Басовый овердрайв

Модераторы: Алаев Ян, poty, Евгений Михеев

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

Басовый овердрайв

#1

Сообщение Евгений Михеев » 10 авг 2018, 22:36

Собрал еще одну педаль.
Дарк гласс микротьюб б3к.
Специально написал название на русском - чесно говоря, не хочу, чтобы поиск приводил сюда искателей схем.
Дело в том, что я приобрел кит этой педали, стоящей сегодня 15-17 тысяч рублей,что для педали, скажем честно, далеко не мало, НО, звучит эта педаль на каждый потраченный рубль.
Очень интересный басовый овердрайв с нереально крутой идеей микса между чистым и подгруженным сигналами.
Эту педаль я впервые увидел у басиста MUSE, он часто ее использует либо как драйв, либо, когда ему надо сделать звук поярче - как буст.
Покупатель у меня был сразу готовый, поэтому я заказал кит, и принялся снимать схему. В сети ходят несколько, но там встречаются ошибки.
Я всё перепроверил и поправил схему.
GOOD!.png
Мне в любом случае хотелось разобраться в работе операционных усилителей. Думаю, если пройдемся по схеме неспешно - многие вещи станут понятными.
Дорогу осилит идущий

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#2

Сообщение poty » 10 авг 2018, 23:26

Что-то не дорисовано! Например, VDD никуда не подключен. R30, R31, C24 - тоже.
Владислав

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

#3

Сообщение Евгений Михеев » 11 авг 2018, 00:39

Я завтра внимательно ещё раз все посмотрю.
Сегодня вещи собираю - завтра на работу стартую

[upd=1533937243][/upd]
Эта точка и есть VDD
Дорогу осилит идущий

Аватара пользователя
goldmen8
Новичок
Новичок
Сообщения: 21
Зарегистрирован: 25 май 2018, 10:02
Откуда: г. Киров (на р. Вятка)

#4

Сообщение goldmen8 » 11 авг 2018, 10:15

VDD и "точка соединения" R30, R31, C24 это одна цепь.

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#5

Сообщение poty » 11 авг 2018, 12:23

А это специально так сделано? Чтобы народ запутать? Вся схема питается от двухполярного напряжения +4,5 - 0 - -4,5В, получаемого с помощью делителя R30-R31. Непонятно только, почему байпас (С24) только в одном плече предусмотрен? Ну, ладно - здесь гитарщиков не понять. Т.о. обозначения Vdd и GND должны быть явно поменяны. D3 - защита от переполюсовки, С22, С23 - обычные входные байпасы по НЧ и ВЧ.

[upd=1533979774][/upd]
Всё, что справа от этой цепи - просто подключение питания на активные элементы конструкции. R19 - ограничение питания цифровых инверторов. По хорошему (чтоб уж закончить с питанием) каждый активный элемент, включая логический, должен иметь собственный байпас, но здесь опять - устройство, корёжащее сигнал, не обязано иметь таких тонкостей.

[upd=1533980606][/upd]
Исключаем очевидное:
R1 - входная нагрузка (поворчу, что должна быть подключена к средней точке).
С1 - защита от DC на входе.
R3-R2 - компенсация ёмкости кабеля.
IC1A - операционный усилитель, включенный по схеме повторителя (типа катодного повторителя в лампах), выступает в качестве буфера. Сигнал с выхода поступает на одну сторону переменного резистора Blend ("чистый" сигнал). На другую сторону поступает искажённый остальной частью схемы сигнал. В зависимости от положения движка этого переменного резистора изменяется соотношение "чистого" и "грязного" сигналов. Level регулирует выходной уровень "грязного" сигнала. С моей точки зрения, включен туда от лени.
IC1B - аналогичный входному буфер, C21 - блокирование DC, R28, R29 - компенсация ёмкости кабеля.
Владислав

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

#6

Сообщение Евгений Михеев » 11 авг 2018, 12:58

poty писал(а):А это специально так сделано? Чтобы народ запутать?
Я вот вообще ничего не исключаю :-)

[upd=1533981622][/upd]
poty писал(а):Непонятно только, почему байпас (С24) только в одном плече предусмотрен? Ну, ладно - здесь гитарщиков не понять.
Возможно, экономия пространства.

