Pedal de sobremarcha con pilas para efectos de guitarra: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Por amor a la música o por amor a la electrónica, el objetivo de este Instructable es mostrar cuán crítico puede ser el OpAmp de 375nA Quad OpAmp de E / S de riel a riel SLG88104V con sus avances de baja potencia y bajo voltaje para revolucionar los circuitos de sobremarcha.

Los diseños de sobremarcha típicos del mercado actual funcionan a 9V. Sin embargo, como se explica aquí, hemos podido lograr una sobremarcha que es extremadamente económica en su uso de energía y que funciona con un VDD tan bajo que puede funcionar usando solo dos baterías AA a tres voltios durante períodos prolongados y una duración de batería extremadamente larga. Para preservar aún más las baterías que quedan en la unidad, se utiliza un interruptor mecánico de desconexión como estándar. Además, como la huella del SLG88104V es pequeña con una cantidad mínima de baterías usadas, se puede fabricar un pedal pequeño y liviano si se desea. Todo esto combinado con agradables efectos de sonido lo convierte en un diseño de overdrive líder.

Las guitarras amplificadas aparecieron a principios de la década de 1930. Sin embargo, en ese momento los primeros artistas de la grabación se esforzaron por lograr sonidos limpios de tipo orquestal. En los años 40, DeArmond fabricó el primer efecto independiente del mundo. Pero en ese momento los amplificadores se basaban en válvulas y eran voluminosos. Durante los años 40 y hasta los 50, a pesar de que prevalecían los tonos limpios, los individuos y las bandas de la competencia con frecuencia subían el volumen de sus amplificadores al estado de overdrive y el sonido de distorsión se hizo cada vez más popular. En los años 60 se empezaron a fabricar amplificadores de transistores con el Vox T-60, en 1964 y por la misma época para preservar aún más el sonido de distorsión que era muy buscado en ese momento nació el primer efecto de distorsión.

Paso 1: requisitos previos

El procesamiento analógico o digital de señales musicales puede proporcionar nuevos efectos, y los efectos de saturación activa recrean los efectos de saturación saturados de esos primeros amplificadores de válvulas.

Por lo general, no deseado y minimizado en términos de amplificación, ocurre lo contrario en términos de este efecto. El recorte produce frecuencias que no están presentes en el sonido original y esa podría haber sido en parte la razón de su atractivo en los primeros días. El recorte relacionado con ondas fuertes y casi cuadradas produce sonidos muy hash que no son armónicos con su tono original, mientras que el recorte suave produce sobretonos armónicos y, por lo tanto, generalmente el sonido producido depende de la cantidad de recorte y agotamiento con la frecuencia. Este autor cree firmemente que la calidad de un pedal de overdrive depende de su proporción de tonos armónicos a inarmónicos en toda su gama y de su capacidad para conservar los tonos armónicos en amplificaciones más altas.

Paso 2: descripción general

Arriba hay una descripción general de un circuito propuesto, cuyo objetivo es preservar las señales existentes y producir esos sonidos de saturación. El uso del SLG88104V permite que un pedal Overdrive funcione con 3 V usando dos baterías AA que están mucho más disponibles y son más económicas que las baterías PP3 de 9 V. Si lo desea, se pueden usar baterías AAA en su lugar, aunque la capacidad adicional de las AA las hace más adecuadas. Además, el circuito podrá funcionar con 4,5 V (línea central de 1,5 V +3 V) o 6 V (línea central de 3 V +3 V) si lo desea, aunque no es necesario.

Amplificación de frecuencia selectiva: modificación importante para lograr la amplificación a voltajes más bajos.

Paso 3: explicación y teoría

Elegimos utilizar la topología no inversora del amplificador como base para las etapas de ganancia debido a su alta impedancia de entrada y fácil adaptación para la selección de frecuencia.

Ver Fórmula 1.

Como hemos visto, la ganancia en esta configuración depende únicamente de la retroalimentación. Si convertimos esto como una topología de paso alto, la ganancia dependerá de la retroalimentación y las frecuencias de entrada según algunas disposiciones de overdrive. Además, si se duplica el circuito de retroalimentación del filtro, entonces la topología aplicará un rango de ganancias de respuesta a la entrada y luego otro conjunto diferente de ganancias de respuesta.

Esta configuración puede servir tanto para aclarar el diseño como para permitir una amplificación más direccional / selectiva de frecuencia. A continuación se muestra el diagrama de dicha disposición con fórmulas que arrojan interesantes conclusiones. Esta topología es un punto crucial en el que confía el circuito de sobremarcha final que lo incorporará como núcleo principal varias veces para mantener un modelo de trabajo.

Para ver las cosas un poco más simples, para una cierta frecuencia f usamos la Fórmula 2 y la Fórmula 3.

La ecuación real para AGain a una frecuencia particular f es, por lo tanto, la Fórmula 4 que se descompone aún más para producir una Fórmula 5 final.

Como es evidente, esto es análogo a la adición de las ecuaciones simplificadas anteriores, excepto por la ganancia unitaria inherente del amplificador, que es constante. En resumen, la ganancia de respuesta de frecuencia de cada tramo de topología de retroalimentación de paso alto es compuesta.

