Πεντάλ Overdrive με μπαταρία DIY για εφέ κιθάρας: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Για την αγάπη της μουσικής ή την αγάπη για τα ηλεκτρονικά, ο στόχος αυτού του Instructable είναι να δείξει πόσο κρίσιμο μπορεί να είναι το SLG88104V Rail to Rail I/O 375nA Quad OpAmp με τη χαμηλή ισχύ και τις προτάσεις χαμηλής τάσης που φέρνει επανάσταση στα κυκλώματα overdrive.

Τυπικά σχέδια overdrive στην αγορά σήμερα τρέχουν στα 9V. Ωστόσο, όπως εξηγείται εδώ, καταφέραμε να επιτύχουμε ένα υπερβολικά οικονομικό στη χρήση ισχύος και να λειτουργεί με τόσο χαμηλό VDD ώστε να μπορεί να λειτουργήσει χρησιμοποιώντας μόνο δύο μπαταρίες ΑΑ στα τρία βολτ για παρατεταμένες περιόδους και εξαιρετικά μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Για περαιτέρω διατήρηση των μπαταριών που έχουν απομείνει στη μονάδα, χρησιμοποιείται ως βασικός μηχανικός διακόπτης αποσύνδεσης. Επιπλέον, καθώς το αποτύπωμα του SLG88104V είναι μικρό με ελάχιστη ποσότητα μπαταριών που χρησιμοποιούνται, μπορεί να γίνει ένα μικρό πεντάλ ελαφρού βάρους, αν το επιθυμείτε. Όλα αυτά σε συνδυασμό με συμπαθή ηχητικά εφέ το καθιστούν κορυφαίο σχεδιασμό overdrive.

Οι ενισχυμένες κιθάρες εμφανίστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1930. Ωστόσο, εκείνη την εποχή οι καλλιτέχνες της πρώτης ηχογράφησης προσπαθούσαν για καθαρούς ήχους τύπου ορχήστρας. Μέχρι τη δεκαετία του '40 η DeArmond κατασκεύασε το πρώτο αυτόνομο εφέ στον κόσμο. Αλλά εκείνη την εποχή οι ενισχυτές ήταν βασισμένοι σε βαλβίδες και ογκώδεις. Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του '40 και μέχρι τη δεκαετία του '50, παρόλο που οι καθαροί τόνοι ήταν διαδεδομένοι, τα ανταγωνιστικά άτομα και οι μπάντες συχνά ανέβαζαν την ένταση των ενισχυτών τους σε κατάσταση overdrive και ο ήχος της παραμόρφωσης έγινε όλο και πιο δημοφιλής. Στη δεκαετία του 60, οι ενισχυτές τρανζίστορ άρχισαν να κατασκευάζονται με το Vox T-60, το 1964 και περίπου την ίδια εποχή για να διατηρήσουν περαιτέρω τον ήχο παραμόρφωσης, ο οποίος ήταν πολύ περιζήτητος εκείνη την εποχή που γεννήθηκε το πρώτο φαινόμενο παραμόρφωσης.

Βήμα 1: Προαπαιτούμενα

Η αναλογική ή ψηφιακή επεξεργασία των σημάτων μουσικής μπορεί να προσφέρει νέα εφέ και τα ενεργά εφέ overdrive αναδημιουργούν τα εφέ αποκοπής υπερβολικής ισχύος αυτών των πρώτων ενισχυτών βαλβίδων.

Συνήθως ανεπιθύμητο και ελαχιστοποιημένο όσον αφορά την ενίσχυση, το αντίθετο ισχύει όσον αφορά αυτό το αποτέλεσμα. Το κόψιμο παράγει συχνότητες που δεν υπάρχουν στον αρχικό ήχο και που θα μπορούσαν να ήταν εν μέρει η αιτία της έκκλησής του τις πρώτες μέρες. Η ισχυρή και σχεδόν τετράγωνη αποκοπή που σχετίζεται με το κύμα παράγει πολύ ήχους που δεν είναι αρμονικοί με τον μητρικό της τόνο, ενώ το απαλό κόψιμο παράγει αρμονικούς τόνους και έτσι γενικά ο ήχος που παράγεται εξαρτάται από την ποσότητα του αποκοπής και την εξάντληση με τη συχνότητα. Είναι ισχυρή η πεποίθηση αυτού του συγγραφέα ότι η ποιότητα ενός πεντάλ overdrive εξαρτάται από την αναλογία αρμονικών προς αρμονικών τόνων σε όλο το εύρος του και από την ικανότητά του να διατηρεί τους αρμονικούς τόνους σε υψηλότερες ενισχύσεις.

