Реклама на сайте: Noisestop- шумоизоляция стен зипс панелями с доставкой

Дисторшн для гитары самостоятельно. Часть1

Впервые идея сделать дисторшн своими руками у меня появилась на лабораторной работе по операционным усилителям, которую устроил мой коллега. Включаем ОУ по схеме инвертирующего усилителя. Это наиболее простой вариант:

Схема включения инвертирующего ОУ

Коэффициент усиления определяется отношением R2/R1. Если сильно увеличить R2 (например, R1=10 кОм, R2=200 кОм), то сигнал на выходе должен стать в 20 раз больше входного, то есть очень большим, а по факту он не может быть выше напряжения. Получается, что «шапка» периодического сигнала срезается, и на выходе мы получаем импульсы, близкие к прямоугольным. Поскольку на лабораторной мы усиливали звуковой сигнал с микрофона, в наушниках я услышал именно их – магические «нелинейные искажения», или DISTORTION – любимое слово всех электрогитаристов.

Сказано – сделано. Пришёл домой и стал паять. Сразу встретился с первой проблемой. Питание операционного усилителя тут не показано, а оно должно быть биполярным. То есть у ОУ есть ещё два входа: Vcc+, туда должно подаваться напряжение +5÷10В, и Vcc-, туда должно подаваться в точности такое же напряжение, но со знаком «минус». «Земля» остаётся подвешенной между ними ровно посередине:

Распайка ОУ TL072

Гуглим. Оказывается, что в примочкостроении никто так не делает, а делают обычно вот так:

Включение питания

Между «землёй» (туда подключается отрицательная клемма батарейки) и «плюсом» питания включается делитель напряжения из двух одинаковых резисторов по 10÷50 кОм. Посередине получается точка Vreference – опорное напряжение +4,5 В. По-русски это «мнимая земля». Если подключить туда один из входов операционного усилителя (например, не инвертированный), то Vcc- будет как бы подключен к минусу питания (-4,5В), а Vcc+ – как бы к плюсу питания (+4,5В).

Когда мы к точке Vr подключим ещё что-то (вход ОУ является небольшой нагрузкой), один из резисторов окажется зашунтирован этой дополнительной нагрузкой, то есть через него потечёт дополнительный небольшой ток. Из-за этого напряжение будет немного уплывать вслед за током нагрузки (этот ток обычно переменный и очень небольшой по величине).

Поэтому точку Vr дополнительно стабилизируют «большим» электролитическим конденсатором 1÷100мкФ. Если ток нагрузки по величине небольшой (микроамперы) и переменный (сотни герц и выше), то он слегка разряжает и дозаряжает конденсатор каждый период, в среднем оставаясь равным нулю. Напряжение +4,5 В остаётся стабильным. Что нам и нужно.

Далее. Большинство схем состоит сразу из нескольких операционных усилителей, поэтому микросхем несколько. Моими самыми любимыми стали TL072 и TL074 (два или четыре операционных усилителя в одном корпусе; схему включения и расположение ножек можно легко загуглить). Они малошумящие и хорошо работающие на пониженном напряжении питания (±4,5 В – это пониженное, номинальное – от ±5 В и выше). На слух в неперегруженном состоянии вообще нет никаких шумов и искажений, очень чистый звук.

Следующая особенность: независимо от того, какую схему мы используем, при однополярном питании (как у нас) второй вход операционного усилителя оказывается под напряжением +4,5 В относительно земли, а нам нужно завести туда полезный сигнал (звук электрогитары).

Схемы включения ОУ

Для этого нам понадобится разделительный конденсатор на входе и выходе (на рисунке выше это Cр1 и Ср2). Впаянные таким образом конденсаторы не пропускают постоянного напряжения 4,5 В из схемы, но при этом будут пропускать полезный сигнал (поскольку он переменный). По логике вещей, чтобы сигнал проходил без ослаблений и искажений, эти конденсаторы лучше взять побольше. Я пробовал электролиты 1 мкФ («плюсом» в схему, «минусом» наружу).

Сказано – сделано! Я паял схему (б), R2/R1=200k/10k=20. Если коэффициента усиления будет мало, R2 можно ещё увеличить вплоть до 470 кОм (больше не стоит). Включаем, пробуем. Действительно, жужжит. Ура! Только очень громко! Чтобы ослабить сигнал, пришлось последовательно с выходом впаять резистор на 200 кОм (при входном сопротивлении музыкального центра 50 кОм). Это ослабило сигнал (да, у меня не было комбика. И я подключался в обычный музыкальный центр).

Радость была недолгой. Во-первых, звук грязноватый и жирный. Во-вторых, всё отлично жужжит и перегружается, но только если играть в начале грифа на басовых струнах. Пока звучит басовая струна, её мощный сигнал забивает остальные звуки. Если пытаться играть мелодию (соло), ничего не выходит, звук остаётся чистым и неперегруженным. Особенно хорошо это слышно, если использовать обычную электроакустическую гитару со встроенным предусилителем. Такой эффект называется фуззом, его можно послушать на ютубе. Схема с небольшими доработками используется для получения грязновато-жирноватого звучания. Очевидно, что сигнал с басовых струн получается больше по амплитуде, чем с тонких, да ещё зажатых в районе 12-го лада.

