Школа примочкостроения. Часть 1.

Опубликовано в рубрике "Звуковое", 20 декабря, 2009.

Уже ставшая классикой моя статья о примочкостроении для начинающих. Даже не представляю, скольких людей эта статья сподвигла взяться за паяльник. В любом случае, это моя гордость :)

lamak

В интернете существует куча копий этой статьи, и, теперь, я таки решился перенести ее и на свой сайт. В отличии от других, тут будут последние апдейты и фак.

Школа Мега-Примочко строения для ламакофффф!

Итак история этого творения такова… Когда я начал конструировать гитарные мега-примочки, мне начали задавать кучи вопросов уровня — а где у транзистора база. Или еще круче — а что такое резистор? Что это тоже что и сопротивление ? Ухты! :) Вот так и была рождена идея сделать школу для ламаков в примочко-строении Эту идею поддержали на форуме и вот эта серия статей начинается :) Она будет полезна не только ламакам, а и тем, кто просто любит читать про примочки (или электронику вообще) Про профи я не говорю тк они занимаются совсем другим :) На форуме проводилось обсуждение и в качестве подопытного образца был выбрана примочка "центр тяжести" или ЦТ :) Да, кстати… Для прочтения таки нужно знать — что такое резистор да что такое конденсатор :)

Сразу предупреждаю, что звук у “центра тяжести” оказался целиком и полностью отвратным, но статья была уже написана. В любом случае, она позволит вам изучить основы и применить их к любой другой примохе, коих в этих ваших тырнетах дофига.

 

Итак проэхт! Центр Тяжести для ЛамакоФФФ от падонкоф

В той статейке, линк на которую я потерял, все вродебы ничего, да вот сделанна примочка на элементарной базе 88 года… Непорядок подумал я и еще 10человек :) даешь на современных микрухах завопил ктото на ухо… поэтому и пришлось на этих самых современных микрухах делать… А в современных микрухах отсутствует такая байда как цепь коррекции :) Небуду сейчас рассказывать, что это такое просто скажу, что уберание онной позволяет исключить 6 конденсаторов из примочки… Более того новые микрухи меньше и потребляют меньше. Итак вот схема без цепей коррекции и с новыми микросхемами:

 

 sch1

 

Попытка обьяснить как эта херня работает

Начнем мы наверное с объяснения что такое операционный усилитель… (а все микросхемы в этой примочке как раз и есть этот самый усилитель) Итак — операционный усилитель это такая штука, у которой есть 2 входа и один выход… Один вход инвертирующий, а другой — неинвертирующий… И делает операционный усилитель такую штуку Uout=K(Unoninv-Uinv). А теперь по-русски — напряжение на выходе равняется разности напряжений между неинвертирующим и инвертирующим входами помноженной на коэффициент усиления операционника… Всебы ничего, да коэффициент усиления у операционника выбирается равным 30000-100000 а нам нужно получить, к примеру, 10.. Для этого используют такую штуку как обратная связь — это связь выхода операционника со входом. Вот посмотрите на схему

image

На ней мы видим операционник и 2 резистора :) Сигнал подается на неинвентирующий вход (обозначим сигнал Unoninv) и снимается с выхода (Uout), Напряжение на инвентирующем входе операционника (Uinv) засчет обратной связи равно (входы операционника тока не потребляют) Uinv=Uout*R1/(R1+R2). Если подставить эту формулу в ту, что я писал раньше то получим Uout=K(Unoninv-Uout*R1/(R1+R2)) тк K=>к бесконечности :) то Uout=Unoninv*(R1+R2)/R1 тоесть эта схема — это просто усилитель с коэфициэнтом усиления в 11 Это был простой пример использования операционника, но из него ты должен был понять что такое обратная связь и с чем ее того.. хавают :)