[upd=1533981784][/upd]
poty писал(а):Т.о. обозначения Vdd и GND должны быть явно поменяны.
Почему? Входные и выходные разъёмы сидят также на GND. Или тут - искуственная земля? Я пока не врубился)
Дорогу осилит идущий

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#7

Сообщение poty » 11 авг 2018, 13:14

Q1 - каскад с общим истоком, его рабочая точка определяется R6, C3 шунтирует R6 по AC. C2 - блокировка DC, необходимости в R4, R5 не вижу, если только R4 не выполняет функцию демпфера затвора. Q2 - активная нагрузка-гиратор (наконец-то встретил ещё одного любителя гираторов! :-) ). Частотные свойства определяются C4, R9, R10 - задают напряжение на стоке Q1, чтобы гиратор не сожрал всё доступное напряжение питания. На эквиваленте R9, R10 будут включены параллельно, поэтому сопротивление на AC у гиратора будет никак не выше 500к. Скорее всего, оно ограничивается возможностями применённого активного элемента и на самом деле - ещё меньше. Но это помогает "разогнать" усиление этого каскада. Мои оценки - усиление примерно в 40дБ, но для более точной оценки нужны либо расчёты, либо моделирование.

[upd=1533982454][/upd]
Евгений Михеев писал(а):Почему? Входные и выходные разъёмы сидят также на GND. Или тут - искуственная земля? Я пока не врубился)
Да, здесь земля, также как и в Piccolo Hagerman-а, формируется искусственно. Для ОУ это непринципиально (особенно, в присутствии С1), но с точки зрения минимизации пути прохождения сигнала - не есть гуд.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2284
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов

#8

Сообщение Алаев Ян » 11 авг 2018, 14:17

Евгений Михеев писал(а):Собрал еще одну педаль.
Дарк гласс миеротьюб б3к.
Евгений, предлагаю как-то переименовать тему, так как из названия совершенно непонятно о чем там пойдет речь.
Стремление к совершенству рождает шедевры!

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

#9

Сообщение Евгений Михеев » 11 авг 2018, 14:49

Алаев Ян писал(а):Евгений, предлагаю как-то переименовать тему, так как из названия совершенно непонятно о чем там пойдет речь.
Я не против, но хотелось бы обезличено.
Давайте назовем тему "Басовый овердрайв".
Я не помню, как переименовывать темы, да и есть ли у меня права на это.

[upd=1533988352][/upd]
Так, ну что, я поехал на работу, не знаю, будет там интеренет или нет, на всякий случай - назад вылетаю числа 12-го сентября.
Дорогу осилит идущий

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

#10

Сообщение Евгений Михеев » 11 авг 2018, 23:52

Владислав, позвольте затупить :-)
Насчёт R4 понятно. Но.
Ежели упростить R5, то через что затвор увидит смещение?
Дорогу осилит идущий

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#11

Сообщение poty » 12 авг 2018, 00:54

Не совсем понял, о каком смещении идёт речь? Через R4-R5 никакого постоянного тока не идёт.
Владислав

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

#12

Сообщение Евгений Михеев » 12 авг 2018, 05:37

Ну если каскад с общим истоком, то затвор должен видеть напряжение на R6.
Я имею ввиду по аналогии каскада с общим катодом сетка должна видеть напряжение на катодном резисторе.
Дорогу осилит идущий

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#13

Сообщение poty » 12 авг 2018, 12:42

А! Вот в чём дело. Это верно. В данном случае имеется С2, который может сослужить плохую службу в распределении потенциалов. Согласен, R5 - нужно. Другой вопрос - нужен ли С2?
Владислав