Пробуем дальше. Если на эквалайзере задавить нижние частоты и до упора поднять средние, то получается искомый звук, действительно похожий на панк-рок-исполнителей.

Гуглим, как же добиться «нормального» перегруза на верхних струнах. Есть два варианта:

До неприличия раздуть коэффициент усиления, чтобы перегружалось всё и сразу. Так сделано на педальке BigMuff (гуглим, смотрим).
Использовать дополнительный фильтр на входе. Этот фильтр будет ослаблять нижние частоты (то есть, звук с басовых струн), а всё остальное (соло в середине грифа) пропускать.

Далее усиливаем сигнал с ослабленными басами (или с раздутыми верхними частотами, что по сути одно и тоже). Так делает весь остальной мир.

Смотрим в Интернет:

Схема дисторшина DOD 250

Узнаёте? От таких педалей тащились ещё наши отцы!

Как это работает? Конденсатор 0,01 мкФ пропускает сигнал через резистор 10 кОм на положительный вход операционного усилителя. Вместе с этим резистором они образуют фильтр высоких частот. Он совсем не пропускает постоянную составляющую напряжения (частота 0 Гц ), то есть отсекает половину питания, и вход примочки остаётся не под напряжением. При этом ослабляются нижние частоты (басовая часть полезного сигнала).

Далее смотрим в обратную связь ОУ. Коэффициент усиления определяется соотношением двух резисторов – 1 МОм и переменного 500 кОм. Так регулируется коэффициент усиления. Минимальный коэффициент усиления будет 1000k/550k≈2. Максимальный был бы бесконечным, если бы не резистор 47 кОм, впаянный последовательно. Получаем 500k/47k≈21.

Обратите внимание: последовательно с резистором 47 кОм стоит ещё один конденсатор 0,05 мкФ. Он тоже разделительный. Дело в том, что переменный резистор 500 кОм подключен к «минусу» питания (то есть, к настоящей «земле», а должен быть – к «мнимой»); при этом он находится под напряжением +4,5 В относительно «минуса» питания. Так схема работать не будет.

Основное условие работы ОУ – напряжение между инвертирующим и не инвертирующим входами очень мало и почти равно нулю (на практике – несколько милливольт). Цепочка обратной связи (вход «минус») должна быть заземлена в ту же точку +4,5В, что и вход «плюс», или надо добавлять разделительный конденсатор. Если включить нижнюю ножку резистора не на «минус» питания, а между резисторами 20 кОм, то конденсатор 0,05 мкФ не нужен. Оставим это решение на совести разработчика. Кроме того, этот конденсатор выполняет небольшую дополнительную функцию. Конденсатор тоже имеет небольшое сопротивление (оно называется ёмкостным), и тем выше, чем ниже частота полезного сигнала. Если 500 кОм выкрутить на минимум, то последовательно с разделительным конденсатором останется только сопротивление резистора 47 кОм, а это уже сравнимо с сопротивлением резистора. Подробнее всё посчитаем во второй части статьи. Сейчас запомним, что этот конденсатор вносит дополнительное ослабление по нижним частотам (то есть, ещё подрезает «лишний жир из звука»).

Разогнанный таким образом сигнал поступает на цепь нелинейных искажений (через ещё один разделительный конденсатор) – резистор 10 кОм и два диода. Здесь использовано не ограничение по напряжению питания ОУ, а ограничение на двух включенных на «землю» диодах. Диоды включены параллельно, но встречно. Всё, что меньше напряжения открывания диода (~0.6 В), без искажений проходит на выход. Если сигнал «пытается» стать больше, чем 0,6 В (а мы помним, у нас он очень усиленный), то открывается один из диодов и «лишняя» амплитуда уходит в «землю». «Верхушки» выходного сигнала будут отсутствовать. Причём верхние частоты усиливаются и обрезаются даже лучше, чем нижние.

Ограничение гитарного сигнала по амплитуде

Получаем простейший дисторшн. В Советском Союзе это же решение придумал учёный-радиолюбитель по имени В.Кетнерс, спаял и описал его в статье Ограничитель сложного сигнала. Его решение даже более продвинутое и собрано на двух операционных усилителях.

Описанная педаль даёт панк-роковый звук с обилием верхних частот, характерным шипением-песочком. Причём звуки в середине грифа на слух перегружены даже сильнее, чем басовые.

Если вам мало гейна – просто уменьшите резистор 47 кОм ещё в пару раз, до 22 кОм. Отлично подходит, чтобы играть жёсткие грубые рифы, но не для мягкого соло и блюза.

Если поиграть с конденсатором на выходе и сделать его 3,3÷6,8 нФ, звук будет чуть помягче. А песка – чуть поменьше.

Автор: Юрий Вершинников

Комментировать: