquelle damit aufwerten:
– kleine Synthesizer und Keyboards wie meins
– Drum-Maschinen mit Mono-Out (aber hier nur mit minimaler Verzögerung)
– Effektgeräte für mehrere Eingangsquellen
– einfache Mediaplayer mit Monoausgang
Gerade in DIY-Projekten ist der PT2399 ein dankbarer Baustein, weil er mit wenigen externen Komponenten auskommt und dennoch reproduzierbare Ergebnisse liefert.
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Einfacher Aufbau mit großer Wirkung
Der PT2399 wird oft mit Echo-Effekten in Verbindung gebracht. Dieses Projekt zeigt, dass er auch für Delay Anwendungen hervorragend geeignet ist. Mit minimalem Aufwand lässt sich aus einem Mono-Signal ein überzeugender Stereo-Pseudo-Effekt erzeugen, der den Klang deutlich aufwertet, ohne ihn zu sehr zu verfälschen.
Unterschied Delay und Echo mit dem PT2399
Für ein typisches Echo wird das verzögerte Signal einfach wieder mit dem Original gemischt. Dadurch hört man eine klare Wiederholung – so, als würde der Ton kurz später noch einmal aus der Ferne kommen. Wenn man zusätzlich eine Feedback-Schleife nutzt, in der ein Teil des verzögerten Signals wieder in den Eingang zurückgeführt wird, entstehen mehrere hintereinander folgende Wiederholungen. Wie lang diese Verzögerung ist und wie weit die „Echos“ auseinanderliegen, bestimmt allein der Widerstand am VCO-Pin: Je höher sein Wert, desto länger speichert der PT2399 das Signal – und desto deutlicher wird das Echo.
Der Aufbau ist überschaubar, gut dokumentiert und lässt sich problemlos an eigene Anforderungen anpassen. Wer ein kleines Keyboard oder eine andere Mono-Quelle besitzt und nach einer eleganten Lösung für mehr Räumlichkeit sucht, für den ist das PT2399 Delay eine Option. Manchmal reicht eine winzige Zeitverzögerung aus, um einem Signal ganz neue Tiefe zu verleihen. Hier eine kurze Klangprobe, wie es sich anhört.
Mehr zum Thema Keyboards und Orgeln finden Sie hier.
Die folgenden Bilder zeigen den EInbau der Schaltung auf einer Lochrasterplatine in das Keyboard Startone BK-37.
Hier ist das Keyboard mit probeweise angeschlossener Platine mit dem Delay zu sehen. Zuerst klang das Ausgangssignal noch stark verzerrt und war nicht brauchbar. Aber mehr zum Anschluss an das Keyboard im nächsten Abschnitt.
Für den Einbau des Delay ins Keyboard BK-37 wurde ein Kanal am Kopfhörerausgang des Keyboards unterbrochen. Dann wurde der Monoausgang des Verstärkers durch die PT2399-Schaltung geleitet und an den Kopfhörer ausgegeben. Dazu habe ich zwischen dem Ausgang des Keyboards und den Eingang der Delay-Schaltung einen zusätzlichen Widerstand mit 2,2 Kiloohm eingebaut, da das Signal sonst verzerrte.
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Hier finden Sie das Datenblatt zum PT2399.
