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效果器论坛精华:Tube Screamer Step by Step

作者:未知    文摘来源:吉他中国论坛    点击数:518    更新时间:2006-8-27
   

自己想做一块过载已经很久了。。差不多是从去年的这个时候就有想法了。不过人在江湖,身不由己。。工作实在是太忙了。。

平时上网也找过不少资料,今天把其中的一些也翻译出来,供大家参考。

其实做一个Overdrive有很多种办法,网上有无数的电路图,而且相当一部分都是被人做过很多次了,拿过来做板,买元件,焊接即可。要么就是根据网上的电路图先整一个东西出来,再根据这个东西的声音和自己的需求进行局部的修改;最后一种,也是最猛的。。。就是依据已有的一些电路图,从一开始就从头设计。。。

其实做一个Overdrive也很复杂,因为这个除了涉及到制作者本身的手艺,比如焊接的手法,电路板的布局,以及外观的设计制作等。。。如果是自己设计或者MOD,还会涉及到模拟电路,自控理论等知识。。
淡了不少B,言规正传。

TS-808是一件被无数人竞相追求的神器,今天我们就来剥掉这件神器的外衣,好好看看他的肚囊里面究竟有些什么。
原文出自:http://www.geofex.com/Article_Folders/TStech/tsxfram.htm
我希望能尽量的翻译好原文,但是由于水平有限,文章中的一些地方我也没有理解的很透彻,也希望各路高人不吝赐教。

首先声明,本文分析的电路图是简化了的TS808,但是任何过载都会由:

Input buffer
Clipping Amp
Tone/volume control
Bypass switching
Output buffer

这几个部分组成,通过分析这个简单的电路,我们就可以更好的理解网上那些一大砣一大砣的原版的电路。

电路图如下:

左上角的是分压电路,用电阻分压的方法将标准9V电源转为4.5V,为电路中的放大器件提供偏压。本图中使用了两个阻值为10K的电阻,你可以换成两个其他相同阻值的电阻,,只要输出电压可以稳定在4.5V,对音色就不会有影响。电容起到了把交流信号接地从而滤掉交流噪声的作用。

下面我们来看一下input buffer

input buffer可以看作是一个发射极跟随器(由于三极管基极到发射极的导通电压是固定值,因此基极电压和发射极电压之间的差值也是一个定值,因此叫做射极跟随器),在TS808和TS9中,使用的都是2SC1815,这是一种很便宜的低噪声高增益管。

input buffer的主要作用是提供一个稳定的输入信号和很大的输入阻抗。
由于射极跟随器对电压的增益约等于1,因此input buffer输出给下一级电路的信号基本可以真实还原输入信号。经过input buffer的信号通过一个1/50NP的电容输出到下一级电路。

输入端的0.02的电容起到了滤除直流信号的作用,保证了输入到效果器内部的信号是拾音器产生的交变信号。

由于input buffer是和电吉他的拾音器组成串联回路的(这里假设吉他直接接Overdrive,前面没加什么压缩、延时、混响、5150、JCM200000),因此拾音器两端的电压比上input buffer的输入电压应该等于拾音器的阻抗比上效果器的输入阻抗,而拾音器的阻抗是很小的,所以在这个串联电路里,如果input buffer的输入阻抗越小,分得的电压就越少,也就会造成越多的信号损失。crybaby的一些wah会吃“Tone”也是由于这个原因。对于图中的电路,输入阻抗大约是1K + (b + 1)×10k。这个b就是三极管集电极电流和基极电流的比值。相对于一般拾音器的阻抗,这个阻值已经足够了。

接下来是clipping的部分:


clipping就是削波,tube screamer音色的主要特点也来自这个部分。
削波电路由集成运放的一个增益模块和一些周边器件组成,不同周边器件的组合决定了不同频段增益的不同以及削波比例的不同。

集成运放可以认为是一个输入阻抗为无穷大的器件,因此其输入端的+ -之间电压相等且相位相同。在TS系列的踏板中,只有TS10,他的input buffer和运放的“+”管脚之间是通过一个1/50np的电容和一个220欧姆的电阻串联相接的,其它的产品都没有这个电阻。

运放的“+”管脚通过一个10k的电阻和4.5V电压相连,这个电阻的阻值是可以更换的,并且不同的阻值对于音色的影响并不大。

对于运放的同相输入端,增益为1+Zf/Zi,其中Zf是反馈网络的等效阻抗,也就是由运放的输出端和“-”之间的等效阻抗,Zi为“-”和交流地之间的等效阻抗(这是因为理想集成运放的输入阻抗为无穷大且输入电流为0,因此“+”“-”电压相等,如果用U-表示“-”管脚的电压,Uo表示输出端电压,那么U-/Zi =(Uo-U-)/Zf,增益Uo/U- = 1+Zf/Zi)。

Zi由一个0.047的电容和一个4.7k的电阻串联组成,这个部分可以看作是一个高通滤波网络,其中心频率为:1/(2*pi*R*C),pi是3.14,计算出的结果是720Hz,也就是说,这个高通滤波网络对于频率高于720Hz的信号增益是最大的,对于低于这个频率的信号,增益会变小。这也是TS系列踏板的失真听起来不是那么“muddy”的原因,因为低频部分被最大程度的滤掉了。

Zf是和削波二极管并联的,由一个51pf的电容、一个51k的电阻和一个510k的可变电阻并联而成。先忽略二极管和电容的影响,整个clipping电路的增益就是1+Zf/Zi,当可变电阻的阻值由0变为510k时,整个电路的增益也就由 1+ (51K/4.7K) = 12(about 12db)变为1 + (551K/4.7K)= 107 (about 44db)。

下面来看一看削波二极管。削波电路对于小于二极管导通电压的信号是不起任何作用的。对于TS系列的踏板使用的硅管,其导通电压大约在0.5--0.6V,当二极管导通时,其电阻很小,因此Zf相当于短路,整个削波电路的增益大约为1,因此无论怎样调节drive control,整个削波电路的增益都大约为1,下面我们来看一下实际的削波电路是如何工作的。

因为一般的吉他拾音器的输出电压大约在30mv -- 100mv之间,这个值是远小于二极管的导通电压的。但是当信号经过了增益电路后,如果不考虑二极管,那么输入信号通过削波电路后获得的增益是12 -- 107,也就是说,吉他的输入信号将会被放大12 -- 107倍,这样一来,当增益变大时,吉他的信号就会大于二极管的导通电压,增益越大,波形也就会被削掉的越多,从听觉上讲,就是失真度越大。如果把增益调小直至放大后的信号仍然低于二极管的导通电压时,削波二极管处于截止状态,信号也就没有失真。

Zf里面有一个51pf的电容,它的作用是使削波后的波形略为平滑一些。当信号的频率使得电容的等效阻抗和上面的两个电阻串联的阻值相等时,对于这个频率的信号获得的增益是最小的,也就是说,这个频率的信号获得的增益不会那么大,也就不会失真得那么厉害。

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