DIY -paristokäyttöinen Overdrive -pedaali kitaratehosteille: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Musiikin tai elektroniikan rakkauden vuoksi tämän ohjeen tarkoitus on osoittaa, kuinka kriittinen SLG88104V Rail to Rail I/O 375nA Quad OpAmp -laite pienitehoisilla ja pienjänniteasennuksilla voi mullistaa overdrive -piirit.

Nykyään markkinoilla olevat tyypilliset overdrive -mallit toimivat 9 V: n jännitteellä. Kuitenkin, kuten tässä on selitetty, olemme onnistuneet saavuttamaan ylikäytön, joka on erittäin taloudellinen virrankulutuksessaan ja toimii niin alhaisella VDD: llä, että se voi toimia vain kahdella AA -paristolla kolmella voltilla pitkään ja erittäin pitkään. Laitteessa olevien paristojen säilyttämiseksi vakiovarusteena käytetään mekaanista katkaisinta. Lisäksi SLG88104V: n jalanjälki on pieni, kun käytetään vain vähän paristoja, joten halutessasi voidaan tehdä pieni kevyt pedaali. Kaikki tämä yhdistettynä miellyttäviin äänitehosteisiin tekee siitä johtavan overdrive -suunnittelun.

Vahvistetut kitarat ilmestyivät 1930 -luvun alussa. Kuitenkin tuolloin varhaiset äänitystaiteilijat pyrkivät puhtaisiin orkesterityyppeihin. 40 -luvulla DeArmond valmisti maailman ensimmäisen itsenäisen tehosteen. Mutta tuolloin vahvistimet olivat venttiilipohjaisia ja suuria. 40 -luvulla ja 50 -luvulla, vaikka puhtaat sävyt olivat yleisiä, kilpailevat yksilöt ja bändit nostivat usein vahvistimien äänenvoimakkuuden ylikäytön tilaan ja vääristymäääni tuli yhä suositummaksi. 60-luvulla transistorivahvistimia alettiin valmistaa Vox T-60 -laitteella vuonna 1964 ja suunnilleen saman aikakauden aikana vääristymisäänen säilyttämiseksi entisestään, joka oli tuolloin erittäin haluttu ensimmäinen vääristymävaikutus.

Vaihe 1: Edellytykset

Musiikkisignaalien analoginen tai digitaalinen käsittely voi tarjota uusia tehosteita, ja aktiiviset overdrive -tehosteet luovat uudelleen näiden varhaisten venttiilivahvistimien yliohjatut leikkausvaikutukset.

Yleensä ei -toivottu ja minimoitu vahvistuksen suhteen päinvastoin on tämän vaikutuksen kannalta. Leikkaaminen tuottaa taajuuksia, joita ei esiinny alkuperäisessä äänessä ja jotka olisivat voineet olla osittain syynä sen vetovoimaan alkuaikoina. Vahva ja melkein neliöaaltoinen leikkaus tuottaa erittäin hajautettuja ääniä, jotka ovat epäharmonisia sen alkuperäiseen sävyyn, kun taas pehmeä leikkaus tuottaa harmonisia yläääniä ja siten yleensä syntyvä ääni riippuu leikkauksen ja tyhjennyksen määrästä taajuudella. Tämän kirjoittajan vahva usko on, että overdrive -pedaalin laatu riippuu sen harmonisten ja epäharmonisten sävyjen suhteesta koko alueella ja sen kyvystä säilyttää harmoniset äänet suuremmilla vahvistuksilla.

Vaihe 2: Yleiskatsaus

Yllä on yleiskatsaus ehdotetusta piiristä, jonka tavoitteena on säilyttää olemassa olevat signaalit ja tuottaa nämä ylivaihteen äänet. SLG88104V: n käyttäminen mahdollistaa Overdrive -polkimen käytön 3 V: lla käyttämällä kahta AA -paristoa, jotka ovat paljon laajemmin saatavilla ja halvempia ostaa kuin 9 V: n PP3 -paristot. Haluttaessa voidaan käyttää AAA -paristoja, vaikka AA: n lisäkapasiteetti tekee siitä enemmän kuin sopivan. Lisäksi piiri voi toimia 4,5 V: n (1,5 V: n keskilinja +3 V) tai 6 V: n (3 V: n keskilinja +3 V) haluttaessa, vaikka se ei ole välttämätöntä.