Βήμα 2: Επισκόπηση

Παρακάτω είναι μια επισκόπηση ενός προτεινόμενου κυκλώματος, σκοπός του οποίου είναι να διατηρήσει τα υπάρχοντα σήματα και να παράγει αυτούς τους ήχους υπερβολικής οδήγησης. Η χρήση του SLG88104V επιτρέπει σε ένα πεντάλ Overdrive να λειτουργεί σε 3 V χρησιμοποιώντας δύο μπαταρίες ΑΑ, οι οποίες είναι πολύ πιο ευρέως διαθέσιμες και λιγότερο δαπανηρές για αγορά από μπαταρίες PPV 9 V. Εάν είναι επιθυμητό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μπαταρίες AAA, αν και η επιπλέον χωρητικότητα του AA το καθιστά περισσότερο από κατάλληλο. Περαιτέρω, το κύκλωμα θα μπορεί να λειτουργεί σε 4,5 V (κεντρική γραμμή 1,5 V +3 V) ή 6 V (κεντρική γραμμή 3 V +3 V) αν το επιθυμείτε, αν και δεν είναι απαραίτητο.

Επιλεκτική ενίσχυση συχνότητας - σημαντική τροποποίηση για την επίτευξη ενίσχυσης σε χαμηλότερες τάσεις.

Βήμα 3: Επεξήγηση και Θεωρία

Επιλέγουμε να χρησιμοποιούμε τη μη αντιστρεπτή τοπολογία του ενισχυτή ως βάση για τα στάδια κέρδους λόγω της υψηλής σύνθετης αντίστασης εισόδου και της εύκολης προσαρμογής για την επιλογή συχνότητας.

Δείτε τη Φόρμουλα 1.

Όπως είδαμε, το κέρδος σε αυτήν τη ρύθμιση εξαρτάται αποκλειστικά από την ανατροφοδότηση. Εάν το μετατρέψουμε σε τοπολογία υψηλής διέλευσης, το κέρδος θα εξαρτηθεί από τις ανατροφοδοτήσεις και τις συχνότητες εισόδου σύμφωνα με ορισμένες ρυθμίσεις υπερανάληψης. Περαιτέρω, εάν το κύκλωμα ανάδρασης φίλτρου διπλασιαστεί, τότε η τοπολογία θα εφαρμόσει ένα εύρος αποκρίσιμων κερδών στην είσοδο και στη συνέχεια ένα άλλο διαφορετικό σύνολο ανταποκρινόμενων κερδών.

Αυτή η ρύθμιση μπορεί να χρησιμεύσει τόσο για την αποσαφήνιση του σχεδιασμού όσο και για τη δυνατότητα διεύθυνσης / επιλεκτικής ενίσχυσης με μεγαλύτερη συχνότητα. Παρακάτω είναι το διάγραμμα μιας τέτοιας διάταξης με τύπους που παράγουν ενδιαφέροντα συμπεράσματα. Αυτή η τοπολογία είναι ένας σημαντικός πυρήνας που βασίζεται στο τελικό κύκλωμα overdrive που θα το ενσωματώσει ως κύριο πυρήνα αρκετές φορές για τη διατήρηση ενός μοντέλου εργασίας.

Για να δούμε τα πράγματα λίγο πιο απλά, για μια συγκεκριμένη συχνότητα f χρησιμοποιούμε τον τύπο 2 και τον τύπο 3.

Η πραγματική εξίσωση για AGain σε μια συγκεκριμένη συχνότητα f είναι ο τύπος 4, ο οποίος διασπάται περαιτέρω για να παράγει έναν τελικό τύπο 5.

Όπως είναι προφανές, αυτό είναι ανάλογο με την προσθήκη των απλουστευμένων εξισώσεων παραπάνω, εκτός από το εγγενές κέρδος ενότητας του ενισχυτή που είναι σταθερό. Συνοψίζοντας, το κέρδος απόκρισης συχνότητας κάθε σκέλους τοπολογίας ανάδρασης υψηλής διέλευσης επιδεινώνεται.