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

#14

Сообщение Евгений Михеев » 12 авг 2018, 13:09

1n - есть ощущение, что он участвует в формировании тона именно через линию Овердрайв, глядя на его размер.
Хотели бы пропустить "как есть", ставили бы 0.1u, например. А тут явно размер взят таким умышленно.
Дорогу осилит идущий

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#15

Сообщение poty » 14 авг 2018, 01:08

Первая цепь (10к источник + 100н + 10к + 1М) прогнозируемо даёт спад на НЧ в районе 1,5 Гц (-3дБ).
Вторая цепь (1n + 100k + 1M) - 140 Гц (-3дБ).
Чтобы не увеличивать количество сообщений, напишу здесь:
АЧХ входной цепи.png
АЧХ входной цепи
Вот что творится во входной части этой педали. Да, аттенюация НЧ за счёт C2R4R5 подтвердилась, что несколько странно, учитывая название этой педали.
Входное напряжение выбрано = 1мВ, причина - ниже.
In - источник синусоидального сигнала (вых.имп. 10кОм, ёмкость кабеля 22пФ), фактически, это AC напряжение на R1;
In1 - AC напряжение на R2;
In2 - AC напряжение на R5;
In3 - AC напряжение на выходе усилителя на JFET.
Дальше в линейных терминах рассматривать бесполезно, поскольку Q1Q2 работают в качестве лимитеров - режут верхушки:
Форма сигнала входной цепи.png
Форма сигнала в разных точках входной цепи
Входной сигнал = 1В. Прошу не рассматривать абсолютные значения, так как я не повторял моделирование с параметрами реальных JFET. Качественно - картина будет одинаковой независимо от типа этих JFET.
In4 - это AC на R13 в случае C8 подключенном переключателем ATTACK параллельно R8.
Т.о., С5-С7-R7-R13 выступают в роли дифференциатора.
АЧХ дифференциатора.png
АЧХ дифференцирующей цепи
АЧХ дифференциатора.png (8.59 КБ) 86 просмотров
Не то, чтобы это что-то показывало, но всё же...
Владислав

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

#16

Сообщение Евгений Михеев » 15 авг 2018, 07:57

Кстати, педаль лишена ручки тона, что опять таки говорит о заложенной тонкорректировке в других местах.
За крайне слабым интернетом надо ехать 30 км :-)
Ну, хоть форум подгрузил с третьего раза
Дорогу осилит идущий

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#17

Сообщение poty » 17 авг 2018, 15:35

Теперь перейдём к "активной части" педали.
Меня раздирает желание объяснить, как работает ОУ, но принцип этой работы здесь пригодится мало. ОУ является обычным усилителем с двумя входами, один из которых имеет характеристику:
Uвых+= Uвх+*А (вход, обозначенный плюсиком, называется неинвертирующим входом)
второй:
Uвых-= -Uвх-*А (вход, обозначенный минусом, инвертирующий вход)
Сигналы складываются:
Uвых=Uвых+ + Uвых-= Uвх+*А -Uвх-*А
Если, как, например, в случае входного буфера, выход соединён с инвертирующим входом имеем следующее:
UВх-=Uвых
Uвых= Uвх+*A - Uвых*A --> Uвых(1+A)=Uвх+*A --> k=Uвых/Uвх=A/(1+A), где k - получающийся коэффициент усиления каскада.
A операционного усилителя в рабочей полосе частот очень большой (доходит до десятков миллионов). Понятно, что A/(A+1) в этом случае можно принять равным 1. Это - буфер-повторитель.