Selektiivinen taajuusvahvistus - tärkeä muutos vahvistuksen suorittamiseksi pienemmillä jännitteillä.

Vaihe 3: Selitys ja teoria

Päätämme käyttää vahvistimen ei-invertoivaa topologiaa vahvistusvaiheiden perustaksi, koska sen korkea tuloimpedanssi ja helppo sovitus taajuuden valintaan.

Katso kaava 1.

Kuten olemme nähneet, voitto tässä asetelmassa riippuu yksinomaan palautteesta. Jos muunnamme tämän ylipäästötopologiaksi, vahvistus riippuu palautteen ja syöttötaajuuksista joidenkin ylivaihdejärjestelyjen mukaisesti. Lisäksi, jos suodattimen takaisinkytkentäpiiri kaksinkertaistetaan, topologia soveltaa tuloon yhtä reagoivien vahvistusten sarjaa ja sitten muuta erilaista responsiivista vahvistusta.

Tämä asetus voi selventää suunnittelua ja mahdollistaa taajuussuuntaisemman / valikoivamman vahvistuksen. Alla on kaavio tällaisesta järjestelystä kaavoilla, jotka tuottavat mielenkiintoisia johtopäätöksiä. Tämä topologia on tärkeä ydin, johon viimeinen ylivaihdepiiri perustuu ja joka sisällyttää sen pääytimeksi useita kertoja toimivan mallin ylläpitämiseksi.

Jos haluat tarkastella asioita hieman yksinkertaisemmin, käytämme tietyllä taajuudella f kaavoja 2 ja 3.

Varsinainen yhtälö AGainille tietyllä taajuudella f on siis kaava 4, joka hajoaa edelleen lopullisen kaavan 5 tuottamiseksi.

Kuten ilmeistä, tämä on analoginen edellä esitettyjen yksinkertaistettujen yhtälöiden lisäämisen kanssa lukuun ottamatta vahvistimen luontaista yhtenäisyyden vahvistusta, joka on vakio. Yhteenvetona voidaan todeta, että jokaisen ylipäästöpalautetopologian osuuden taajuusvastevahvistus yhdistyy.

Tällaisten järjestelyjen tavoitteena on saada tulosignaalin tasaisempi vahvistus taajuusalueella, jotta korkeammilla taajuuksilla, joilla OpAmp -vahvistin on pienentynyt, voimme saada lisää vahvistusta. Pienillä jännitteillä ääni voidaan säilyttää matalilla taajuuksilla, vaikka pääntila ei ole kovin korkea.

Vaihe 4: Piirikaavio

Vaihe 5: Piiri selitetty

SLG88103/4V sisältää luontaisen tulosuojan, joka estää ylijännitteen tuloissaan. Ylivaihtotulon alkuvaiheessa on lisätty lisäsuojadiodit suunnittelun kestävyyden lisäämiseksi.

Ensimmäisen vaiheen monistus toimii ensimmäisen vaiheen suuren impedanssin puskurina ja vahvistaa aluksi valmistautuakseen ylikierrosvaiheeseen. Vahvistus on noin kaksi, vaikka se vaihtelee taajuuden mukaan. Tässä vaiheessa on huolehdittava siitä, että vahvistus pysyy matalana, koska kaikki tässä vaiheessa olevat vahvistukset kerrotaan ylikäytön vahvistukseksi.

Ylivaihevaiheeseen asti, jolloin signaalille tulee suuria vahvistuksia, taajuusselektiivinen vahvistus varmistaa jälleen, että korkeammat taajuudet saavat tämän tehon johdonmukaisemman vahvistuksen aikaansaamiseksi, ja peräkkäin indusoimme leikkaamisen kahdella diodilla eteenpäin johtavassa tilassa. Yksinkertainen alipäästösuodatin muodostaa äänen, ja tämä johtaa yksinkertaiseen tilavuuspotentiometriin ja puskuriin ulostulon ohjaamiseksi.

Vain kolme sisäisistä toiminnallisista vahvistimista on käytössä, ja viimeinen jäljellä oleva on kytketty asianmukaisesti "käyttämättömien OpAmpien oikean asennuksen" mukaisesti. Haluttaessa voidaan käyttää 2 x SLG88103V: tä yksittäisen SLG88104V: n sijasta.

