FET歪み効果デバイス。スキーム、説明

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FETディストーションエフェクトデバイス。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事では、エレクトリックギターの歪み効果を実装する増幅デバイスについて説明します。ギタリストが長年使用しているエレクトロ・アコースティック・エフェクトの中で最も使用頻度が高く、そのサウンドは初心者にも親しみやすいものです。現在、このエフェクトを実装したデバイスは数多くありますが、回路設計が異なり、音の色合いも異なります。

説明されているデバイスは、サウンドの点で、真空管の同様の設計で達成されるディストーション効果に似ていますが、電界効果トランジスタで作られています。

バイポーラトランジスタや真空管と比較して、pn 接合を備えた電界効果トランジスタ (FET) には、高い入力抵抗、低電圧電源 (使いやすさのために、これらのデバイスのほとんどはコンパクトな 9 V バッテリー)、低ノイズ、低非直線性の通過特性。

おそらく、このグループのトランジスタの主な欠点は、XNUMXつのバッチ内でもパラメータが大幅に分散していることであり、これにより、デバイスのデバッグ時に特定の問題が発生します。

デバイスノード

入力アンプはギター信号を前置増幅し、同時に（常にではありませんが）周波数信号処理を実行します：100〜700 Hz未満の周波数での周波数応答の減少、または領域内の周波数帯域の選択0,6の...）。 PTを使用する場合、音色信号処理の問題に対して「チューブ」アプローチを使用する方が合理的です。つまり、単純なRCフィルターのみを使用して音色を形成します。

FET歪みデバイス
図。 1

入力アンプの後、信号はリミッターによって処理されます。（再生される音楽のスタイルに関係なく）「疑似チューブ」リミッターを構築するために、図に示すカスコードアンプ-リミッター回路。 1.このようなステージは高ゲインを提供できるので、XNUMXつでも美しく快適なクリッピングと高感度のオーバードライブを得るのに十分です。

VT2 と VT4 の位置では、カットオフ電圧 UOTC = 2...3 V の FET を使用することが望ましいです (カットオフは 202 ... 2 V 以内でなければなりません)。カスケードにおける最良のゲイン結果は、トランジスタ VT5458、VT1 のカットオフ電圧が VT3、VT201 のカットオフ電圧よりも約 0,7 倍高いときに得られます。

ソース回路VT1のダイオードは、入力信号の最大値を約2Vの範囲に増やすために使用されます。

図のスキームによるカスケードの周波数応答。約 1 のゲインでの 3000 は、6 kHz を超える周波数でオクターブあたり 10 dB のロールオフを持ちます。 L * 5 の位置では、カットオフ周波数が 2 kHz まで低下する可能性があるため、117SK3 などの入力容量の大きな FET は使用しないでください。

低ノイズトランジスタの採用により、固有ノイズレベルの低減に貢献しています。 VT1 および VT3 の位置では、KPZOZA、KPZOZB が最適です。 80 ... 5000 Hzの帯域で同様の電流 - 電圧特性を持つトランジスタKPZOZZHの場合、ノイズレベルは約2 ... 3倍高くなります。

トランジスタVT1の電圧ゲインは小さいため、カスケード全体のノイズを最小限に抑えるには、トランジスタVT2、VT4、たとえば低ノイズKPZOZGを正しく選択することが非常に重要です。そのノイズEMFは0,3μVを超えません（帯域80 ... 5000 Hz）。 KPZODZD、KPZOZEは、原則として過剰ノイズのインターフェース周波数が高いため、それらの使用は望ましくありません（ノイズEMF最大1,5μV）. 同じ理由で、KP302シリーズPTの使用は望ましくありません. KPZOZシリーズの国産PTのもうXNUMXつの利点は、干渉との戦いにも役立つ別の出力を備えた金属ケースです。

