Приветствую Вас, Гость
Главная » Статьи » Гитаристика

PROJECT E20

© Евгений А. Петров, 2013

PROJECT  E20


Отправной точкой для этого НИОКР послужила известная примочка Emma ReezaFRATzitz:



Обсуждение схемотехники прототипа: http://forum.gtlab.net/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1262905640

Emma ReezaFRATzitz обладает интересным звучанием - но имеет весьма существенный недостаток: слишком высокий шум, происходящий из-за того, что цифровые КМОП элементы, использованные в в схеме примочки в недокументированном режиме аналогового усиления никогда не оптимизировались для использования в звуковых трактах: МОП-транзисторы и сами то по себе по шумам не подарки, а тут - хайгейн, панимаш (с)...


Потому давно уж родилась мысль воспроизвести структуру перегруза (включая пороги искажений и частотные коррекции) на более подходящих элементах - в данном случае на биполярных транзисторах, что позволяет надеяться на приемлемый уровень шумов.

Материалы по теме Е20 размещены тут: https://www.box.com/s/uazp5eum475hxxoz5c2o

СХЕМА:

(в этом же виджете можно прослушать сэмплы спайс-реампа)


В качестве усилительной основы использован биполярный инвертор на комплементарной паре, в значительной мере по перегрузу похожий на КМОП-инвертор. Главное отличие - более низкое питание (около 1.2 В), что приводит к снижению порогов клиппирования - и потому усиление каскадов должно быть снижено. Пре- и пост-коррекция сохранены оригинальными.

Тонкий момент: принято считать, что КМОП-инвертор, использованный в прототипе, обеспечивает более мягкое ограничение, чем биполярные транзисторы. Но в реальности это не совсем так - жёсткость клиппинга относительна и определяется соотношением масштабов ВАХ и сигнала, а так же глубиной ООС.

Применённый в Е20 биполярный инвертор работает при очень невысоком напряжении питания - всего 1.2В - и потому передаточная характеристика получается мягкой и немногим отличается от передаточной характеристики КМОП-инвертора, работающего при существенно большем напряжении питании (4.5...6В).


Одной из наиболее существенных особенностей эммы является эстафетная структура клиппирования (четыре каскада) в сочетании с соответствующей частотной коррекцией. Потому несмотря на как-бы не-ламповость структуры (около-симметричное ограничение), звук оказывается достаточно живым и текучим - всё-таки аж четыре клиппера!

Эта особенность сохранена в Е20 в максимальной степени - структура перегруза так же содержит четыре каскада на инверторах. Сохранены относительные уровни клиппирования (за счёт пересчёта коэффициентов усиления каскадов).

Все межкаскадные коррекции сохранены полностью - АЧХ соответствуют прототипу.

Сохранён также регулятор тона - довольно интересный и по схемореализации, и по влиянию на звук. Однако схемотехническая реализация изменена - у конструктора эммы было в распоряжении два "лишних" инвертора, на которых и реализованы пост-перегрузные ступени, включая тон-корректор.

В биполярной реинкарнации нет особого смысла в сохранении этих особенностей (реализации пост-перегрузной части на двух инверторах), а вот приподнять усиление имеет прямой смысл: из-за существенно меньшего напряжения питания сигнал на выходе перегруза слабоват и желательно поддать ему усиления (около 6 дБ). Что и реализовано в схеме инвертирующего каскада Е20 за счёт разделения нагрузки на две части - ООС через частотнокорректирущие цепи берётся с нижнего плеча, а выход - с верхнего. Потому общее усиление можно регулировать соотношением плеч резисторного полумоста - но только без фанатизма (не забывая про правильный выбор рабочей точки, исключающий перегруз в тон-корректоре).

Так же переставлены местами пассивный и активный тон-корректоры - в данном случае схемотехника получается проще и требуется всего один транзистор для эмиттерного повторителя, получающего смещение от предыдущего каскада.

Оценка звучания проектируемой схемы производилась, начиная с самых первых этапов проектирования - ещё на уровне схемотехнического симулятора: для моделирования использовалась программа PROTEUS. В качестве стимулирущего сигнана - сэмплы живой гитары (сим-реампинг).

Достигнутое звучание подтвердило правильность концепции.


Отдельное замечание по поводу первого каскада: входной эмиттерный повторитель, имеющийся в прототипе, исключён намеренно - в порядке гипотезы, что 100 кОм входного сопротивления, обеспечиваемого первым каскадом, хватит для успешной работы в режиме перегруза, а активный байпас, применённый в Эмме предпочтительно заменить пассивным.

Понятно, что инверторный каскад с высокими значениями сопротивлений - не подарок в смысле шумов и по уму стоило б переконструировать первый каскад, но этот аспект оставлен на следующие этапы НИОКР, а данная конструкция послужит для сравнения. Тем паче, что в прототипе и вовсе первый каскад реализован на шумливом КМОП-инверторе - и ничего, как говорится - пипл хавает (с) Боня.


В проекте Е20 так же устранён не самый умный баг эммы - число инвертирующих каскадов у неё чётное и потому неизбежны проблемы с возбудом из-за паразитной ПОС через ёмкости монтажа и контакты переключателяэ. Это же всё же хайгейн! При усилении порядка 1000 раз (60 дб) достаточно минимальной ёмкости, что б примочка превратилась в звуковой генератор.

Именно эта конструкторская глупость (чётное число каскадов) и предопределило, в моём представлении, использование активного байпаса в Эмме, а так же пришлось вводить довольно
злобную покаскадную фильтрацию на ВЧ (срез выше 3 кГц в каждом каскаде)

Тракт Е20 сделан в сумме инвертирующим и потому должен прилично работать с пассивным байпасом, обладающим большой ёмкостью между контактами переключателя. Отказ от входного повторителя в активном байпасе должен положительно повлиять на шумы.

Так же, для снижения шумов, можно в первом каскаде установить сдвоенные транзисторы - это уменьшит собственный шум первого каскада на 3 дБ.


Обсуждение на форуме  (включая версию печатной платы для корпуса GAINTA 0124):

http://peratronika.ucoz.ru/forum/8-81-1


Категория: Гитаристика | Добавил: peratron (21.10.2013)
Просмотров: 1200 | Комментарии: 2 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 2
1  
Если смешать гитарный сигнал с высокочастотным сигналом треугольной формы и подать смесь на ограничитель (клиппер), а затем отфильтровать, то результирующая ВАХ клиппера изменится, станет более "мягкой", приближаясь к квадратичной функции. Как известно, ВАХ ламповых усилителей имеет именно такой тип нелинейности. Управлять формой ВАХ можно регулируя амплитуду высокочастотной компоненты. На мой взгляд, это более удобный способ для овердрайва, чем построение желаемой ВАХ "на глазок" путем кусочно-линейной аппроксимации при помощи многокаскадного усилителя-ограничителя.

2  
Не спорю - метод "ВЧ подмагничивания" может дать интересный результат и заслуживает отдельного исследования.

Откройте тему в форуме - может получиться интересное обсуждение...

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]