Pienitehoinen diodi ilmaisee, että laite on päällä. Sen merkitystä, että se on pienitehoinen versio, ei voida vähätellä SLG88104V: n alhaisten lepovirtojen ja käyttötehon vuoksi. Piirin pääasiallinen virrankulutus on virran merkkivalo.

Itse asiassa erittäin alhaisen 375 nA lepovirran vuoksi SLG88104V: n tehohinta on hyvin pieni. Suurin tehohäviö johtuu irrotettavista alipäästökondensaattoreista ja emitterin seuraajavastuksesta. Jos mittaamme koko piirin lepovirran virrankulutuksen, se on vain noin 20 µA ja kasvaa noin 90 µA: han, kun kitara on toiminnassa. Tämä on hyvin pieni verrattuna LED: n kuluttamaan 2 mA: iin, ja siksi pienitehoisen LED -valon käyttö on välttämätöntä. Voimme arvioida yhden AA -alkalipariston keskimääräisen käyttöiän tyhjentyessä täyteen 1 volttiin noin 2000 mAh* 100 mA: n purkausnopeudella. Uuden kunnollisen 3 V: n parin pitäisi pystyä tuottamaan yli 4000 mAh. Kun LED on paikallaan, piirimme mittaa 1,75 mA: n virran, josta voimme arvioida yli 2285 tuntia tai 95 päivää jatkuvaa käyttöä. Koska ylivaihteet ovat aktiivisia piirejä, ylivaihteisto voi tuottaa "helvetin potkun" minimaalisella virrankulutuksella. Sivuhuomautuksena kahden AAA -pariston pitäisi kestää noin puolet AA -ajasta.

Alla on tämän yliohjauspiirin toimintamalli. On selvää, että kuten minkä tahansa pedaalin kohdalla, käyttäjän on säädettävä asetuksia löytääkseen heille sopivimman äänen. Vahvistimen keski- ja bassoäänen kääntäminen diskanttia korkeammalle näytti antavan meille todella viileitä overdrive -ääniä (diskantti oli kovempi). Sitten se muistutti lämpimämpää vanhanaikaista äänityyppiä.

SLG88104V: n pienen paketin ja erittäin pienen virrankulutuksen ansiosta olemme onnistuneet saavuttamaan pienitehoisen ylivaihdepolkimen, joka on vähemmän tilaa vievä ja toimii vain kahdella lyijykynäparistolla pitkään.

AA -paristoja on helpommin saatavilla, ja on mahdollista, että niitä ei vaihdeta minkään työyksikön käyttöiän ajan, mikä tekee siitä erittäin helpon ylläpidon ja ympäristöystävällisen. Lisäksi se voidaan rakentaa pienellä määrällä ulkoisia komponentteja, joten se voi olla edullinen, helppo valmistaa ja kevyt.

* Lähde: Energizer E91 -esite (katso pylväskaavio), powerstream.com

Päätelmät

Tässä Instructable -ohjelmassa olemme rakentaneet pienjänniteisen pienitehoisen ylikäytön polkimen.

GreenPAKin sekoitussignaalipiirien ja muiden digitaalisten puolijohteiden analogisen prosessoinnin käsittelyn lisäksi GreenPAKin Rail -Rail -pienjännite, Low Current OpAmp -laitteet ovat osoittautuneet hyödyllisiksi ylivaihdepiireissä. Ne ovat itsenäisiä monissa muissa sovelluksissa ja erityisen edullisia tehoherkissä sovelluksissa.

Lisäksi, jos olet kiinnostunut piireistä riittävän hyvin ohjelmoidaksesi omia IC-mallejasi, lataa rohkeasti GreenPAK-ohjelmistomme, joka on hyödyllinen tällaisille malleille, tai katso vain valmiit GreenPAK-suunnittelutiedostot, jotka ovat saatavilla verkkosivullamme. Suunnittelu voi olla vieläkin helpompaa, sinun tarvitsee vain kytkeä GreenPAK Development Kit tietokoneeseen ja painaa ohjelmaa luodaksesi mukautetun IC: n.