А теперь подробнее про них, операционникоф! Кроме громадных удобств у операционников есть и недостатки. Есть такая штука — сигнал у нас двуполярный (тоесть при подаче синусоидального сигнала присутствуют обе половины синусоиды — и та, что надо осью и та, что под осью) поэтому нам нужно задать эту самую ось вокруг которой будет танцевать наш сигнал… Это делается подачей на один из входов половины напряжения питания… (Посмотрите на схему — там где 1/2Uпит написанно -это оно и есть). Эту "среднюю точку" мы будем получать с помошью делителя напряжения, который представляет из себя два сопротивления и конденсатор… Вот в той точке между двумя резисторами получается какраз пол питания :)

image

Теперь я поведаю историю про то, что такое RC цепочки — Повесть будет краткой :) Вообщем они образуют фильтры нижних или верхних частот в зависимости от включения. Фильтр нижних частот (ФНЧ, левая картинка) пропускает тока нижние частоты, а верхних (ФВЧ, правая картинка)- тока верхние :)

image

Ну и последнее (надеюсь), что нужно знать для того, чтобы понять как работает примочка — это нелинейные свойства диода. Ну начнем с основного свойства диода — он пропускает ток тока в одну сторону… Но на этом свойства диода не заканчиваются у него есть еще две особенности. первая и главная — это напряжение насыщения.. Дело в том, что диоду нужно около 0.4В (для германиевых) или 0.6В (для кремниевых) диодов для того, чтобы открыться и начать проводить ток. На этом свойстве основаны 80% транзисторных дисторшеннов… тоесть простейший дисторшен — это усилитель с двумя диодами включенными встречно-параллельно и присоединенными к заземлению. А простейший шумодав это усилитель с такимиже двумя диодами, только второй конец этой пары пускается не на землю, а через него пропускается сигнал… Второе свойство диода — это экспоненциальная зависимость тока через диод от напряжения на нем… На этом основанны овердрайвы :) Креатифф, который ниже, представляет из себя вольт-амперную характеристику диода. Если ее внимательно рассмотреть, то можно понять как это все работает…

image

По прозьбе одного человека повторюсь про диоды :) Чтобы поняли совсем все приведу две картинки :)

image

Вот собсно диодный ограничитель и оссцилограммы в двух точках. Первая (на графике синим и снимается с точки, которая на схеме обозначена синим квадратиком) — это чистая синусоида частотой 500Гц и амплитудой 1.7 вольта. Красное — это то, что получилось после диодного ограничителя. (соотвецтвенно на картинке это красным обозначено)

Теперь про диодные шумодавы :) От картинка -

image

 

Соотвецтвенно все обозначенно также как и для случая с ограничителем. Заметьте, что после шумодава есть некоторый диапазон синусоиды в котором напряжение на выходе равно нулю… Благодаря этому шум и уходит :)


Не, это оказался не последний вопрос :) Вот меня спросили — что такое разделительные конденсаторы? Поясняю :) Дело в том, что сигнал может быть смещен на некоторое постоянное напряжение относительно нуля. Например синусоида +1В и -1В может колебаться от +4в до 1В вот для того, чтобы убрать эту постоянную составляющую и применяется разделительный конденсатор. Проще говоря он пропускает только переменный ток, но не пропускает постоянный. Чтоб это пояснить вот вам картинка -

image

Синим цветом обозначен сигнал до конденсатора, а красным — уже после :)

 

 

 

sch1Вот вам схемка еще раз :) Итак приступим :) И так, что-же такое дисторшн? С английского дисторшни — это типа искажение :) Ага, значим мы будем искажать сигнал :) Зачем? А дело в том, что когда искажается сигнал к нему добавляются гармоники и чем их больше, тем звук будет приятнее.. Но есть у уха такое свойство — оно не любит сильно высоких гармоник (вам что нравится звук дрели или пилорамы?) поэтому нам нужно будет от них избавлятся :)

Отследим путь сигнала от входа к выходу (это наиболее естественный путь наблюдения за сигналом). Итак смотрим. Сигнал поступает на вход, и сразу попадает на цепочку C1R1 узнали что это такое ? Правильно ! это тот самый ФВЧ дело в том, что при самом процессе искажения получается очень много гармоник но если во входном сигнале будет присутствовать слишком низкочастотная составляющая, то примочка будет "захлебываться".. Поэтому, если мы хотим получить нормальный звук, то нам нужно отфильтровать низкие частоты в сигнале еще до искажения.
Теперь еще один конденсатор, он называется разделительным — он пропускает только переменный ток, но не пропускает постоянный.

