DIY batterij-aangedreven overdrive-pedaal voor gitaareffecten - Ajarnpa

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2025-01-23 15:01

Voor de liefde voor muziek of voor de liefde voor elektronica, is het doel van deze Instructable om te laten zien hoe belangrijk de SLG88104V Rail to Rail I/O 375nA Quad OpAmp met zijn lage stroom- en laagspanningsverbeteringen kan zijn om een revolutie teweeg te brengen in overdrive-circuits.

Typische overdrive-ontwerpen die tegenwoordig op de markt zijn, werken op 9V. Zoals hier uitgelegd, hebben we echter een overdrive kunnen bereiken die extreem zuinig is in zijn stroomverbruik en werkt op zo'n lage VDD dat hij kan werken met slechts twee AA-batterijen van drie volt voor langere perioden en een extreem lange levensduur van de batterij. Om de resterende batterijen in het apparaat verder te sparen, wordt standaard een mechanische schakelaar voor uitschakeling gebruikt. Bovendien, aangezien de footprint van de SLG88104V klein is met een minimale hoeveelheid gebruikte batterijen, kan desgewenst een klein lichtgewicht pedaal worden gemaakt. Dit alles gecombineerd met sympathieke geluidseffecten maakt het een toonaangevend overdrive-ontwerp.

Versterkte gitaren verschenen in de vroege jaren '30. In die tijd streefden vroege opnameartiesten echter naar zuivere klanken van het orkesttype. In de jaren 40 vervaardigde DeArmond 's werelds eerste stand-alone effect. Maar in die tijd waren versterkers op buizen gebaseerd en omvangrijk. Tijdens de jaren '40 en tot de jaren '50, hoewel cleane tonen de overhand hadden, draaiden competitieve individuen en bands het volume van hun versterkers vaak op tot overdrive en werd het distortion-geluid steeds populairder. In de jaren 60 werden transistorversterkers geproduceerd met de Vox T-60, in 1964 en rond hetzelfde tijdperk om het distortion-geluid, dat toen zeer gewild was, verder te behouden. Het eerste distortion-effect was geboren.

Stap 1: Vereisten

Analoge of digitale verwerking van muzieksignalen kan nieuwe effecten opleveren, en actieve overdrive-effecten bootsen de overgedreven clipping-effecten van die vroege buizenversterkers na.

Meestal ongewenst en geminimaliseerd in termen van versterking, het tegenovergestelde is waar in termen van dit effect. Clipping produceert frequenties die niet aanwezig zijn in het originele geluid en dat zou deels de reden kunnen zijn voor zijn aantrekkingskracht in de begintijd. Sterke en bijna blokgolfgerelateerde clipping produceert zeer hash-geluiden die inharmonisch zijn met de bovenliggende toon, terwijl zachte clipping harmonische boventonen produceert en dus hangt het geproduceerde geluid in het algemeen af van de hoeveelheid clipping en uitputting van de frequentie. Het is de sterke overtuiging van deze auteur dat de kwaliteit van een overdrive-pedaal afhangt van het aandeel harmonische tot inharmonische tonen over het hele bereik en het vermogen om de harmonische tonen bij hogere versterkingen te behouden.

Stap 2: Overzicht

Hierboven is een overzicht van een voorgestelde schakeling, die tot doel heeft bestaande signalen te behouden en die overdrive-geluiden te produceren. Door de SLG88104V te gebruiken, kan een Overdrive-pedaal op 3 V werken met twee AA-batterijen die veel breder verkrijgbaar zijn en goedkoper in aanschaf dan 9 V PP3-batterijen. Indien gewenst kunnen in plaats daarvan AAA-batterijen worden gebruikt, hoewel de extra capaciteit van de AA het meer dan geschikt maakt. Verder kan de schakeling desgewenst werken op 4,5 V (1,5 V middellijn +3 V) of 6 V (3 V middellijn +3 V), hoewel niet noodzakelijk.

