DIY batteridriven Overdrive -pedal för gitarreffekter: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

För kärleken till musik eller för kärleken till elektronik, syftet med denna Instructable är att visa hur kritisk SLG88104V Rail to Rail I/O 375nA Quad OpAmp med sin låga effekt och lågspänningsframsteg kan vara att revolutionera överdrivningskretsar.

Typiska överdrivna konstruktioner på marknaden körs idag på 9V. Som vi förklarat här har vi emellertid kunnat uppnå en överdriven enhet som är extremt ekonomisk i sin strömförbrukning och kör på så låg VDD att den kan fungera med endast två AA -batterier vid tre volt under längre perioder och extremt lång batteritid. För att ytterligare spara batterier kvar i enheten används en mekanisk brytare för urkoppling som standard. Eftersom fotavtrycket på SLG88104V är litet med minimal mängd batterier kan dessutom en liten lätt pedal göras om så önskas. Allt detta i kombination med sympatiska ljudeffekter gör det till en ledande överdriven design.

Amplifierade gitarrer dök upp i början av 1930 -talet. Vid den tiden strävade tidiga inspelningsartister emellertid efter rena orkester av ljud. Vid 40 -talet tillverkade DeArmond världens första fristående effekt. Men vid den tiden var förstärkare ventilbaserade och skrymmande. Under 40 -talet och fram till 50 -talet, även om rena toner var vanliga, ökade tävlande individer och band ofta sin förstärkare till överdrivningsstatus och distorsionsljudet blev alltmer populärt. På 60-talet började transistorförstärkare tillverkas med Vox T-60, 1964 och runt samma tid för att ytterligare bevara distorsionsljudet som var mycket eftertraktat vid den tiden den första distorsionseffekten föddes.

Steg 1: Förutsättningar

Analog eller digital bearbetning av musiksignaler kan ge nya effekter, och aktiva överdrivna effekter återskapar de överdrivna klippeffekterna av de tidiga ventilförstärkarna.

Vanligtvis oönskad och minimerad när det gäller förstärkning är motsatsen sant när det gäller denna effekt. Klippning producerar frekvenser som inte finns i det ursprungliga ljudet och som delvis kunde ha varit orsaken till dess överklagande under de första dagarna. Stark och nästan kvadratvågsrelaterad klippning producerar mycket hashljud som är inharmoniska mot sin förälderton, medan mjuk klippning ger harmoniska övertoner och så generellt beror ljudet som produceras på mängden klippning och utarmning med frekvens. Det är den här författarens starka övertygelse om att kvaliteten på en överdrivningspedal beror på dess andel harmoniska till inharmoniska toner i hela sitt intervall och dess förmåga att bevara de harmoniska tonerna vid högre förstärkningar.

Steg 2: Översikt

Ovan är en översikt över en föreslagen krets, vars syfte är att bevara befintliga signaler och producera dessa överdrivningsljud. Med SLG88104V kan en Overdrive -pedal köras på 3 V med två AA -batterier som är mycket mer allmänt tillgängliga och billigare att köpa än 9 V PP3 -batterier. Om så önskas kan AAA -batterier användas istället, även om AA: s extra kapacitet gör det mer än lämpligt. Vidare kommer kretsen att kunna arbeta med 4,5 V (1,5 V mittlinje +3 V) eller 6 V (3 V mittlinje +3 V) om så önskas, men inte nödvändigt.

Selektiv frekvensförstärkning - viktig modifiering för att åstadkomma förstärkning vid lägre spänningar.

Steg 3: Förklaring och teori

Vi väljer att använda förstärkarens icke-inverterande topologi som bas för förstärkningsstegen på grund av dess höga ingångsimpedans och enkla anpassning för frekvensval.

Se Formel 1.

Som vi har sett är vinsten i detta upplägg enbart beroende av feedbacken. Om vi konverterar detta som en högpass -topologi kommer förstärkning att bero på feedback och ingångsfrekvenser enligt vissa överdrivningsarrangemang. Vidare, om filteråterkopplingskretsen fördubblas, kommer topologin att tillämpa ett intervall av responsiva förstärkningar på ingången och sedan ytterligare en annan uppsättning responsiva vinster.

Denna inställning kan tjäna till att både klargöra designen och möjliggöra en mer frekvensriktad / selektiv förstärkning. Nedan är diagrammet över ett sådant arrangemang med formler som ger intressanta slutsatser. Denna topologi är en viktig punkt som den slutliga överdrivningskretsen åberopar, som kommer att införliva den som en huvudkärna flera gånger för att upprätthålla en fungerande modell.

För att se lite enklare på saker, för en viss frekvens f använder vi Formel 2 och Formel 3.

Den faktiska ekvationen för AGain vid en viss frekvens f är således formel 4 som bryts ner ytterligare för att producera en slutlig formel 5.

Som uppenbart är detta analogt med tillägget av de förenklade ekvationerna ovan förutom den inneboende enhetsförstärkningen hos förstärkaren som är konstant. Sammanfattningsvis är frekvensresponsförstärkningen för varje högpass -feedback -topologi -ben sammansatt.