El objetivo de tales arreglos es obtener una amplificación más uniforme de la señal de entrada en el rango de frecuencia de modo que a frecuencias más altas donde la ganancia del OpAmp se reduce, podemos introducir más ganancia. A bajos voltajes, el sonido se puede conservar a través de esas bajas frecuencias, aunque el espacio libre no sea muy alto.

Paso 4: diagrama de circuito

Paso 5: circuito explicado

El SLG88103 / 4V incorpora protección de entrada innata para evitar sobretensiones en sus entradas. Se han agregado diodos de protección adicionales en la etapa inicial de la entrada de sobremarcha para una mayor robustez del diseño.

La amplificación de primera etapa actúa como un búfer de alta impedancia de primera etapa y se amplifica inicialmente para preparar la etapa de overdrive. La ganancia es de alrededor de dos, aunque varía con la frecuencia. En esta etapa, se debe tener cuidado para garantizar que la amplificación permanezca baja, ya que cualquier amplificación en esta etapa se multiplica en la amplificación overdrive.

Continuando con la etapa de overdrive, donde la señal experimentará grandes ganancias, la amplificación selectiva de frecuencia nuevamente asegura que las frecuencias más altas obtengan ese impulso para una amplificación más consistente, y consecutivamente inducimos el recorte usando dos diodos en modo de conducción directa. Un filtro de paso bajo simple forma el tono, y esto conduce a un potenciómetro de volumen simple y un búfer para impulsar la salida.

Solo se utilizan tres de los amplificadores operacionales incorporados, y el último que queda está cableado adecuadamente según la “configuración adecuada para los amplificadores operacionales no utilizados”. Si lo desea, se pueden usar 2 x SLG88103V'S en lugar del SLG88104V individual.

Un diodo emisor de luz de baja potencia indica un estado encendido. La importancia de que sea una versión de baja potencia no puede subestimarse debido a las bajas corrientes de reposo y la potencia de funcionamiento del SLG88104V. El principal consumo de energía del circuito será el LED indicador de energía.

De hecho, debido a la corriente de reposo extremadamente baja de 375 nA, la consideración de potencia para el SLG88104V es muy pequeña. La mayor parte de la pérdida de potencia se produce a través de los condensadores de paso bajo de desacoplamiento y la resistencia del seguidor del emisor. Si medimos el consumo de corriente de la corriente de reposo del circuito completo, resulta ser solo de unos 20 µA, aumentando hasta un máximo de 90 µA cuando la guitarra está en acción. Esto es muy pequeño en comparación con los 2 mA consumidos por el LED y es la razón por la que es imperativo el uso de un LED de baja potencia. Podemos estimar que la vida media de una sola batería alcalina AA para que se descargue de su capacidad total a 1 V es de alrededor de 2000 mAh * a una velocidad de descarga de 100 mA. Un par de baterías nuevas y decentes que produzcan 3 V debería poder generar más de 4000 mAh. Con el LED en su lugar, nuestro circuito mide un consumo de 1,75 mA del que podemos estimar más de 2285 horas o 95 días de uso continuo. Debido a que los overdrives son circuitos activos, nuestro overdrive puede producir "una patada increíble" con un uso de corriente mínimo. Como nota al margen, dos pilas AAA deberían durar aproximadamente la mitad del tiempo que las AA.

A continuación se muestra el modelo de trabajo de este circuito de sobremarcha. Obviamente, como con cualquier pedal, el usuario necesita ajustar la configuración para encontrar el sonido que sea más adecuado para él. Hacer que los medios y los graves del amplificador sean más altos que los agudos parecía darnos sonidos de overdrive realmente geniales (ya que los agudos eran más duros). Luego se asemejó al tipo de sonido más cálido y antiguo.

Debido al pequeño paquete del SLG88104V y al muy bajo consumo de energía, hemos logrado un pedal de sobremarcha de baja potencia que es menos voluminoso y funciona con solo dos baterías tipo lápiz durante un gran período de tiempo.

Las baterías AA están más disponibles y existe la posibilidad de que no se cambien durante la vida útil de ninguna unidad en funcionamiento, lo que hace que su mantenimiento sea extremadamente fácil y ecológico. Además, se puede construir con una pequeña cantidad de componentes externos, por lo que puede ser de bajo costo, fácil de fabricar y, como se dijo anteriormente, liviano.

* Fuente: Hoja de datos de Energizer E91 (ver gráfico de barras), powerstream.com

Conclusiones

En este Instructable hemos construido un pedal de sobremarcha de bajo voltaje y baja potencia.

Además de manejar el procesamiento analógico para los circuitos integrados de señal mixta de GreenPAK y otros semiconductores digitales, se ha demostrado que los opAmp de baja corriente y bajo voltaje de riel a riel de GreenPAK son útiles en circuitos de sobremarcha. Son autónomos en muchas otras aplicaciones y especialmente ventajosos en aplicaciones sensibles a la energía.

Además, si está interesado en los circuitos lo suficientemente bien como para programar sus propios diseños de CI, no dude en descargar nuestro software GreenPAK útil para tales diseños o simplemente ver los archivos de diseño GreenPAK ya completados disponibles en nuestra página web. La ingeniería podría ser aún más fácil, todo lo que necesita hacer es conectar el kit de desarrollo GreenPAK a su computadora y presionar el programa para crear su IC personalizado.