Операционные усилители

Операционный усилитель, или ОУ (op amp) обычно реализован в виде интегральной схемы (ИС), и является усилителем напряжения. В основном это маленькие чипы с большим числом полупроводников, типа транзисторов, диодов, и т.д. которые формируют сложную миниатюрную электрическую схему. Их главное преимущество - чрезвычайно большое сопротивление входа и чрезвычайно малое сопротивление выхода. Они могут использоваться для различных целей, поскольку их электрические свойства определяются внешними компонентами, типа резисторов и конденсаторов.

Звуковой фильтр от Lemme

Маленькая печатная плата, показанная выше – режекторный фильтр, изготовленный Гельмутом Лемме (см. адреса поставщиков). Потенциометр добротности заменен мини-перключателем, который является более практичным. Слева направо: потенциометр частоты, переключатель добротности, разъем для батареи на 9В, входной провод, общий провод и выходной провод, который подключается к потенциометру громкости.

Переключение между активом и пассивом

Посредством DPDT переключателя можно создать переключение между активом и пассивом, что особенно актуально если батарея села. Наилучший способ - использование потенциометра громкости со встроенным выключателем, особенное если актив включен после обычных потенциометров громкости и тембра. Кроме того, при переключении в пассив, электропитание отключается и батарея не садится.

Ниже показана монтажная схема варианта с потенциометром громкости после активной электроники. В отжатом положении потенциометра громкости гитара переключается в пассив и работает, даже если батарея села. 25к или 50к потенциометры громкости часто используются вместе с активной электроникой, на практике, однако, сопротивление потенциометра громкости не имеет значения и Вы можете использовать потенциометр от пассива.

Полностью независимое микширование сигналов от датчиков возможно только с активом, потому что в этом случае регуляторы громкости не связаны друг другом и регулируют уровень датчиков независимо друг от друга. Конденсаторы (обозначены пунктиром на рисунке ниже) снова используются для того, чтобы понизить резонансные частоты датчиков.

Такая схема также позволяет микшировать выходы от пьезодатчиков с сигналами от магнитных датчиков. Через разделительные резисторы сопротивлением lM любой из входов может быть подключен ко входу усилителя (до конденсатора емкостью l0нФ). Часто каждая струна гитары имеет свой собственный пьезодатчик и соответственно на каждый выход пьезодатчика до микширования должен быть подключен небольшой потенциометр, который позволит найти хороший баланс между громкостью каждой струны.

Активная схема контроля высоких и низких частот позволяет очень эффективно регулировать тембр без потерь, свойственных пассивным датчикам. Подъем и спад АЧХ в области НЧ происходит до частоты среза f_B и составляет 6dB/на октаву. Аналогично подъем и спад АЧХ в области ВЧ происходит за частотой среза f_Н и составляет также 6dB на октаву. При помощи двух формул можно найти емкости конденсаторов для любой частоты среза. Максимальный подъем или спад АЧХ возможен в пределах приблизительно 12dB.

Для этих целей можно применить сдвоенный потенциометр с движками один в другом т.к. надо сверлить только одно отверстие. Такой потенциометр имеет две ручки, расположенные одна под другой.

Подъем АЧХ на средних частотах может быть достигнут (см. ниже) подключением к потенциометру последовательно конденсатора и катушки небольшой индуктивности. Такие маленькие катушки можно найти в магазинах радиотоваров. Индуктивность измеряется в Генри (Гн). Используя в схеме катушку индуктивностью l0мГн (милиГенри) и конденсатор емкостью lмкФ получим полосу частот в районе 1600Hz и регулировку от 0 и приблизительно до 12dB. Подъем АЧХ на средних частотах дает звуку больше мощи.

Если надо получить спад АЧХ на средних частотах той же величины, замените потенциометр на схеме линейным потенциометром 500к и поменять местами резисторы 270к и 24к.

Катушки очень восприимчивы ко всякого рода наводкам. Что бы этого избежать, платы должны быть надежно экранированы. Кроме того, относительно большая погрешность в параметрах таких компонентов (5 - 10 процентов), делает точные вычисления очень сложными.

Режекторные фильтры предлагают максимум свободы в формировании тембра датчика, поскольку они позволяют менять АЧХ в определенном диапазоне частот, т.е. выбирать определенную частоту (регулировка частоты F) и поднимать или опускать АЧХ (регулировка добротности Q) в районе этой частоты, в пределах от 0 до 12dB. Таким образом можно получить практически любой звук, а свойства пассивного датчика неважны.

Для этой цели используются счетверенные ОУ. Линейный стерео потенциометр используется для выбора частоты.