Syftet med sådana arrangemang är att få en mer enhetlig förstärkning av insignalen över frekvensområdet så att vi vid högre frekvenser där OpAmps förstärkning reduceras, kan introducera mer förstärkning. Vid låga spänningar kan ljudet bevaras genom de låga frekvenserna även om takhöjden inte är särskilt hög.

Steg 4: Kretsdiagram

Steg 5: Krets förklarad

SLG88103/4V har medfött ingångsskydd för att förhindra överspänning vid dess ingångar. Extra skyddsdioder har lagts till i det inledande skedet av överdrivningsingång för extra design robusthet.

Första stegets förstärkning fungerar som en första stegs högimpedansbuffert och förstärks initialt för att förbereda sig för överdrivningssteget. Vinsten är cirka två, även om den varierar med frekvensen. I detta skede måste man se till att förstärkningen förblir låg, eftersom all förstärkning i detta skede multipliceras med överdriven förstärkning.

Efter överdrivningssteget, där signalen kommer att genomgå stora vinster, säkerställer frekvensselektiv förstärkning igen att de högre frekvenserna får den ökningen för en mer konsekvent förstärkning, och i följd inducerar vi klippning med två dioder i framåtledande läge. Ett enkelt lågpassfilter bildar tonen, och detta leder till en enkel volympotentiometer och en buffert för att driva utmatningen.

Endast tre av de inbyggda operativa förstärkarna används, och den sista återstående är korrekt ansluten enligt "korrekt installation för oanvända OpAmps". Om så önskas kan 2 x SLG88103V’S användas istället för den enda SLG88104V.

En lågstrålande lysdiod indikerar att den är påslagen. Vikten av att det är en lågeffektsversion kan inte underskattas på grund av de låga vilande strömmarna och löpkraften hos SLG88104V. Huvudströmförbrukningen från kretsen är strömindikatorlampan.

På grund av den extremt låga 375 nA vilande strömmen är effekthänsynen för SLG88104V mycket liten. Majoriteten av effektförlusten sker genom avkoppling av lågpassskondensatorer och emitterföljarmotståndet. Om vi mäter strömförbrukningen för hela kretsens vilande ström, visar det sig bara vara cirka 20 µA, vilket ökar till cirka 90 µA när gitarren är i funktion. Detta är mycket litet jämfört med de 2 mA som förbrukas av lysdioden och är anledningen till att det är absolut nödvändigt att använda en LED med låg effekt. Vi kan uppskatta den genomsnittliga livslängden för ett enda alkaliskt AA -batteri för att dränera från fullt till 1 V är cirka 2000 mAh* vid en urladdningshastighet på 100 mA. Ett hyfsat nytt par batterier som producerar 3 V bör då kunna källa över 4000 mAh. Med lysdioden på plats mäter vår krets en dragning på 1,75 mA från vilken vi kan uppskatta över 2285 timmar eller 95 dagars kontinuerlig användning. Eftersom överdrivningar är aktiva kretsar kan vår överväxel producera "en jäkla kick" vid minimal strömförbrukning. Som en sidnot bör två AAA -batterier hålla ungefär halva AA -tiden.

Nedan är arbetsmodellen för denna överdrivningskrets. Uppenbarligen, som med alla pedaler, måste användaren justera inställningarna för att hitta det ljud som är mest lämpligt för dem. Att vrida förstärkarens mitt och bas högre än diskant verkade ge riktigt coola överdrivljud för oss (eftersom diskant var hårdare). Det liknade då den varmare gammaldags ljudtypen.

På grund av SLG88104V: s lilla paket och mycket låga energiförbrukning har vi lyckats åstadkomma en överdrivningspedal med låg effekt som är mindre skrymmande och fungerar på bara två blyertstypbatterier under en längre tid.

AA -batterier är lättare tillgängliga, och det finns möjlighet att de inte kommer att ändras under en arbetsenhets livslängd, vilket gör det extremt enkelt att underhålla och miljövänligt. Dessutom kan den byggas med ett litet antal externa komponenter, så det kan vara billigt, enkelt att göra och som tidigare sagt lätt.

* Källa: Energizer E91 -datablad (se stapeldiagram), powerstream.com

Slutsatser

I denna instruerbara har vi konstruerat en lågspännings låg effekt överdrivningspedal.

Bortsett från att hantera den analoga bearbetningen för GreenPAK: s blandade signaler IC och andra digitala halvledare, har GreenPAK: s Rail to Rail Low Voltage, Low Current OpAmp visat sig vara användbara i överdrivna kretsar. De är autonoma i många andra applikationer och särskilt fördelaktiga i energikänsliga applikationer.

Dessutom, om du är intresserad av kretsar tillräckligt bra för att programmera din egen IC: s design kan du ladda ner vår GreenPAK-programvara som är användbar för sådana mönster eller bara titta på de redan färdiga GreenPAK-designfilerna som finns tillgängliga på vår webbsida. Teknik kan vara ännu enklare, allt du behöver göra är att ansluta GreenPAK Development Kit till din dator och klicka på programmet för att skapa din anpassade IC.