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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivos de efeito de distorção em transistores de efeito de campo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Músico O artigo discute dispositivos de amplificação que implementam o efeito Distortion para uma guitarra elétrica. Este é o efeito eletroacústico mais usado que os guitarristas usam há muitos anos, e seu som é familiar até para um tocador iniciante. Atualmente, existem muitos tipos de dispositivos que implementam esse efeito, mas todos diferem no design do circuito e dão ao som um tom diferente. Os dispositivos descritos são uma reminiscência do efeito de distorção obtido em projetos semelhantes em válvulas de vácuo, mas são feitos em transistores de efeito de campo. Comparados aos transistores bipolares e válvulas de vácuo, os transistores de efeito de campo (FETs) com junção pn têm várias qualidades positivas: alta resistência de entrada, fonte de alimentação de baixa tensão (para facilidade de uso, a maioria desses dispositivos é alimentada por um compacto 9 bateria V), baixo ruído, características de passagem de baixa não linearidade. Talvez a principal desvantagem desse grupo de transistores seja uma dispersão significativa de parâmetros em um lote, e isso cria certas dificuldades ao depurar o dispositivo. Nós do dispositivo O amplificador de entrada pré-amplifica o sinal da guitarra, realizando ao mesmo tempo (mas nem sempre) o processamento do sinal de frequência: uma diminuição na resposta de frequência em frequências abaixo de 100 ... 700 Hz ou uma seleção de uma banda de frequência na região de 0,6 ...). Ao usar PTs, é mais razoável usar uma abordagem de "tubo" para as questões de processamento de sinal de timbre, ou seja, usar apenas filtros RC simples para formar o timbre.
Após o amplificador de entrada, o sinal é processado por um limitador. Para construir um limitador "pseudo-tubo" (independentemente do estilo de música tocada), o circuito amplificador-limitador cascode mais adequado, mostrado na Fig. 1. Como tal estágio é capaz de fornecer alto ganho, mesmo um deles é suficiente para obter um overdrive com um belo e agradável recorte e alta sensibilidade. Nas posições VT2 e VT4 é desejável utilizar um FET com tensão de corte UOTC = 2...3 V (o corte deve estar dentro de 202 ... 2 V). Os melhores resultados de ganho em cascata são obtidos quando a tensão de corte dos transistores VT5458, VT1 é aproximadamente três vezes maior que a de VT3, VT201. O diodo no circuito fonte VT1 é usado para aumentar o valor máximo do sinal de entrada para uma faixa de aproximadamente 2 V. Resposta de frequência da cascata de acordo com o esquema da fig. 1 com um ganho de cerca de 3000 tem um roll-off de 6 dB por oitava em frequências acima de 10 kHz. Na posição L * 5, você não deve usar um FET com uma grande capacitância de entrada, por exemplo, 2SK117 e similares, pois a frequência de corte pode diminuir para 3 kHz. O uso de transistores de baixo ruído contribui para a redução do nível de ruído intrínseco. Nas posições VT1 e VT3, KPZOZA, KPZOZB são os mais adequados; transistores KPZOZZH com características de tensão de corrente semelhantes na banda 80 ... 5000 Hz, o nível de ruído é aproximadamente 2 ... 3 vezes maior. Como o ganho de tensão do transistor VT1 é pequeno, a escolha correta dos transistores VT2, VT4, por exemplo, KPZOZG de baixo ruído, é de grande importância para minimizar o ruído de toda a cascata; seu ruído EMF não excede 0,3 μV (na banda 80 ... 5000 Hz). KPZODZD, KPZOZE, via de regra, possuem uma alta frequência de interface de excesso de ruído e, portanto, seu uso é indesejável (ruído EMF até 1,5 μV) Pelo mesmo motivo, o uso de PTs da série KP302 é indesejável. Outra vantagem dos PTs domésticos da série KPZOZ é uma caixa metálica com terminal separado, que também auxilia no combate a interferências. Esta cascata é insensível a oscilações de tensão, mas é sensível à interferência da rede CA, por isso deve ser colocada em uma tela de metal, e a saída da carcaça do transistor VT1 é conectada a um fio comum. As caixas dos transistores restantes da série KPZOZ também podem ser conectadas a um fio comum.
