Pedal de overdrive alimentado por bateria DIY para efeitos de guitarra: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Para o amor pela música ou pela eletrônica, o objetivo deste Instructable é mostrar como o SLG88104V Rail to Rail I / O 375nA Quad OpAmp com seus avanços de baixa potência e baixa tensão pode ser para revolucionar os circuitos de overdrive.

Projetos de overdrive típicos no mercado hoje funcionam a 9V. No entanto, conforme explicado aqui, conseguimos obter um overdrive extremamente econômico em seu uso de energia e funcionando com um VDD tão baixo que pode funcionar usando apenas duas baterias AA de três volts por períodos prolongados e vida útil de bateria extremamente longa. Para preservar ainda mais as baterias deixadas na unidade, um interruptor mecânico para desengate é usado como padrão. Além disso, como o tamanho do SLG88104V é pequeno com o mínimo de baterias usadas, um pedal pequeno e leve pode ser feito se desejado. Tudo isso combinado com efeitos sonoros agradáveis o torna um design de overdrive líder.

Guitarras amplificadas apareceram no início dos anos 1930. No entanto, naquela época os primeiros artistas de gravação se esforçavam para obter sons do tipo orquestra limpos. Na década de 40, a DeArmond fabricou o primeiro efeito autônomo do mundo. Mas naquela época os amplificadores eram volumosos e baseados em válvulas. Durante os anos 40 e até os 50, embora os tons limpos predominassem, indivíduos e bandas competitivos freqüentemente aumentavam o volume dos amplificadores para o status de overdrive e o som de distorção se tornava cada vez mais popular. Nos anos 60 os amplificadores transistorizados começaram a ser fabricados com o Vox T-60, em 1964 e por volta da mesma época para preservar ainda mais a distorção sonora que era muito procurada naquela época o primeiro efeito de distorção.

Etapa 1: Pré-requisitos

O processamento analógico ou digital de sinais musicais pode fornecer novos efeitos, e os efeitos de overdrive ativos recriam os efeitos de clipping de overdrive dos primeiros amplificadores valvulados.

Normalmente indesejado e minimizado em termos de amplificação, o oposto é verdadeiro em termos desse efeito. Clipping produz frequências que não estão presentes no som original e que podem ter sido em parte a razão de seu apelo nos primeiros dias. O corte forte e quase quadrado relacionado à onda produz sons muito hash que são inarmônicos ao seu tom pai, enquanto o corte suave produz sobretons harmônicos e, portanto, geralmente o som produzido depende da quantidade de corte e depleção com a frequência. É a forte convicção deste autor que a qualidade de um pedal de overdrive depende de sua proporção de tons harmônicos para inarmônicos em toda a sua gama e sua capacidade de preservar os tons harmônicos em amplificações mais altas.

Etapa 2: Visão geral

Acima está uma visão geral de um circuito proposto, cujo objetivo é preservar os sinais existentes e produzir esses sons de overdrive. Usar o SLG88104V permite que um pedal Overdrive funcione em 3 V usando duas baterias AA que são muito mais amplamente disponíveis e menos caras para comprar do que baterias PP3 de 9 V. Se desejado, baterias AAA podem ser usadas em seu lugar, embora a capacidade extra do AA torne-o mais do que apto. Além disso, o circuito será capaz de funcionar em 4,5 V (1,5 V linha central +3 V) ou 6 V (3 V linha central +3 V) se desejado, embora não seja necessário.

Amplificação de frequência seletiva - modificação importante para realizar a amplificação em tensões mais baixas.

Etapa 3: Explicação e Teoria

Optamos por usar a topologia não inversora do amplificador como base para os estágios de ganho devido à sua alta impedância de entrada e fácil adaptação para seleção de frequência.

Veja a Fórmula 1.

Como vimos, o ganho nesta configuração depende exclusivamente do feedback. Se convertermos isso como uma topologia passa-alta, o ganho dependerá do feedback e das frequências de entrada de acordo com alguns arranjos de overdrive. Além disso, se o circuito de feedback do filtro for duplicado, a topologia aplicará uma faixa de ganhos responsivos à entrada e, em seguida, um outro conjunto diferente de ganhos responsivos.

Esta configuração pode servir para esclarecer o projeto e permitir uma amplificação mais direcional / seletiva de frequência. Abaixo está o diagrama de tal arranjo com fórmulas que produzem conclusões interessantes. Esta topologia é um ponto crucial importante no circuito overdrive final, que irá incorporá-lo como um núcleo principal várias vezes para manter um modelo funcional.

Para ver as coisas um pouco mais simples, para uma certa frequência f usamos a Fórmula 2 e a Fórmula 3.

A equação real para AGain em uma frequência particular f é, portanto, a Fórmula 4, que se divide ainda mais para produzir uma Fórmula 5 final.

Como é evidente, isso é análogo à adição das equações simplificadas acima, exceto para o ganho de unidade inerente do amplificador, que é constante. Em resumo, o ganho de resposta de frequência de cada perna da topologia de feedback passa-alto é composto.

