DIY batteridrevet Overdrive -pedal til guitareffekter: 5 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

For kærligheden til musik eller for kærligheden til elektronik er formålet med denne Instructable at vise, hvor kritisk SLG88104V Rail to Rail I/O 375nA Quad OpAmp med sine lave effekter og lavspændingsfremskridt kan være at revolutionere overdrive kredsløb.

Typiske overdrive -designs på markedet kører i dag ved 9V. Som forklaret her har vi imidlertid været i stand til at opnå en overdrive, der er ekstremt økonomisk i sit strømforbrug og kører på så lav en VDD, at den kun kan fungere ved hjælp af to AA -batterier ved tre volt i længere perioder og ekstremt lang batterilevetid. For yderligere at bevare batterier, der er tilbage i enheden, bruges en mekanisk afbryder til frakobling som standard. Da SLG88104Vs fodaftryk er lille med en minimal mængde batterier, kan der om ønsket laves en lille letvægtspedal. Alt dette kombineret med sympatiske lydeffekter gør det til et førende overdrive -design.

Amplificerede guitarer dukkede op i begyndelsen af 1930'erne. På det tidspunkt stræbte tidlige indspilningskunstnere imidlertid efter rene orkestertype lyde. I 40'erne fremstillede DeArmond verdens første selvstændige effekt. Men på det tidspunkt var forstærkere ventilbaserede og omfangsrige. I løbet af 40'erne og frem til 50'erne, selvom rene toner var fremherskende, ændrede konkurrerende individer og bands ofte deres forstærkere til overdrive -status, og forvrængningslyden blev stadig mere populær. I 60'erne begyndte transistorforstærkere at blive fremstillet med Vox T-60, i 1964 og omkring samme æra for yderligere at bevare forvrængningslyden, som var meget eftertragtet på det tidspunkt, da den første forvrængningseffekt blev født.

Trin 1: Forudsætninger

Analog eller digital behandling af musiksignaler kan give nye effekter, og aktive overdrive -effekter genskaber de overdrevne klipningseffekter af de tidlige ventilforstærkere.

Normalt uønsket og minimeret med hensyn til forstærkning er det modsatte sandt med hensyn til denne effekt. Clipping producerer frekvenser, der ikke er til stede i den originale lyd, og som delvis kunne have været årsagen til dens appel i de tidlige dage. Stærk og næsten firkantbølgerelateret klipning producerer meget hashlyde, der er inharmoniske i forhold til dets forældretone, mens blødt klipning producerer harmoniske overtoner, og derfor afhænger den producerede lyd generelt af mængden af klipning og udtømning med frekvens. Det er denne forfatteres stærke overbevisning, at kvaliteten af en overdrive -pedal afhænger af dens andel af harmoniske til inharmoniske toner i hele sit område og dens evne til at bevare de harmoniske toner ved højere forstærkninger.

Trin 2: Oversigt

Ovenstående er en oversigt over et foreslået kredsløb, hvis formål er at bevare eksisterende signaler og producere disse overdrive lyde. Ved hjælp af SLG88104V kan en Overdrive -pedal køre på 3 V ved hjælp af to AA -batterier, som er meget mere tilgængelige og billigere at købe end 9 V PP3 -batterier. Hvis det ønskes, kan AAA -batterier bruges i stedet, selvom den ekstra kapacitet på AA gør det mere end passende. Ydermere vil kredsløbet kunne arbejde på 4,5 V (1,5 V midterlinje +3 V) eller 6 V (3 V midterlinje +3 V), hvis det ønskes, selvom det ikke er nødvendigt.

Selektiv frekvensforstærkning - vigtig ændring for at opnå forstærkning ved lavere spændinger.

Trin 3: Forklaring og teori

Vi vælger at bruge forstærkerens ikke-inverterende topologi som en base for forstærkningstrinnene på grund af dens høje inputimpedans og lette tilpasning til frekvensvalg.

Se Formel 1.

Som vi har set, er gevinsten i denne opsætning udelukkende betinget af feedbacken. Hvis vi konverterer dette som en højpas -topologi, vil gevinst afhænge af feedback og inputfrekvenser i henhold til nogle overdrive -arrangementer. Hvis filterfeedback -kredsløbet endvidere er fordoblet, vil topologien endvidere anvende en række responsive gevinster på input og derefter et yderligere andet sæt responsive gevinster.

Denne opsætning kan tjene til både at tydeliggøre designet og tillade en mere frekvensretnings / selektiv forstærkning. Nedenfor er diagrammet over et sådant arrangement med formler, der frembringer interessante konklusioner. Denne topologi er en vigtig kerne, som det sidste overdrive -kredsløb påberåber sig, som vil inkorporere det som en hovedkerne flere gange for at opretholde en fungerende model.

For at se tingene lidt enklere, for en bestemt frekvens f bruger vi Formel 2 og Formel 3.

Den egentlige ligning for AGain ved en bestemt frekvens f er således Formel 4, der bryder yderligere ned for at producere en sidste formel 5.

Som indlysende er dette analogt med tilføjelsen af de forenklede ligninger ovenfor bortset fra forstærkerens iboende enhedsforstærkning, som er konstant. Sammenfattende er frekvensresponsforstærkningen for hvert højpas -feedback -topologi -ben sammensat.

