Pedal Overdrive, ki deluje na baterije, za učinke kitare: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Zaradi ljubezni do glasbe ali ljubezni do elektronike je cilj tega Instructablea pokazati, kako kritično je lahko SLG88104V Rail to Rail I/O 375nA Quad OpAmp s svojimi napredki pri nizki moči in nizki napetosti revolucionirati preobremenitvena vezja.

Tipični modeli overdrive na današnjem trgu delujejo pri 9V. Vendar pa je, kot je razloženo tukaj, uspelo doseči overdrive, ki je izjemno ekonomičen pri porabi energije in deluje na tako nizkem VDD, da lahko deluje le z dvema baterijama AA pri treh voltih za daljša obdobja in izjemno dolgo življenjsko dobo baterije. Za dodatno ohranitev baterij, ki so ostale v enoti, se kot standard uporablja mehansko stikalo za izklop. Poleg tega, ker je odtis SLG88104V majhen z minimalno količino porabljenih baterij, lahko po želji naredimo majhen lahek pedal. Vse to v kombinaciji z všečnimi zvočnimi učinki naredi vodilno zasnovo overdrive.

Ojačane kitare so se pojavile v zgodnjih tridesetih letih prejšnjega stoletja. Vendar so si takrat zgodnji snemalci prizadevali za čiste zvoke orkestra. Do 40. let je DeArmond izdelal prvi samostojni učinek na svetu. Toda takrat so bili ojačevalniki zasnovani na ventilih in obsežni. Med 40. in 50. leti, čeprav so prevladovali čisti toni, so tekmovalni posamezniki in bendi pogosto povečali glasnost ojačevalcev do statusa overdrive, izkrivljajoči zvok pa je postajal vse bolj priljubljen. V 60. letih so tranzistorske ojačevalnike začeli proizvajati z Voxom T-60, leta 1964 in približno v istem obdobju, da bi še dodatno ohranili popačen zvok, ki je bil takrat zelo iskan, ko se je rodil prvi učinek popačenja.

1. korak: Predpogoji

Analogna ali digitalna obdelava glasbenih signalov lahko prinese nove učinke, aktivni učinki overdrive -a pa poustvarijo pretirane učinke izrezovanja teh zgodnjih ojačevalnikov ventilov.

Ponavadi nezaželen in minimiziran v smislu ojačanja je v nasprotju s tem učinkom. Izrezovanje proizvaja frekvence, ki niso prisotne v izvirnem zvoku, kar bi lahko bil delno razlog za njegovo privlačnost v prvih dneh. Močno in skoraj kvadratno valovanje izrezovanja proizvaja zelo razpršene zvoke, ki so harmonični glede na njegov nadrejeni ton, medtem ko mehko izrezovanje proizvaja harmonične tone, zato je na splošno proizveden zvok odvisen od količine izrezovanja in izčrpanosti s frekvenco. Močno prepričanje tega avtorja je, da je kakovost stopalke za overdrive odvisna od njenega deleža harmoničnih do neharmoničnih tonov v celotnem razponu in njene sposobnosti ohranjanja harmonskih tonov pri večjih ojačanjih.

2. korak: Pregled

Zgoraj je pregled predlaganega vezja, katerega cilj je ohraniti obstoječe signale in proizvesti tiste zvoke s prekomernim pogonom. Uporaba SLG88104V omogoča pedal Overdrive, ki deluje na 3 V z dvema baterijama AA, ki so veliko bolj dostopne in cenejše za nakup kot 9 V baterije PP3. Po želji lahko namesto tega uporabite baterije AAA, čeprav je zaradi dodatnih zmogljivosti AA več kot primerna. Nadalje bo vezje po želji delovalo na 4,5 V (1,5 V sredinska linija +3 V) ali 6 V (3 V sredinska linija +3 V), čeprav to ni potrebno.

Selektivno frekvenčno ojačanje - pomembna sprememba za doseganje ojačitve pri nižjih napetostih.

3. korak: Pojasnilo in teorija

Neinvertirno topologijo ojačevalnika se odločimo za osnovo za stopnje ojačanja zaradi visoke vhodne impedance in enostavne prilagoditve za izbiro frekvence.

Glej formulo 1.

Kot smo videli, je dobiček v tej postavitvi odvisen izključno od povratnih informacij. Če to pretvorimo kot visokoprehodno topologijo, bo dobiček odvisen od povratnih informacij in vhodnih frekvenc v skladu z nekaterimi dogovori o pretiravanju. Nadalje, če se vezje povratnih informacij filtra podvoji, bo topologija na vhodu uporabila en razpon odzivnih dobičkov in nato še en drugačen niz odzivnih dobičkov.

Ta nastavitev lahko pomaga razjasniti zasnovo in omogočiti bolj pogosto usmerjeno / selektivno ojačanje. Spodaj je diagram take ureditve s formulami, ki dajejo zanimive zaključke. Ta topologija je pomemben bistvo, na katerega se sklicuje končno vezje preobremenitve, ki ga bo večkrat vključilo kot glavno jedro za vzdrževanje delujočega modela.

Če pogledamo stvari nekoliko preprosteje, za določeno frekvenco f uporabljamo formulo 2 in formulo 3.

Dejanska enačba za AGain pri določeni frekvenci f je torej formula 4, ki se dodatno razčleni, da nastane končna formula 5.

Kot je očitno, je to analogno dodajanju zgoraj poenostavljenih enačb, razen pri lastnem dobičku enotnosti ojačevalnika, ki je konstanten. Če povzamemo, je dobiček frekvenčnega odziva vsakega kraka topologije povratnih informacij z visokim prehodom sestavljen.