Экранировка

Датчики рекомендуется дополнительно экранировать, особенно это актуально для синглов. Экранировка хамбакеров также может дать много пользы. Сингл всегда будет фонить. Если его полностью экранировать, то от него вообще не будет никакого звука. По этим причинам даже не желательно экранировать гитару слишком хорошо. Экранировка всегда увеличивает емкость, и чем ближе экран к датчику, тем сильнее будет его влияние на тембр. Емкость всегда снижает резонанс катушки и срезает высокие частоты и делает его звук безжизненный. Если снять металлическую крышку со старого датчика, звук улучшится, по этому такой подход пользуется популярностью у гитаристов.

Использование экранированных проводов имеет смысл только при длине проводов более 15cм (6"), т.к. при пайке их необходимо оголять несколько дюймов или сантиметров. Экранированный провод состоит из центрального провода (жилы) и оплетки. Дешевый экранированный провод часто имеет очень редкую оплетку, которая является очень неоднородной и поэтому неэффективна. Качественный провод имеет частую и плотную оплетку. Оплетка должна быть заземлена. Экранированный провод может также использоваться как выход датчика.

Кроме использования экранированного провода, оклейка датчика и его посадочного места в деке медной или алюминиевой фольгой также помогает минимизировать фон. Нарежьте тонкую медную фольгу по требуемым размерам и приклейте ее к дереву клеем. Чтобы это работало, все части должны быть спаяны. Использование токопроводящей краски - другой способ экранировки.

Все внутренности потенциометров должны также быть экранированы, путем соединения их корпусов с землей. Некоторые производители выпускают потенциометры, полностью заключенные в металлические корпуса.

Заземление струн, особенно для гитар с синглами, просто необходимо сделать, если Вы хотите свести фон при игре к минимуму. Это может быть достигнуто посредством провода, который соединяет бридж с общим проводом темброблока. На тремоло заземляющий провод припаян к металлической пластине, которая держит пружины. Когда играешь на гитаре, струны почти постоянно находятся в контакте с пальцами, таким образом фон уходит через электронные схемы гитары в землю, а экраном являются бридж, струны и тело гитариста.

В прошлом из за плохого заземления даже были несчастные случаи, т.к. при пробое ламп в усилителе ток высокого напряжения подавался на струны. Теоретически, это в принципе возможно. Но обычно электрические устройства имеют предохранители, которые разрывает схему, если такая ситуация происходит. Если нет такого предохранителя или усилитель должным образом не заземлен, ток, текущий через шнур может стать фатальным, если достигнет струн. Для предотвращения этого струны соединяют с землей через высокоомный резистор и конденсатор, включенный параллельно. С такими мерами любой ток, который, если что то пошло не так, проходящий через тело гитариста, будет ослаблен, а напряжение упадет до безопасного (приблизительно 40В, в зависимости от индивидуального сопротивления тела), все еще обеспечивая достаточное заземление струн. Конденсатор используют емкостью 0,00lмкФ (lнФ), рассчитанный на напряжение не менее 500В. Резистор обычно сопротивлением 220к. Оба компонента должны быть защищены от короткого замыкания (обмотаны изолентой), или, что еще лучше, надеть на них термоусадочную трубку. Хотя это и не обеспечивает 100-процентную защиту, поскольку металлическая пластина гнезда будет все еще оставаться незаземленной, легкий удар током, который Вы получите в результате, должен стать Вам предупреждением и заставит немедленно отключить усилитель от сети. На больших концертах за надежным заземлением следят специальные эксперты, которые должны принять меры по обеспечению безопасности прежде, чем что либо произойдет.

И наконец, несколько мыслей по поводу коммутации. Коммутация элементов может выглядеть очень простой и ясной, но когда начинается пайка, Вы можете легко запутаться в хаосе проводов. Чтобы предотвратить это, примените системный поход: всегда отмечайте галочкой распаянные проводники на схеме; пробуйте минимизировать любой намек на появление фона, не оставляя провода длиной больше необходимой; используйте разноцветные провода, чтобы облегчить распайку и проверку ошибок, используя «теплые» цвета, типа красного, оранжевого или желтого для сигнальных («горячих») проводов и «холодные» цвета, типа черного или синего для разводки общего провода и экрана.

Треск в кабинете появляется главным образом из-за плохо пропаянных проводников. Повторно пропаяйте подозрительные спайки. Трещащий потенциометр замените или побрызгайте внутрь него специальным средством. Если логарифмический потенциометр работает наоборот, поменяйте местами внешние провода. И наконец: если гитара звучит тихо, удостоверьтесь сначала, что в порядке гитарный кабель, а потом уже лезьте в электронику гитары.

Дата добавления: 2015-10-30