Σκοπός τέτοιων ρυθμίσεων είναι να επιτευχθεί μια πιο ομοιόμορφη ενίσχυση του σήματος εισόδου στο εύρος συχνοτήτων, έτσι ώστε σε υψηλότερες συχνότητες όπου το κέρδος του OpAmp είναι μειωμένο, να εισάγουμε περισσότερο κέρδος. Σε χαμηλές τάσεις, ο ήχος μπορεί να διατηρηθεί μέσω αυτών των χαμηλών συχνοτήτων, παρόλο που ο χώρος κεφαλής δεν είναι πολύ υψηλός.

Βήμα 4: Διάγραμμα κυκλώματος

Βήμα 5: Επεξήγηση κυκλώματος

Το SLG88103/4V ενσωματώνει εγγενή προστασία εισόδου για να αποτρέψει την υπέρταση στις εισόδους του. Πρόσθετες δίοδοι προστασίας έχουν προστεθεί στο αρχικό στάδιο της εισόδου overdrive για επιπλέον στιβαρότητα σχεδιασμού.

Η ενίσχυση του πρώτου σταδίου λειτουργεί ως ρυθμιστικό πρώτης φάσης υψηλής σύνθετης αντίστασης και ενισχύεται αρχικά για να προετοιμαστεί για το στάδιο της υπερανάληψης. Το κέρδος είναι περίπου δύο αν και ποικίλλει ανάλογα με τη συχνότητα. Σε αυτό το στάδιο πρέπει να ληφθεί μέριμνα για να διασφαλιστεί ότι η ενίσχυση παραμένει χαμηλή, καθώς κάθε ενίσχυση σε αυτό το στάδιο πολλαπλασιάζεται στην ενίσχυση overdrive.

Μετά το στάδιο του overdrive, όπου το σήμα θα υποστεί μεγάλα κέρδη, η επιλεκτική ενίσχυση συχνότητας διασφαλίζει και πάλι ότι οι υψηλότερες συχνότητες λαμβάνουν αυτή την ώθηση για μια πιο συνεπή ενίσχυση και διαδοχικά προκαλούμε αποκοπή χρησιμοποιώντας δύο διόδους σε λειτουργία προώθησης. Ένα απλό φίλτρο χαμηλής διέλευσης σχηματίζει τον τόνο και αυτό οδηγεί σε ένα απλό ποτενσιόμετρο έντασης και ένα buffer για την οδήγηση της εξόδου.

Μόνο τρεις από τους ενσωματωμένους Επιχειρησιακούς Ενισχυτές χρησιμοποιούνται και ο τελευταίος που απομένει είναι καλωδιωμένος κατάλληλα σύμφωνα με την "κατάλληλη ρύθμιση για τα αχρησιμοποίητα OpAmps". Εάν είναι επιθυμητό, μπορούν να χρησιμοποιηθούν 2 x SLG88103V’S αντί για το μεμονωμένο SLG88104V.

Μια δίοδος εκπομπής φωτός χαμηλής ισχύος υποδεικνύει μια κατάσταση λειτουργίας. Η σημασία του ότι είναι μια έκδοση χαμηλής ισχύος δεν μπορεί να υποτιμηθεί λόγω των χαμηλών ηρεμιστικών ρευμάτων και της ισχύος του SLG88104V. Η κύρια κατανάλωση ενέργειας από το κύκλωμα θα είναι η ενδεικτική λυχνία LED ισχύος.