И вот наш первый каскад на операционном усилителе (да, это звучит гордо :)) на неинвентирующий вход (ножка 3) подается пол-питания, чем задается та ось, про которую я говорил раньше. Резистор R3 и кондетсатор C3 образуют обратную связь (притом из-за наличия конденсатора она зависит от частоты — тоже своеобразный ФНЧ). Коэффициент усиления этого каскада по постоянному напряжению — около 17 (разделите R3/R2) итак если мы подали сигнал с гитары и он дожил R2 (например дожило 100мВ) после такого усилителя мы получим 1,7В.

Теперь опять разделительный конденсатор С4 и почти такойже каскад усиления но в этот раз коэффициент усиления регулируется потенциометром (посмотрите в цепь обратной связи) от 1 (при нулевом сопротивлении потенциометра) до 85 при максимальном. Постой скажет ща ктото… У нас было 1.7 вольта после первого каскада. И тут еще в 85 раз усиливаем ? Что за фигня ? У нас что 144.5 Вольт получается? Ведь питание у нас тока 9 вольт ! В том и фишка отвечу я ! Вот оно наше долгожданное искажение ! Сигнал не может превысить напряжения питания, а потому просто "срезается" тоесть становится почти прямоугольным с амплитудой почти 9 вольт! Ну вот и наш дисторшн… А зачем платить больше? Что это за фигня после этого каскада идет? Зачем дальше, если у нас есть уже вожделенные искажения? Да все просто — сейчас объясню… К примеру в сигнале (100мВ) был шум (1мВ — недайбог вам такого шума :) ) после этого искажения шум стал амплитудой около 2 вольт, а сигнал -9 тоесть разрыв у них уменьшился со 100 до 4 раз что очень плохо… Тоесть примочка будет шуметь и фонить, что очень плохо :( Вот для исправления этого и предназначены последующие цепи :) Но это не единственная их цель :) Еще они должны сформировать так называемую АЧХ (Амплитудно-Частотную Характеристику — зависимость уровня сигнала от частоты)

Итак что-же происходит с сигналом дальше? А дальше он разделяется на высокочастотную и низкочастотную части и эти части обрабатываются раздельно… В цепи обратной связи ОУ2 присутствуют диоды (D1, D2) это — простейший шумодав (он не пропускает все, что ниже порога открытия диодов — тоесть 0.6 вольт). Обработанный ими сигнал пропускается аж через 2 ФНЧ первый из них — R7C7, а второй — R8C8 естественно после такой обработки на инвертирующем входе ОУ3 будут одни басы :) поэтому сигнал подается без разделительной емкости, которая бы все испортила (заодно и решается проблема с подачей пол питания тк ось уже установленна как надо) естесно после такого фильтрования сигнала у нас уменьшается его амплитуда (а любой фильтр уменьшает амплитуду сигнала), естессно нам нужно его усилить… Для этого и предназначен ОУ3. В цепи его обратной связи стоит конденсатор, с помощью которого обрезаются совсем низкие частоты (ну зачем вам частота в 10 Гц?) далее идет ФВЧ R11C11 который убирает сигнал, который ниже 35Гц. Вот тут обработка низкочастотной составляющей и заканчивается.

