De schakeling versterkt het microfoonsignaal tot LINE niveau (ingangsspanning van een versterker) maar er is ook een begrenzing van het niveau.

De ingangsweerstand moet aangepast worden aan de impedantie van de microfoon, maar de instelling is niet kritisch. Meet de ohmse weerstand van de dynamische microfoon, vermenigvuldig de waarde met 10 en je hebt de weerstandswaarde. Je kan ook gewoon de aangehaalde waarde gebruiken, zeer veel verschil maakt het niet uit voor een schakeling die als microfoonbegrenzer gebruikt wordt.

De voeding bedraagt 15V, de spanning moet niet gestabiliseerd zijn maar een goede filtering is nodig om de rimpel te onderdrukken. Wordt de spanning uit een apparaat gehaald, dan is een spanningsregelaar van het type 7815 aangewezen.

De schakeling wordt best in een metalen gehuizing geplaatst. Indien de schakeling in de buurt van een zender gebruikt wordt moet de ingang, de uitgang en de voeding uitgerust worden met kleine HF filters om te vermijden dat het radiofrekwent signaal in de voorversterker dringt. De schakeling kan in een versterker ingebouwd worden, maar een aparte metalen behuizing is hier ook nog aangeraden. De microfoonkabel moet van goede kwaliteit zijn.

Het is mogelijk verschillende op amps te gebruiken, als ze geschikt zijn voor audiotoepassingen (microfoonsignaal). De versterker is een heel gewone versterkerschakeling. Het signaal dat de begrenzer zal sturen wordt op de uitgang afgetapt. De BC558C komt in geleiding bij negatieve spanningen groter dan 0.65V. De condensator van 4.7µF wordt dan opgeladen zodat de mosfet 2N6660 meer en meer in geleiding komt. Het ingangssignaal wordt daardoor gedempt, zodat de totale versterking afneemt.

De instellingen zijn eenvoudig: zet de trimmer van 100k zodanig dat de BC558 de maximale spanning op zijn base krijgt. Regel dan het volume met de potentiometer op de uitgang (dit kan evengoed de potentiometer van de versterker zijn). Indien de compressie te vroeg in werking treed waardoor de maximale sterkte niet bereikt kan worden, dan kan de trimmer wat teruggedraaid worden. De weerstanden die de attack en release tijd bepalen kunnen ook aangepast worden aan de toepassing. De waarden die hier aangegeven zijn, zijn voor een microfoonvoorversterker die de modulator van een radiozender stuurt.

De schakeling is ontworpen voor ingangssignalen op microfoonniveau. Indien de begrenzer gebruikt moet worden om een hoog niveau bron te beperken moet het signaal eerst verzwakt worden door een spanningsdeler (weerstand van 1M en 10k). De vervorming stijgt sterk als de versterker gevoed wordt met een bron die een hoge spanning levert (CD speler of MP-3 speler): de begrenzer werkt dan permanent.

Bij het ingschakelen werkt de schakeling op maximale versterking. Is dat niet gewenst, dan kan de elko van 4.7µF vervangen worden door één van 2.2µF en er komt een extra elko van dezelfde waarde volgens de rode lijn. Bij het inschakelen van de voedingsspanning werkt de schakeling met een verlaagde gain.

Begrenzer of compressor?

Voor omroeptoepassingen moet de begrenzer enkel werken bij de sterkste geluidspieken, om oversturing tegen te gaan. De werking van een begrenzer is niet aangeraden bij radio-omroep, na een paar minuten werkt het echt storend. De carrier controlled modulation die algemeen toegepast wordt bij omroepzenders veroorzaakt ook een eigen vervorming (in de ontvanger zelf, door de werking van de AVR), en beide signaalvervormingen worden op den duur echt storend.

Een compressor werkt meer geleidelijk. De schakeling begint eerder te werken, bijvoorbeeld bij een signaalsterkte van 60% en het effekt wordt sterker als het signaal sterker wordt. Alle omroepzenders gebruiken een vorm van compressie, om bijvoorbeeld de dynamiek van een CD (80dB) te doen passen in de dynamiek van een FM uitzending (60dB).

De schakeling hierboven kan aangepast worden om meer als compressor te werken en minder als harde begrenzer. De weerstand van 47k aan de transistor wordt verwijderd (we willen dat de schakeling vanaf een lagere signaalsterkte begint in te grijpen) en we gaan een emitterweerstand van 2.2 à 10k bijvoegen op de plaats van de groene stip. De waarde van de weerstand moet proefondervindelijk bepaald worden en hangt ook af van je eigen smaak. De attack-weerstand kan overbrugd worden. De waarde van de condensator kan ook eventueel verlaagd worden.

Als het signaal een bepaalde waarde bereikt, dan gaat de transistor in geleiding, maar bij een kleine oversturing is het effekt beperkt. Bij een sterkere oversturing wordt de demping geleidelijk sterker. Er is geen duidelijke knik in de curve. De compressie klinkt meer natuurlijk.

Deze grafiek toont drie omhullenden van het audiosignaal, eerst het signaal met de maximale waarde in het rood.

De tweede omhullende in het blauw toont de werking van de schakeling in begrenzer-modus: als het signaal te sterk dreigt te worden, dan wordt de versterking abrupt beperkt, en de beperking blijft werken gedurende ongeveer een seconde. Dit is de rode curve achter de begrensde curve.

De derde omhullende komt van de schakeling in compressor-modus. De verzwakking begint voordat de limiet bereikt is en wordt geleidelijk sterker. De verzwakking valt snel weg van zodra de amplitude van het signaal lager wordt, de groene curve geeft de mate van compressie.

Het is ook belangrijk te weten dat een microfoon een niet-symmetrisch signaal geeft. Men kan van deze mogelijkheid gebruik maken om de zender optimaal te moduleren. Er is hier meer informatie over de asymmetrische modulatie.