DIY batteridrevet Overdrive -pedal for gitareffekter: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

For kjærligheten til musikk eller for kjærligheten til elektronikk, er målet med denne Instructable å vise hvor kritisk SLG88104V Rail to Rail I/O 375nA Quad OpAmp med sine lave effekter og lavspenningsfremgang kan være å revolusjonere overdrive kretser.

Typiske overdrive -design på markedet kjører i dag på 9V. Som forklart her har vi imidlertid vært i stand til å oppnå en overdrive som er ekstremt økonomisk i strømforbruket og kjører på så lav VDD at den kan fungere med bare to AA -batterier ved tre volt i lengre perioder og ekstremt lang batterilevetid. For å spare batterier igjen i enheten brukes en mekanisk bryter for utkobling som standard. I tillegg, ettersom fotavtrykket til SLG88104V er lite med minimal mengde batterier brukt, kan du lage en liten lett pedal om ønskelig. Alt dette kombinert med hyggelige lydeffekter gjør det til en ledende overdrive -design.

Forsterkede gitarer dukket opp på begynnelsen av 1930 -tallet. På den tiden søkte artister på tidlig innspilling etter rene lyder av orkester. På 40 -tallet produserte DeArmond verdens første frittstående effekt. Men på den tiden var forsterkerne ventilbaserte og klumpete. I løpet av 40- og frem til 50 -årene, selv om rene toner var utbredt, skrudde konkurransedyktige individer og band ofte opp forsterkervolumet til overdrive -status og forvrengningslyden ble stadig mer populær. På 60-tallet begynte transistorforsterkere å bli produsert med Vox T-60, i 1964 og rundt samme tidsalder for ytterligere å bevare forvrengningslyden som var veldig ettertraktet på den tiden, da den første forvrengningseffekten ble født.

Trinn 1: Forutsetninger

Analog eller digital behandling av musikksignaler kan gi nye effekter, og aktive overdrive -effekter gjenskaper de overdrevne klippeffektene til de tidlige ventilforsterkerne.

Vanligvis uønsket og minimert når det gjelder forsterkning, er det motsatte sant når det gjelder denne effekten. Klipping produserer frekvenser som ikke er tilstede i den originale lyden, og som delvis kunne ha vært årsaken til appellen i de tidlige dagene. Sterk og nesten kvadratisk bølgerelatert klipping produserer veldig hash -lyder som er inharmoniske for sin overordnede tone, mens mykt klipping gir harmoniske overtoner, og derfor er lyden som produseres generelt avhengig av mengden klipping og uttømming med frekvens. Det er denne forfatterens sterke tro at kvaliteten på en overdrive -pedal avhenger av andelen harmoniske til inharmoniske toner i hele sitt område og evnen til å bevare de harmoniske tonene ved høyere forsterkninger.

Trinn 2: Oversikt

Ovenfor er en oversikt over en foreslått krets, hvis mål er å bevare eksisterende signaler og produsere de overdrive lydene. Ved å bruke SLG88104V kan en Overdrive -pedal kjøres på 3 V ved bruk av to AA -batterier som er mye mer tilgjengelig og billigere å kjøpe enn 9 V PP3 -batterier. Om ønskelig kan AAA -batterier brukes i stedet, selv om den ekstra kapasiteten til AA gjør den mer enn passende. Videre vil kretsen kunne arbeide med 4,5 V (1,5 V senterlinje +3 V) eller 6 V (3 V senterlinje +3 V) om ønskelig, men ikke nødvendig.

Selektiv frekvensforsterkning - viktig modifikasjon for å oppnå forsterkning ved lavere spenninger.

Trinn 3: Forklaring og teori

Vi velger å bruke den ikke-inverterende topologien til forsterkeren som en base for forsterkningstrinnene på grunn av den høye inngangsimpedansen og enkle tilpasningen for frekvensvalg.

Se Formel 1.

Som vi har sett, er gevinsten i dette oppsettet utelukkende betinget av tilbakemeldingen. Hvis vi konverterer dette til en høypass -topologi, vil gevinsten være avhengig av tilbakemelding og inngangsfrekvenser i henhold til noen overdrive -ordninger. Videre, hvis filtertilbakemeldingskretsene er doblet, vil topologien anvende ett område med responsive gevinster på inngangen og deretter et ytterligere annet sett med responsive gevinster.

Dette oppsettet kan tjene til både å tydeliggjøre designet og tillate en mer frekvensretnings / selektiv forsterkning. Nedenfor er diagrammet over et slikt arrangement med formler som gir interessante konklusjoner. Denne topologien er en viktig kjerne som den siste overdrive -kretsen støtter seg på, som vil inkorporere den som en hovedkjerne flere ganger for å opprettholde en fungerende modell.

For å se litt enklere på ting, for en viss frekvens f bruker vi Formel 2 og Formel 3.

Den faktiske ligningen for AGain ved en bestemt frekvens f er således formel 4 som brytes ned ytterligere for å produsere en endelig formel 5.

Som tydelig er dette analogt med tillegg av de forenklede ligningene ovenfor bortsett fra den iboende enhetsforsterkningen til forsterkeren som er konstant. Oppsummert er frekvensresponsforsterkningen for hvert høypass -feedback -topologi -bein sammensatt.