Теперь перейдем к высоким частотам. Тут все очень аналогично :) Сигнал, снятый с выхода ОУ2 через ФВЧ R14C13 поступает на пару диодов, которые, как вы уже догадались играют роль шумодава :) Через разделительный конденсатор C14 сигнал подается на ОУ4 где отфильтровываются совсем высокие частоты далее сигнал поступает на ОУ5 задача которого перевернуть сигнал (тоесть из нижней части синусоиды сделать верхнюю и наоборот). после такого злодеяния сигнал выпрямляется диодами D5 и D6 (эти диоды работают уже не как шумодавы, а как выпрямители и после них получается сигнал очень похожий на сигнал, снимаемый с диодного моста цель такой операции — подавить основную частоту и добавить четных гармоник). Далее сигнал поступает на ФВЧ R19C19 где подается на ОУ6. В цепь его обратной связи включены перестраиваемые ФВЧ (R21C12) и ФНЧ (R22C23) которыми можно регулировать тембр звука. И через уже знакомый шумодав D7D8 сигнал через ФВЧ R24C24 смешивается с низкочастотной составляющей (про которую я писал раньше) и через ФНЧ смесь поступает на выход

УУУхххх ели написал. Ща поднимется куча вопросов и наверное главный из них — зачем стока ФНЧ, ФВЧ ? Ответ прост — это для того, чтобы придать АЧХ сигнала такую форму, какую придумал автор этой педальки :) А вообще половина этих фильтров используется какраз для разделения сигнала на высокочастотную и низкочастотную составляющие. Зачем стока диодов? Все дело в том, что эта примочка, как я предпологаю, расчитывалась из условия минимума шумов. Поэтому тут и используется столько шумодавов. Достоинство очевидно — шума — ноль. Недостаток тоже есть. Атака звука будет просто ужасающей. Когда вы будете дергать струны звук будет пробивать все :) Поэтому зта примочка и рекомендованна авторами для "начинающих металлистов". Блюз на ней можно и не пробовать играть :)

 

Ытоги

Вот собсно я объяснил как оно работает. Только ненужно углубляться в теорию главное примерно понимать как что функционирует. На следующем уроке мы займемся следующим этапом — разводкой печатной платы :)

FAQ

Следующая часть статьи




Комментарии
  1. Pah написал(а) 27 декабря, 2009 в 20:40

    «Проще говоря он пропускает только постоянный ток, но не пропускает переменный.» — мож наоборот?)) про разделительный конденсатор)

    BSVi Reply:

    Поправил, спасибо.

  2. kitekat написал(а) 30 января, 2012 в 20:11

    Объясните мне, пожалуйста, как двухполупериодный выпрямитель на D5 и D6 и ОУ5 подавляет основную гармонику?

    BSVi Reply:

    После выпрямления, основная частота сигнала умножается на два.

  3. Dantes написал(а) 5 февраля, 2012 в 0:03

    Хм. Радиогубитель я пока начинающий, так что вопросы у меня появились вполне глупые.
    Первый вопрос — судя по номиналам самой первой диф. цепочки, пропускать она должна все что выше 604.9 КГц, ведь частота границы пропускания равна 1/Т=1/(R*C), что в результате и даст 604 КГц. А не много ли? Ми шестой струны стандартного строя (если верить википедии) составляет 82.41 Гц. Где ошибка в моих рассуждениях?
    Второй вопрос — зачем в схеме делителя напряжения R2 шунтируется конденсатором?

    BSVi Reply:

    Только, не Кгц, а ГЦ. Может и много, я уже давно гитарными делами не занимаюсь. Учтите, что подавляется сигнал не моментально и на 100%, а очень даже плавно, тоесть информация о низких частотах остается. После чего эту информацию извлекает и усиливает верхний каскад примочки.

  4. kitekat написал(а) 16 февраля, 2012 в 18:40

    В схеме при переносе вкралась ошибка.
    В оригинальной схеме конденсатор С13 — 0.033мкФ. Тут же — 0.0033 (3.3нФ)

Создать новую ветку комментариев


Вы должны войти или зарегистрироваться чтобы оставить комментарий.