このカスケードは電圧リップルの影響を受けませんが、AC主電源からの干渉の影響を受けやすいため、金属スクリーンに配置する必要があり、VT1トランジスタケースの出力は共通のワイヤに接続されます。 KPZOZシリーズの残りのトランジスタのケースも共通のワイヤに接続できます。

FET歪みデバイス
図。 2

トーンブロックをリミッターの出力に接続することをお勧めします。それは古典的なスキームに従って組み立てることができます。有名企業のマーシャル、フェンダーのデバイスで使用されるか（図2、a、bは2バンドレギュレーターを示します）、またはXNUMXつの周波数帯域のスペクトルを変更するより単純なオプションを使用します（図XNUMX、c、dの図）。

FET歪みデバイス
図。 3

出力インピーダンスが大きいトーン制御の後、FETにもリピーターを取り付けると常に便利です。その変形を図3に示します。 4、最も単純なものとして、トーンブロック抵抗に直接接続します。図に図４は、電流発生器および追加のＲＣ周波数応答補正回路を備えたリピータを示している。ここで、コンデンサの静電容量は、ギターの音のスペクトルとそれを下から制限する必要性に基づいて選択されます。

FET歪みデバイス
図。 4

ミュージシャンが「キャビネット」と呼ぶギターアコースティックシステム (AC) で楽器を使用する場合は、このリピーターの出力でレベルコントロールを設定し (そのオプションは次の図に示されています)、落ち着いてください。これについて。スピーカーが普通 (ブロードバンド) の場合、リピーターの出力からの信号を、5 kHz を超える周波数を減衰させるローパスフィルターに通すと便利です。オクターブあたり 18 dB 以上のロールオフを持つ 1 次以上の Bessel または Butterworth フィルターを使用すると、最良の結果が得られます。 OS上で作成されたボルテージフォロアのこのようなフィルタの回路とカットオフ周波数を計算するための式は既知であるため[2、0,2]、ここでは示しません。オペアンプの代わりに、PT のリピーターをそのようなフィルターに入れることができます。 FETのリピーターの出力インピーダンスは1 ... 47 kOhmであり、フィルターの抵抗器の値を470の範囲で選択することをお勧めします。 .. XNUMXキロオーム。

FET歪みデバイス
図。 5

Distortion エフェクトの任意のブロックで「インライン」で再生する必要がある場合は、特定のタイプの周波数応答を形成する「キャビネットエミュレーター」を追加すると便利です。それは、例えば、図5の回路に従って、電界効果トランジスタ上に完全に組み立てることができます. 4,5. FET のソースでは、電圧は +XNUMX V である必要があります。ピックアップに対する感度を下げるために、トランジスタのケースもここで共通のワイヤに接続する必要があります。

ここでオペアンプの代わりに FET を使用する利点は、相補型 FET を使用する場合と対称的な過負荷制限の緩和です。デバイスを過負荷にするには、入力電圧が少なくとも 4...5 Vp-p である必要があります。トランジスタVT1、VT2では、100 Hz領域である種の「共振」を伴うバンドパスフィルタが組み立てられています。コンデンサ C1、C2 の静電容量を比例的に増加させることにより、このフィルタの中心周波数を、たとえば下にシフトできます。低周波の「共鳴」の高さは、抵抗R3の抵抗値を大きくすることで下げることができ、フィルターのカットオフ周波数も下がります。

トランジスタVT3-VT6では、3 kHzを超える周波数で4〜24 kHzの範囲で上昇し、オクターブあたり5 dBの勾配を持つ2次ローパスフィルターが組み立てられます。このノードの周波数応答は、よく知られている Sunsamp GTXNUMX および Marshall スピーカーシミュレータデバイスのエミュレータの特性に似ています。

「上中」領域では、コンデンサ C3 と C5 の容量を 1 分の 5 に減らし、C4 と C6 の容量を同じ量だけ増やすことで、音色を柔らかくすることができます。