Selectieve frequentieversterking - belangrijke wijziging om versterking bij lagere spanningen te bereiken.

Stap 3: Uitleg en theorie

We kiezen ervoor om de niet-inverterende topologie van de versterker te gebruiken als basis voor de versterkingstrappen vanwege de hoge ingangsimpedantie en gemakkelijke aanpassing voor frequentieselectie.

Zie Formule 1.

Zoals we hebben gezien, is de winst in deze opstelling uitsluitend afhankelijk van de feedback. Als we dit omzetten naar een high-pass-topologie, zal de versterking afhankelijk zijn van feedback en ingangsfrequenties volgens sommige overdrive-regelingen. Verder, als de filterterugkoppelingscircuits worden verdubbeld, zal de topologie één reeks responsieve versterkingen toepassen op de ingang en vervolgens een andere reeks responsieve versterkingen.

Deze opstelling kan dienen om zowel het ontwerp te verduidelijken als een meer frequentiegerichte / selectieve versterking mogelijk te maken. Hieronder staat het diagram van een dergelijke opstelling met formules die interessante conclusies opleveren. Deze topologie is een belangrijke crux waarop de uiteindelijke overdrive-schakelingen vertrouwen, die deze meerdere keren als hoofdkern zullen opnemen om een werkend model te behouden.

Om het wat eenvoudiger te bekijken, gebruiken we voor een bepaalde frequentie f formule 2 en formule 3.

De feitelijke vergelijking voor AGain bij een bepaalde frequentie f is dus formule 4, die verder uiteenvalt om een uiteindelijke formule 5 te produceren.

Zoals duidelijk is, is dit analoog aan de toevoeging van de vereenvoudigde vergelijkingen hierboven, behalve de inherente eenheidsversterking van de versterker die constant is. Samengevat wordt de frequentieresponsversterking van elk hoogdoorlaat-feedbacktopologiebeen verergerd.

Het doel van dergelijke arrangementen is om een meer uniforme versterking van het ingangssignaal over het frequentiebereik te verkrijgen, zodat we bij hogere frequenties waar de versterking van de OpAmp wordt verminderd, meer versterking kunnen introduceren. Bij lage spanningen kan het geluid door die lage frequenties worden behouden, ook al is de hoofdruimte niet erg hoog.

Stap 4: Schakelschema

Stap 5: Circuit uitgelegd

De SLG88103/4V bevat een ingebouwde ingangsbeveiliging om overspanning aan de ingangen te voorkomen. Extra beschermingsdiodes zijn toegevoegd in de beginfase van de overdrive-ingang voor extra robuustheid van het ontwerp.

Versterking van de eerste trap fungeert als een buffer met hoge impedantie van de eerste trap en versterkt in eerste instantie om zich voor te bereiden op de overdrive-trap. Winst is ongeveer twee, hoewel het varieert met de frequentie. In dit stadium moet ervoor worden gezorgd dat de versterking laag blijft, omdat elke versterking in dit stadium wordt vermenigvuldigd tot de overdrive-versterking.

In navolging van de overdrive-fase, waar het signaal grote versterkingen zal ondergaan, zorgt frequentieselectieve versterking er opnieuw voor dat de hogere frequenties die boost krijgen voor een meer consistente versterking, en vervolgens induceren we clipping met behulp van twee diodes in voorwaartse geleidende modus. Een eenvoudig laagdoorlaatfilter vormt de toon, en dit leidt tot een eenvoudige volumepotentiometer en een buffer om de output aan te sturen.

Slechts drie van de operationele versterkers aan boord worden gebruikt, en de laatst overgebleven is op de juiste manier bedraad volgens de "juiste installatie voor ongebruikte OpAmps". Indien gewenst kunnen 2 x SLG88103V'S worden gebruikt in plaats van de enkele SLG88104V.