É aconselhável conectar um bloco de tom à saída do limitador. Pode ser montado de acordo com esquemas clássicos. usado em dispositivos de empresas conhecidas Marshal, Fender (Fig. 2, a, b mostra reguladores de três bandas) ou usar opções mais simples que alteram o espectro em duas bandas de frequência (diagramas na Fig. 2, c, d).
Após os controles de tom com uma grande impedância de saída, é sempre útil instalar um repetidor também no FET, cuja variante é mostrada na Fig. 3, como o mais simples, com conexão direta aos resistores do bloco de tom. Na fig. 4 mostra um repetidor com um gerador de corrente e um circuito de correção de resposta de frequência RC adicional. Aqui, a capacitância do capacitor é escolhida com base no espectro do som da guitarra e na necessidade de limitá-lo por baixo.
Se você pretende usar o instrumento com um sistema acústico de guitarra (AC), que os músicos chamam de "gabinete", então na saída deste repetidor você deve definir o controle de nível (suas opções são mostradas nos diagramas a seguir) e se acalmar nisto. Se os alto-falantes forem comuns (banda larga), é útil passar o sinal da saída do repetidor através de um filtro passa-baixa, que atenua as frequências acima de 5 kHz. Os melhores resultados são obtidos ao usar filtros Bessel ou Butterworth de terceira ordem ou mais com um roll-off de 18 dB por oitava ou mais. Os circuitos, bem como as fórmulas para calcular as frequências de corte, desses filtros nos seguidores de tensão feitos no OS são conhecidos [1, 2], portanto não são fornecidos aqui. Em vez de um amplificador operacional, repetidores no PT podem ser colocados em tais filtros. Deve-se ter em mente apenas que a impedância de saída dos repetidores no FET é de 0,2 ... 1 kOhm, e é melhor escolher os valores dos resistores nos filtros na faixa de 47 . .. 470 kOhm.
Se você precisar tocar "em linha" em qualquer bloco do efeito Distortion, é útil adicionar um "emulador de gabinete" que forma a resposta de frequência de um determinado tipo. Ele pode ser montado inteiramente em transistores de efeito de campo, por exemplo, de acordo com o circuito da Fig. 5. Nas fontes do FET, a tensão deve ser +4,5 V. Para reduzir a sensibilidade à interferência, a caixa do transistor também deve ser conectada aqui a um fio comum. A vantagem de usar um FET em vez de um amplificador operacional aqui é a suavidade do limite de sobrecarga, que é simétrico ao usar FETs complementares. Para sobrecarregar o dispositivo, a tensão de entrada deve ser de pelo menos 4...5 Vp-p. Nos transistores VT1, VT2, um filtro passa-banda é montado com alguma aparência de "ressonância" na região de 100 Hz. Você pode deslocar a frequência central deste filtro, por exemplo, para baixo, aumentando proporcionalmente a capacitância dos capacitores C1, C2. A altura da "ressonância" de baixa frequência pode ser reduzida aumentando a resistência do resistor R3, e a frequência de corte do filtro também diminuirá. Nos transistores VT3-VT6, um filtro passa-baixa de quarta ordem é montado com um aumento na região de 3 ... 4 kHz e uma inclinação de 24 dB por oitava em frequências acima de 5 kHz. A resposta de frequência deste nó é semelhante às características dos emuladores nos dispositivos bem conhecidos Sunsamp GT2 e Marshall Speaker-simulator-dispositivos. Na região "meio superior", o timbre pode ser suavizado reduzindo a capacitância dos capacitores C3 e C5 em 1 vezes e aumentando a capacitância de C5 e C4 na mesma quantidade. Opções práticas de dispositivos Os circuitos abaixo são várias combinações das cascatas apresentadas anteriormente usadas em unidades de processamento convencionais.