Formålet med sådanne arrangementer er at opnå en mere ensartet forstærkning af indgangssignalet over frekvensområdet, så vi ved højere frekvenser, hvor OpAmp's forstærkning er reduceret, kan introducere mere forstærkning. Ved lave spændinger kan lyden bevares gennem de lave frekvenser, selvom frihøjden ikke er særlig høj.

Trin 4: Kredsløbsdiagram

Trin 5: Kredsløb forklaret

SLG88103/4V indeholder medfødt indgangsbeskyttelse for at forhindre overspænding ved sine indgange. Ekstra beskyttelsesdioder er tilføjet i den indledende fase af overdrive -input for ekstra design robusthed.

Første trin forstærkning fungerer som en første etape højimpedansbuffer og forstærkes i første omgang for at forberede overdrive -fasen. Gain er omkring to, selvom det varierer med frekvens. På dette stadie skal der udvises omhu for at sikre, at forstærkningen forbliver lav, da enhver forstærkning på dette trin multipliceres med overdrive -forstærkningen.

Efter videre til overdrive -stadiet, hvor signalet vil undergå store gevinster, sikrer frekvensselektiv forstærkning igen, at de højere frekvenser får det boost til en mere konsistent forstærkning, og efterfølgende inducerer vi klipning ved hjælp af to dioder i fremadgående ledende tilstand. Et simpelt lavpasfilter danner tonen, og dette fører til et simpelt volumenpotentiometer og en buffer til at drive output.

Kun tre af de indbyggede operationsforstærkere bruges, og den sidste, der er tilbage, er tilsluttet korrekt i henhold til "korrekt opsætning af ubrugte OpAmps". Hvis det ønskes, kan 2 x SLG88103V’S bruges i stedet for den enkelte SLG88104V.

En lysdiode med lav effekt angiver en tændt tilstand. Betydningen af, at det er en laveffektversion, kan ikke undervurderes på grund af SLG88104V's lave hvilestrømme og driftseffekt. Hovedstrømforbruget fra kredsløbet er strømindikatorens LED.

På grund af den ekstremt lave 375 nA hvilestrøm er effektovervejelsen for SLG88104V meget lille. Størstedelen af effekttabet sker gennem afkoblingen af lavpas -kondensatorer og emitterfølgermodstanden. Hvis vi måler det aktuelle forbrug af hele kredsløbets hvilestrøm, viser det sig kun at være omkring 20 µA og stiger til omkring maksimalt 90 µA, når guitaren er i aktion. Dette er meget lille i forhold til de 2 mA, der forbruges af LED'en, og det er grunden til, at brugen af en lav effekt LED er absolut nødvendig. Vi kan estimere gennemsnitslevetiden for et enkelt alkalisk AA -batteri til at dræne fra fuldt til 1 V er omkring 2000 mAh* ved en afladningshastighed på 100 mA. Et anstændigt nyt par batterier, der producerer 3 V, skal derefter kunne levere mere end 4000 mAh. Med LED'en på plads måler vores kredsløb en 1,75 mA trækning, hvorfra vi kan estimere over 2285 timer eller 95 dages kontinuerlig brug. Fordi overdrives er aktive kredsløb, kan vores overdrive producere "et helvede til et spark" ved minimal strømforbrug. Som en sidebemærkning skal to AAA -batterier vare omkring halvdelen af AA -tiden.

Nedenfor er arbejdsmodellen for dette overdrive kredsløb. Som med enhver pedal skal brugeren naturligvis justere indstillingerne for at finde den lyd, der er mest passende for dem. At dreje forstærkerens midte og bas højere end diskant syntes at give virkelig fede overdrive -lyde for os (da diskant var hårdere). Det lignede derefter den varmere gammeldags lydtype.

På grund af SLG88104Vs lille pakke og meget lave strømforbrug er det lykkedes os at opnå en lav effekt overdrive -pedal, der er mindre omfangsrig og kun kører på to blyantstypebatterier i lang tid.

AA -batterier er lettere tilgængelige, og der er mulighed for, at de ikke ændres i en arbejdsenheds levetid, hvilket gør det ekstremt let at vedligeholde og miljøvenligt. Ydermere kan den bygges med et lille antal eksterne komponenter, så det kan være billigt, let at lave og som tidligere nævnt let.

* Kilde: Energizer E91 Datablad (se søjlediagram), powerstream.com

Konklusioner

I denne Instructable har vi konstrueret en lavspændings lav effekt overdrive pedal.

Bortset fra at håndtere den analoge behandling for GreenPAKs blandede signal IC'er og andre digitale halvledere, har GreenPAKs Rail to Rail Low Voltage, Low Current OpAmp'er vist sig at være nyttige i overdrive kredsløb. De er autonome i mange andre applikationer og især fordelagtige i strømfølsomme applikationer.

Desuden, hvis du er interesseret i kredsløb godt nok til at programmere dine egne IC's designs, er du velkommen til at downloade vores GreenPAK-software, der er nyttig til sådanne designs, eller bare se de allerede gennemførte GreenPAK-designfiler, der er tilgængelige på vores webside. Engineering kan være endnu lettere, alt hvad du skal gøre er at tilslutte GreenPAK Development Kit til din computer og trykke på programmet for at oprette din brugerdefinerede IC.