実際のデバイスオプション

以下の回路は、従来の処理装置で使用されていた前述のカスケードのさまざまな組み合わせです。

FET歪みデバイス
図。 6

最初の真空管が信号を増幅し、6 番目の真空管が信号を制限する XNUMX 段階の真空管リミッターの出力信号と同様の出力信号を生成する、比較的単純なデバイス回路 (図 XNUMX) から始めましょう。

入力アンプとリミッターの機能は、カスコードスイッチング回路内のトランジスタVT1、VT2、VT3、VT4を備えた1つのステージによって実行されます（図2のように）。コンデンサC2の静電容量は、特定の機器に合わせて「好みに合わせて」選択されます。過負荷の程度は、可変抵抗R12を使用して制御されます。これは、実質的に歪みのないサウンドから、ジューシーなオーバードライブまでです。カスケードの出力に単純なリピーターが追加され、信号の音色は通常の「マーシャル」音色ブロックによって調整されます。 R13RXNUMX分周器は、出力信号レベルをXNUMX桁低減すると同時に、トーンブロックの動作に対する後続デバイスの入力抵抗の影響を低減します。

このようなデバイスは、「正しい」ギタースピーカーを使用する、重くないスタイルのファンにとって非常に便利です。 XNUMX年代の「ハード」なサウンドを上手く再現しています。

FET歪みデバイス
図。 7

デバイスの次のバージョン。その図を図に示します。 7は、音楽性を失うことなく、はるかに「重い」サウンドを作成します。

入力でより密度の高いサウンドを得るために、プリアンプがVT1、VT2に追加されました。ステージの最大入力信号は最大1Vp-pです。 VT1,5として、カットオフ電圧が2〜4VのFETを選択することが望ましいです。3つのFET用の単純なバッファ段が出力に追加されます。 VT0,5の初期ドレイン電流はVT0,8の初期ドレイン電流よりも小さくする必要があります。図に示されているタイプのFETを使用する場合、この要件はほぼ常に満たされます（KPZOZZHの場合、通常、初期ドレイン電流は0,8〜2 mAであり、 KPZOZA-XNUMX、XNUMX ... XNUMX mA）。

ダイオード VD3、VD4 は、1 番目のアンプの入力での信号を 4 V ピークツーピークに制限します。これらのダイオードを省略すると、6 番目のアンプの入力に過負荷がかかり、出力の音楽的なサウンドが大幅に低下します。さらに、C3R4VD4VD3 回路はサウンドのアタックを形成します。これは、小さな信号の場合、C6R70R3 ハイパスフィルターのカットオフ周波数が 4 Hz に近く、大きな信号の場合、ダイオード VD900、VDXNUMX がフィルター抵抗をシャントし、カットオフ周波数、したがって明確なアタックを形成します。回路内にバックツーバックダイオードが存在しても心配しないでください。多くの場合、それらは真空管プリアンプや著名なメーカーに含まれています。たとえば、真空管 Marshall XNUMX プリアンプを考えてみましょう (ダイオードが XNUMX つのグループに含まれているだけですが、同じように信号を制限します)。

さらに、歪み制御エンジンからの信号は、VT5-VT10トランジスタで組み立てられた動的負荷のあるカスコード増幅器に送られます。カスケードの最大ゲインは、（図700の抵抗R7と比較して）低抵抗の抵抗R3を取り付けることで6に減少しますが、カスケードの主な品質であるスムーズな制限は維持されます。カスケードゲインは、8〜20の範囲の可変抵抗器R700を使用して調整されます。

エミュレータを出力に追加し、図のスキームに従って組み立てると、両方のデバイスからのサウンドを大幅に改善できます。 5。

文学

1. Johnson D.、Moore J.、MooreG.アクティブフィルターハンドブック。 --M Energoatomizdat、1983年。
2.オペアンプとコンパレータ。ディレクトリ。 -M .: Dodeka-XXI、2001、p。 53-58。

著者: D. Pustovoi、モスクワ。出版物: radioradar.net

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