Namen takšnih ureditev je doseči bolj enakomerno ojačanje vhodnega signala v frekvenčnem območju, tako da lahko pri višjih frekvencah, kjer je dobiček OpAmpa zmanjšan, uvedemo večji dobiček. Pri nizkih napetostih se zvok lahko ohrani skozi te nizke frekvence, čeprav prostor za glavo ni zelo visok.

4. korak: Shema vezja

5. korak: Razloženo vezje

SLG88103/4V ima vgrajeno vhodno zaščito, ki preprečuje prenapetost na vhodih. Dodatne zaščitne diode so bile dodane na začetni stopnji vnosa overdrive za dodatno robustno zasnovo.

Ojačevalnik prve stopnje deluje kot prvostopenjski visoko impedančni pufer in se najprej ojača za pripravo na stopnjo pretiravanja. Dobiček je okoli dva, čeprav se spreminja s frekvenco. Na tej stopnji je treba paziti, da ojačitev ostane nizka, saj se vsaka ojačitev na tej stopnji pomnoži z ojačitvijo prekoračitve.

Po stopnji preobremenitve, kjer bo signal doživel velika povečanja, frekvenčno selektivno ojačanje znova zagotavlja, da višje frekvence dobijo to povečanje za bolj dosledno ojačanje, zato zaporedoma induciramo izrezovanje z uporabo dveh diod v naprej prevodnem načinu. Enostaven nizkoprepustni filter tvori ton, kar vodi do preprostega potenciometra za glasnost in medpomnilnika za pogon izhoda.

Uporabljajo se le trije vgrajeni operacijski ojačevalniki, zadnji preostali pa je ustrezno ožičen v skladu z "pravilno nastavitvijo neuporabljenih ojačevalnikov OpA". Po želji lahko namesto enojnega SLG88104V uporabite 2 x SLG88103V’S.

Svetleča dioda z nizko močjo označuje vklopljeno stanje. Pomena, da je različica z nizko porabo energije, ni mogoče podcenjevati zaradi nizkih tokov miru in delovne moči SLG88104V. Glavna poraba energije iz tokokroga bo LED indikator napajanja.

Pravzaprav je zaradi izredno nizkega 375 nA mirujočega toka poraba energije za SLG88104V zelo majhna. Večina izgube energije je posledica ločevanja nizkoprepustnih kondenzatorjev in oddajnega sledilnega upora. Če merimo trenutno porabo celotnega tokokroga mirujočega tokokroga, se izkaže, da je le približno 20 µA, ko se kitara v akciji poveča na največ 90 µA. To je zelo majhno v primerjavi z 2 mA, ki jih porabi LED, zato je uporaba LED z nizko porabo energije nujna. Lahko ocenimo, da je povprečna življenjska doba ene alkalne baterije AA, ki se izprazni od polne do 1 V, okoli 2000 mAh* pri izpraznjenosti 100 mA. Pristojen nov par baterij, ki proizvajajo 3 V, bi moral imeti vir več kot 4000 mAh. Z vgrajeno LED diodo naše vezje meri 1,75 mA porabo, iz katere lahko ocenimo več kot 2285 ur ali 95 dni neprekinjene uporabe. Ker so overdrivi aktivni tokokrogi, lahko naš overdrive povzroči "hud udarec" pri minimalni trenutni uporabi. Kot stransko opombo naj bi dve bateriji AAA zdržali približno polovico časa AA.

Spodaj je prikazan delovni model tega vezja preobremenitve. Očitno mora uporabnik, tako kot pri vsakem pedalu, prilagoditi nastavitve, da najde zvok, ki je zanj najbolj primeren. Zdi se, da je okrepitev sredine in nizkega tona ojačevalnika višje od visokih tonov za nas dalo res kul zvok overdriva (saj so bili visoki toni ostrejši). Nato je spominjal na toplejšo staromodno vrsto zvoka.

Zaradi majhnega paketa SLG88104V in zelo nizke porabe energije smo uspeli doseči pedal za pretirano nizko porabo, ki je manj obsežen in deluje dolgo samo na dveh baterijah svinčnikov.

AA baterije so lažje dostopne in obstaja možnost, da se ne bodo zamenjale za življenjsko dobo katere koli delovne enote, zaradi česar je izjemno enostavno vzdrževanje in okolju prijazno. Poleg tega je lahko zgrajen z majhnim številom zunanjih komponent, zato je lahko poceni, enostaven za izdelavo in, kot je bilo že navedeno, lahek.

* Vir: podatkovni list Energizer E91 (glej stolpčni grafikon), powerstream.com

Sklepi

V tem navodilu smo izdelali nizkonapetostni pedal za nizko moč.

Poleg obravnave analogne obdelave za mešane signalne IC GreenPAK -a in druge digitalne polprevodnike se je pokazalo, da so GreenPAK -ovi nizkonapetostni tirnice z nizko napetostjo, nizkonapetostni opAmp uporabni v vezjih z večjo močjo. So avtonomni v številnih drugih aplikacijah in še posebej ugodni v aplikacijah, občutljivih na moč.

Poleg tega, če vas vezje dovolj dobro programira vaše zasnove IC, lahko prenesete našo programsko opremo GreenPAK, ki je uporabna za takšne zasnove, ali si preprosto ogledate že dokončane oblikovalske datoteke GreenPAK, ki so na voljo na naši spletni strani. Inženiring je lahko še lažji, vse kar morate storiti je, da priključite razvojni komplet GreenPAK na računalnik in pritisnete program, da ustvarite svoj IC po meri.