Если теперь подключить выход ОУ к инвертирующему входу через делитель R1R2 (например, для IC2B - это R15/(R17+Drive)), то
Uвх-=Uвых*R1/(R1+R2)
Uвых= Uвх+*A - Uвых*A*R1/(R1+R2) --> Uвых(1+A*R1/(R1+R2))=Uвх+*A --> k=Uвых/Uвх=A/(1+A*R1/(R1+R2))=A/((R1+R2+A*R1)/(R1+R2))=A(R1+R2)/(R1(A+1)+R2)
Чтобы понять всю красоту этой формулы, давайте поделим и числитель и знаменатель на A (он не должен равняться 0):
k=(R1+R2)/(R1(1+(1/A))+R2/A)
При очень большом A: 1/A=0, т.о.
k=(R1+R2)/R1
То есть, коэффициент усиления каскада полностью определяется резисторами делителя. Собственно, такой каскад и представляет собой IC2B. Переменный резистор Drive, являющийся частью R2 из формулы, регулирует усиление. C10 - применён здесь для стабильности, объяснение его действия - это целый трактат, боюсь его я не потяну.

[upd=1534428890][/upd]
Почему же я говорю о том, что принцип работы ОУ здесь мало применим, раз ссылаюсь на схему, которая построена практически точно по теории? Всё дело в том, что ОУ у нас неидеальный, и автор схемы использует эту "тёмную сторону" ОУ в своих целях.
Что я имею в виду? Мы понимаем, что амплитуда сигнала на выходе не может быть больше напряжений питания шин. В нашем случае они - 4,5В. Имея в виду, что ОУ имеет хоть небольшое, но усиление (применяем делитель с ненулевым R2), а на входе - сигнал уже приближающийся к 4,5В (на практике, скорее всего, практически равный), мы получим такое же "обрезание верхушек", как и в предыдущем каскаде. Этому помогают D1D2, которые ограничивают амплитуду выходного сигнала напряжениями шин питания с учётом прямого падения напряжения на диодах.
Второй лимитер.png
Второй лимитер.png (10.89 КБ) 85 просмотров
In5 - вариант переключателя GRUNT в нижнем положении, In6 - в верхнем. Я немного схитрил, чтобы показать различия - добавил небольшой ток утечки на отрицательную шину, на практике отличия будут несколько меньше. Также эта утечка сместила сигнал вниз, так что не пугайтесь установленных значений.
Фактически, мы приближаемся к прямоугольному сигналу с крутыми фронтами!

[upd=1534511776][/upd]
Следующее "построение" - IC3A - из цифрового мира. Очень часто обычные инверторы используют для создания близких к идеальным прямоугольных импульсов. R18C14 - обратная связь, исключающая дребезг при переходе через порог переключения логического элемента и делающая фронты импульсов круче. Входная цепь R16D1D2 частично рассматривалась выше. Здесь она помогает защитить вход логического элемента от переполюсовки. К тому же, D2R16 образуют интегратор, "вычисляющий" RMS сигнала, т.о., сигнал оказывается "привязанным" минимальным значением к отрицательному полюсу питания. Эта привязка необходима для того, чтобы вне зависимости от актуальной амплитуды сигнала логический элемент имел возможность переключаться.
C15R20R21 - это цепь подавления постоянной составляющей, что позволяет получить симметричный сигнал относительно VDD (в терминологии схемы).
Формирователь импульсов.png
[upd=1534511995][/upd]
In7 - это напряжение на R21.
Владислав

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

#18

Сообщение Евгений Михеев » 18 авг 2018, 13:10

Владислав, Uвых- значит знак минус или просто обозначение инвертирующего?
Дорогу осилит идущий

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3269
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва

#19

Сообщение poty » 18 авг 2018, 13:38

Это - часть выходного напряжения от инвертирующего входа.
Владислав

Аватара пользователя
Евгений Михеев
Заслуженный Ветеран
Заслуженный Ветеран
Сообщения: 2626
Зарегистрирован: 22 май 2015, 11:52
Откуда: Республика Коми, Ухта

#20

Сообщение Евгений Михеев » 18 авг 2018, 16:51

Я понял. Я просто на вечер наделал скринов написанного Вами, хочу сегодня посмотреть почитать. Поэтому сразу задал бегло вопрос, потом уж не отписать сюда :-)
Дорогу осилит идущий

Ответить