Στην πραγματικότητα, λόγω του εξαιρετικά χαμηλού ρεύματος ηρεμίας των 375 nA, η τιμή ισχύος για το SLG88104V είναι πολύ μικρή. Η πλειοψηφία των απωλειών ισχύος είναι μέσω της αποσύνδεσης των πυκνωτών χαμηλής διέλευσης και της αντίστασης ακολουθίας εκπομπών. Εάν μετρήσουμε την τρέχουσα κατανάλωση του ηρεμιστικού ρεύματος ολόκληρου του κυκλώματος, αποδεικνύεται ότι είναι μόνο περίπου 20 μA, αυξάνοντας σε περίπου 90 μA περίπου όταν η κιθάρα είναι σε δράση. Αυτό είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με τα 2 mA που καταναλώνει το LED και είναι ο λόγος που η χρήση LED χαμηλής ισχύος είναι επιτακτική. Μπορούμε να υπολογίσουμε ότι η μέση διάρκεια ζωής μιας μόνο αλκαλικής μπαταρίας ΑΑ που θα αποφορτιστεί από πλήρη έως 1 V είναι περίπου 2000 mAh* με ρυθμό εκφόρτισης 100 mA. Ένα αξιοπρεπές νέο ζεύγος μπαταριών που παράγουν 3 V θα πρέπει στη συνέχεια να μπορεί να τροφοδοτήσει πάνω από 4000 mAh. Με το LED στη θέση του, το κύκλωμά μας μετρά 1,75 mA, από το οποίο μπορούμε να υπολογίσουμε πάνω από 2285 ώρες ή 95 ημέρες συνεχούς χρήσης. Επειδή τα overdrives είναι ενεργά κυκλώματα, το overdrive μας μπορεί να παράγει «ένα κολαστήριο λάκτισμα» με ελάχιστη τρέχουσα χρήση. Ως δευτερεύουσα σημείωση, δύο μπαταρίες AAA πρέπει να διαρκέσουν περίπου το μισό χρόνο του AA.

Παρακάτω είναι το μοντέλο εργασίας αυτού του κυκλώματος overdrive. Προφανώς, όπως συμβαίνει με κάθε πεντάλ, ο χρήστης πρέπει να προσαρμόσει τις ρυθμίσεις για να βρει τον ήχο που του ταιριάζει περισσότερο. Το να γυρίζουμε τη μέση και το μπάσο του ενισχυτή ψηλότερα από το πρίμα φάνηκε να μας δίνει πραγματικά δροσερούς ήχους overdrive (καθώς το πρίμα ήταν πιο σκληρό). Στη συνέχεια έμοιαζε με τον πιο ζεστό παλιομοδίτικο τύπο ήχου.

Λόγω του μικροσκοπικού πακέτου του SLG88104V και της πολύ χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, καταφέραμε να πετύχουμε ένα μικρό πεντάλ overdrive χαμηλής ισχύος που είναι λιγότερο ογκώδες και λειτουργεί μόνο με δύο μπαταρίες τύπου μολυβιού για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Οι μπαταρίες AA είναι πιο άμεσα διαθέσιμες και υπάρχει η πιθανότητα να μην αλλάξουν για όλη τη ζωή οποιασδήποτε μονάδας εργασίας, καθιστώντας την εξαιρετικά εύκολη συντήρηση και φιλική προς το περιβάλλον. Επιπλέον, μπορεί να κατασκευαστεί με ένα μικρό αριθμό εξωτερικών εξαρτημάτων, ώστε να μπορεί να είναι χαμηλού κόστους, εύκολο στην κατασκευή και, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ελαφρύ.

* Πηγή: Φύλλο δεδομένων Energizer E91 (βλ. Γράφημα ράβδων), powerstream.com

Συμπεράσματα

Σε αυτό το Instructable έχουμε κατασκευάσει ένα πεντάλ υπερφόρτωσης χαμηλής τάσης χαμηλής ισχύος.

Εκτός από τον χειρισμό της αναλογικής επεξεργασίας για τα μικτά IC του GreenPAK και άλλους ψηφιακούς ημιαγωγούς, το GreenPAK's Rail to Rail Low Voltage, Low Current OpAmp's έχει αποδειχθεί ότι είναι χρήσιμο σε κυκλώματα overdrive. Είναι αυτόνομα σε πολλές άλλες εφαρμογές και ιδιαίτερα πλεονεκτικά σε εφαρμογές ευαίσθητες στην ισχύ.

Επιπλέον, εάν ενδιαφέρεστε για τα κυκλώματα αρκετά καλά για να προγραμματίσετε τα σχέδια του δικού σας IC, μπορείτε να κατεβάσετε το λογισμικό GreenPAK που είναι χρήσιμο για τέτοια σχέδια ή απλώς δείτε τα ήδη ολοκληρωμένα αρχεία σχεδίασης GreenPAK που διατίθενται στην ιστοσελίδα μας. Η μηχανική μπορεί να είναι ακόμη ευκολότερη, το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να συνδέσετε το GreenPAK Development Kit στον υπολογιστή σας και να πατήσετε το πρόγραμμα για να δημιουργήσετε το προσαρμοσμένο σας IC.