Een lichtgevende diode met laag vermogen geeft een aan-status aan. Het belang van het feit dat het een versie met laag vermogen is, kan niet worden onderschat vanwege de lage ruststromen en het bedrijfsvermogen van de SLG88104V. Het belangrijkste stroomverbruik van het circuit is de stroomindicator-LED.

Vanwege de extreem lage ruststroom van 375 nA is het vermogen voor de SLG88104V zelfs erg klein. Het grootste deel van het vermogensverlies vindt plaats via de ontkoppelende laagdoorlaatcondensatoren en de emittervolgerweerstand. Als we het stroomverbruik van de volledige ruststroom van de schakeling meten, blijkt deze slechts ongeveer 20 µA te zijn, oplopend tot ongeveer 90 µA wanneer de gitaar in actie is. Dit is erg klein in vergelijking met de 2 mA die door de LED wordt verbruikt en is de reden dat het gebruik van een low power LED noodzakelijk is. We kunnen schatten dat de gemiddelde levensduur van een enkele AA-alkalinebatterij om te ontladen van volledig naar 1 V ongeveer 2000 mAh* is bij een ontlaadsnelheid van 100 mA. Een behoorlijk nieuw paar batterijen die 3 V produceren, zou dan meer dan 4000 mAh moeten kunnen leveren. Met de LED op zijn plaats meet ons circuit een verbruik van 1,75 mA, waaruit we een schatting kunnen maken van 2285 uur of 95 dagen continu gebruik. Omdat overdrives actieve circuits zijn, kan onze overdrive "een geweldige kick" produceren bij minimaal stroomverbruik. Een kanttekening is dat twee AAA-batterijen ongeveer de helft van de tijd van de AA-batterijen meegaan.

Hieronder staat het werkmodel van dit overdrive-circuit. Het is duidelijk dat, zoals bij elk pedaal, de gebruiker de instellingen moet aanpassen om het geluid te vinden dat het meest geschikt is voor hem. Het midden en de bas van de versterker hoger zetten dan de hoge tonen leek ons echt coole overdrive-geluiden te geven (omdat hoge tonen harder waren). Het leek toen op het warmere ouderwetse type geluid.

Vanwege het kleine pakket van de SLG88104V en het zeer lage stroomverbruik, zijn we erin geslaagd een overdrive-pedaal met laag vermogen te bereiken dat minder omvangrijk is en gedurende een lange tijd op slechts twee potloodbatterijen werkt.

AA-batterijen zijn gemakkelijker verkrijgbaar en het is mogelijk dat ze gedurende de levensduur van een werkende eenheid niet worden vervangen, waardoor het uiterst onderhoudsvriendelijk en milieuvriendelijk is. Verder kan het worden gebouwd met een klein aantal externe componenten, zodat het goedkoop, gemakkelijk te maken en, zoals eerder vermeld, lichtgewicht kan zijn.

* Bron: Energizer E91 Datasheet (zie staafdiagram), powerstream.com

conclusies

In deze Instructable hebben we een laagspannings-overdrive-pedaal met laag vermogen gebouwd.

Afgezien van de analoge verwerking voor GreenPAK's gemengde signaal-IC's en andere digitale halfgeleiders, is van GreenPAK's Rail to Rail Low Voltage, Low Current OpAmp's aangetoond dat ze nuttig zijn in overdrive-circuits. Ze zijn autonoom in veel andere toepassingen en vooral voordelig in vermogensgevoelige toepassingen.

Bovendien, als u geïnteresseerd bent in schakelingen die goed genoeg zijn om uw eigen IC-ontwerpen te programmeren, kunt u onze GreenPAK-software downloaden die nuttig is voor dergelijke ontwerpen of gewoon de reeds voltooide GreenPAK-ontwerpbestanden bekijken die beschikbaar zijn op onze webpagina. Engineering is misschien nog eenvoudiger, u hoeft alleen maar de GreenPAK Development Kit op uw computer aan te sluiten en op het programma te klikken om uw aangepaste IC te maken.