Målet med slike ordninger er å oppnå en mer jevn forsterkning av inngangssignalet over frekvensområdet, slik at vi ved høyere frekvenser der OpAmps forsterkning er redusert, kan introdusere mer forsterkning. Ved lave spenninger kan lyden bevares gjennom de lave frekvensene, selv om takhøyden ikke er veldig høy.

Trinn 4: Kretsdiagram

Trinn 5: Krets forklart

SLG88103/4V har medfødt inngangsbeskyttelse for å forhindre overspenning ved inngangene. Ekstra beskyttelsesdioder er lagt til i den innledende fasen av overdrive -inngang for ekstra design robusthet.

Første trinns forsterkning fungerer som en første trinns høyimpedansbuffer og forsterker i utgangspunktet for å forberede overdrive -trinnet. Gain er rundt to, selv om det varierer med frekvens. På dette stadiet må det tas hensyn til at forsterkningen forblir lav, ettersom enhver forsterkning på dette stadiet multipliseres med overdrive -forsterkningen.

Etter å ha gått over til overdrive -stadiet, hvor signalet vil gjennomgå store gevinster, sikrer frekvensselektiv forsterkning igjen at de høyere frekvensene får det løftet for en mer konsistent forsterkning, og etterfølgende induserer vi klipping ved bruk av to dioder i fremadgående ledende modus. Et enkelt lavpasfilter danner tonen, og dette fører til et enkelt volumpotensiometer og en buffer for å drive utgangen.

Bare tre av de innebygde operasjonelle forsterkere brukes, og den siste gjenværende er kablet riktig i henhold til "riktig oppsett for ubrukte OpAmps". Om ønskelig kan 2 x SLG88103V’S brukes i stedet for SLG88104V.

En lysdiode med lav effekt indikerer en på-tilstand. Viktigheten av at det er en laveffektsversjon kan ikke undervurderes på grunn av de lave hvilestrømmene og løpekraften til SLG88104V. Hovedstrømforbruket fra kretsen vil være strømindikatorlampen.

På grunn av den ekstremt lave 375 nA hvilestrømmen, er strømhensynet for SLG88104V veldig lite. Mesteparten av strømtapet er gjennom frakobling av lavpasskondensatorer og emitterfølgermotstanden. Hvis vi måler strømforbruket til hele kretsens hvilestrøm, viser det seg å være omtrent 20 µA, og øker til rundt maksimalt 90 µA når gitaren er i aksjon. Dette er veldig lite sammenlignet med 2 mA som lysdioden bruker, og det er grunnen til at bruk av en lav effekt LED er avgjørende. Vi kan estimere gjennomsnittlig levetid for et enkelt alkalisk AA -batteri for å tappe fra fullt til 1 V er rundt 2000 mAh* ved en utladningshastighet på 100 mA. Et anstendig nytt par batterier som produserer 3 V bør da kunne levere over 4000 mAh. Med lysdioden på plass måler kretsen vår en 1,75 mA trekk som vi kan estimere over 2285 timer eller 95 dager med kontinuerlig bruk. Fordi overdrives er aktive kretser, kan overdriven vår produsere "et helvete av et spark" ved minimal nåværende bruk. Som en sidebemerkning skal to AAA -batterier vare omtrent halvparten av AA -tiden.

Nedenfor er arbeidsmodellen for denne overdrive -kretsen. Selvfølgelig, som med alle pedaler, må brukeren justere innstillingene for å finne lyden som passer best for dem. Å skru forsterkerens mellomrom og bass høyere enn diskant syntes å gi veldig kule overdrive -lyder for oss (ettersom diskant var hardere). Den lignet da på den varmere gammeldagse lydtypen.

På grunn av SLG88104Vs lille pakke og svært lave strømforbruk, har vi lyktes i å oppnå en lav effekt overdrive -pedal som er mindre voluminøs og bare går på to blyanttypebatterier i lang tid.

AA -batterier er lettere tilgjengelig, og det er en mulighet for at de ikke vil bli endret i løpet av en arbeidsenhet, noe som gjør det ekstremt enkelt å vedlikeholde og miljøvennlig. Videre kan den bygges med et lite antall eksterne komponenter, så det kan være billig, enkelt å lage, og som nevnt tidligere, lett.

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

Konklusjoner

I denne instruksjonsboken har vi konstruert en lavspennings lav effekt overdrive pedal.

Bortsett fra å håndtere den analoge behandlingen for GreenPAKs blandede signal IC og andre digitale halvledere, har GreenPAKs Rail to Rail Low Voltage, Low Current OpAmp's vist seg å være nyttige i overdrive kretser. De er autonome i mange andre applikasjoner og spesielt fordelaktige i strømfølsomme applikasjoner.

Hvis du er interessert i kretser som er godt nok til å programmere dine egne IC-design, kan du dessuten laste ned vår GreenPAK-programvare som er nyttig for slike design, eller bare se de allerede ferdige GreenPAK-designfilene som er tilgjengelige på vår webside. Engineering kan være enda enklere. Alt du trenger å gjøre er å koble GreenPAK Development Kit til datamaskinen din og trykke på programmet for å lage din tilpassede IC.