Vamos começar com um circuito de dispositivo relativamente simples (Fig. 6), que gera um sinal de saída semelhante ao sinal de saída de um limitador de tubo de dois estágios, no qual o primeiro tubo amplifica o sinal e o segundo limita. As funções do amplificador de entrada e do limitador são realizadas por um estágio com transistores VT1, VT2 e VT3, VT4 em um circuito de comutação cascode (como na Fig. 1). A capacitância do capacitor C2 é selecionada "a gosto" para um instrumento específico. O grau de sobrecarga é controlado usando um resistor variável R2 - de som praticamente sem distorções a um bom e suculento overdrive. Um repetidor simples é adicionado na saída da cascata e, em seguida, o timbre do sinal é regulado pelo bloco de timbre "Marshall" usual. O divisor R12R13 reduz o nível do sinal de saída em uma ordem de grandeza e, ao mesmo tempo, reduz a influência da resistência de entrada do dispositivo subsequente na operação do bloco de tom. Tal dispositivo será muito útil para fãs de estilos não pesados usando os alto-falantes de guitarra "corretos". Reproduz bem o som "Hard" dos anos setenta.
A próxima versão do dispositivo, cujo diagrama é mostrado na Fig. 7 cria um som muito mais "pesado" sem perder sua musicalidade. Para obter um som mais denso na entrada, um pré-amplificador foi adicionado ao VT1, VT2. O sinal de entrada máximo do estágio é de até 1 Vp-p. Como VT1,5, é desejável escolher um FET com uma tensão de corte de 2 ... 4 V. Um estágio de buffer simples para dois FETs é adicionado na saída. A corrente de dreno inicial do VT3 deve ser menor que a do VT0,5. Ao usar os tipos de FET indicados no diagrama, esse requisito é quase sempre satisfeito (para KPZOZZH, geralmente a corrente de dreno inicial é 0,8 ... 0,8 mA, e para KPZOZA - 2...XNUMX mA). Os diodos VD3, VD4 limitam o sinal na entrada do segundo amplificador a 1 V pico a pico. A eliminação desses diodos resulta em uma sobrecarga na entrada do segundo amplificador e um som muito menos musical na saída. Além disso, o circuito C4R6VD3VD4 forma um ataque ao som, pois para pequenos sinais a frequência de corte do filtro passa-altas C4R3R6 é próxima de 70 Hz, e para grandes sinais, os diodos VD3, VD4 desviam os resistores do filtro e aumentam o frequência de corte, formando assim um ataque claro. Não se assuste com a presença de diodos back-to-back no circuito; muitas vezes eles são incluídos em pré-amplificadores valvulados e fabricantes eminentes: tome, por exemplo, o pré-amplificador valvulado Marshall 900 (só que os diodos estão incluídos em um grupo de cinco, mas eles limitam o sinal da mesma maneira). Além disso, o sinal do mecanismo de controle de distorção é alimentado a um amplificador cascode com carga dinâmica, montado em transistores VT5-VT10. O ganho máximo da cascata é reduzido para 700 com a instalação de um resistor de menor resistência R7 (em comparação com o resistor R3 na Fig. 6), mas a principal qualidade da cascata - limitação suave - é preservada. O ganho em cascata é ajustado usando um resistor variável R8 na faixa de 20...700. O som de ambos os dispositivos pode ser significativamente melhorado se um emulador for adicionado à sua saída, montado de acordo com o esquema da Fig. 5. Literatura 1. Johnson D., Moore J., Moore G. Handbook of Active Filters. - M Energoatomizdat, 1983.
Autor: D. Pustovoi, Moscou; Publicação: radioradar.net
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Comentários sobre o artigo: convidado Alguém já fez essas distorções no PT e como eles estão no negócio? convidado Montei o circuito mostrado na Figura 7. Tudo fogo!
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