O objetivo de tais arranjos é obter uma amplificação mais uniforme do sinal de entrada ao longo da faixa de frequência, de modo que em frequências mais altas, onde o ganho do OpAmp é reduzido, possamos introduzir mais ganho. Em baixas tensões, o som pode ser preservado por meio dessas baixas frequências, embora o headroom não seja muito alto.

Etapa 4: Diagrama de Circuito

Etapa 5: Circuito explicado

O SLG88103 / 4V incorpora proteção de entrada inata para evitar sobretensão em suas entradas. Diodos de proteção extras foram adicionados no estágio inicial de entrada overdrive para maior robustez do projeto.

A amplificação do primeiro estágio atua como um buffer de alta impedância do primeiro estágio e amplifica inicialmente para se preparar para o estágio de overdrive. O ganho é de cerca de dois, embora varie com a frequência. Neste estágio, é necessário tomar cuidado para garantir que a amplificação permaneça baixa, pois qualquer amplificação neste estágio é multiplicada na amplificação overdrive.

Seguindo para o estágio de overdrive, onde o sinal sofrerá grandes ganhos, a amplificação seletiva de frequência novamente garante que as frequências mais altas obtenham esse reforço para uma amplificação mais consistente e consecutivamente induzimos o corte usando dois diodos no modo condutor direto. Um filtro passa-baixo simples forma o tom, e isso leva a um potenciômetro de volume simples e um buffer para conduzir a saída.

Apenas três dos amplificadores operacionais integrados são utilizados, e o último restante é conectado apropriadamente de acordo com a “configuração adequada para OpAmps não utilizados”. Se desejado, 2 x SLG88103V’S podem ser usados em vez do único SLG88104V.

Um diodo emissor de luz de baixa potência indica um estado ligado. A importância de ser uma versão de baixa potência não pode ser subestimada devido às baixas correntes quiescentes e potência de funcionamento do SLG88104V. O principal consumo de energia do circuito será o LED indicador de energia.

Na verdade, devido à corrente quiescente de 375 nA extremamente baixa, a consideração de energia para o SLG88104V é muito pequena. A maior parte da perda de energia ocorre através do desacoplamento dos capacitores passa-baixa e do resistor seguidor do emissor. Se medirmos o consumo de corrente da corrente quiescente do circuito completo, verifica-se que é apenas cerca de 20 µA, aumentando para cerca de um máximo de 90 µA quando a guitarra está em ação. Isso é muito pequeno em comparação com os 2 mA consumidos pelo LED e é a razão pela qual o uso de um LED de baixa potência é obrigatório. Podemos estimar que a vida média de uma única bateria alcalina AA para drenar completamente até 1 V é em torno de 2.000 mAh * a uma taxa de descarga de 100 mA. Um novo par decente de baterias produzindo 3 V deve ser capaz de fornecer mais de 4000 mAh. Com o LED instalado, nosso circuito mede um consumo de 1,75 mA, do qual podemos estimar mais de 2.285 horas ou 95 dias de uso contínuo. Como os overdrives são circuitos ativos, nosso overdrive pode produzir “um chute e tanto” com o uso mínimo de corrente. Como observação lateral, duas pilhas AAA devem durar cerca de metade do tempo do AA.

Abaixo está o modelo de trabalho deste circuito overdrive. Obviamente, como acontece com qualquer pedal, o usuário precisa ajustar as configurações para encontrar o som mais adequado para ele. Tornar o meio e o baixo do amplificador mais altos do que os agudos parecia fornecer sons overdrive muito legais para nós (já que os agudos eram mais duros). Em seguida, ele se assemelhava ao tipo de som antigo e mais quente.

Devido ao pacote minúsculo do SLG88104V e ao consumo de energia muito baixo, conseguimos obter um pedal de overdrive de baixa potência que é menos volumoso e funciona com apenas duas baterias do tipo lápis por um longo período de tempo.

As pilhas AA estão mais prontamente disponíveis e existe a possibilidade de que não sejam trocadas durante a vida útil de qualquer unidade de trabalho, tornando a manutenção extremamente fácil e ecologicamente correta. Além disso, ele pode ser construído com um pequeno número de componentes externos, portanto, pode ser de baixo custo, fácil de fazer e, como afirmado anteriormente, leve.

* Fonte: Folha de dados Energizer E91 (ver gráfico de barras), powerstream.com

Conclusões

Neste Instructable, construímos um pedal overdrive de baixa tensão e baixa potência.

Além de lidar com o processamento analógico para os ICs de sinal misto do GreenPAK e outros semicondutores digitais, os OpAmp's Rail to Rail do GreenPAK têm se mostrado úteis em circuitos de overdrive. Eles são autônomos em muitas outras aplicações e especialmente vantajosos em aplicações sensíveis à energia.

Além disso, se você estiver interessado em circuitos bem o suficiente para programar seus próprios designs de IC, sinta-se à vontade para baixar nosso software GreenPAK útil para tais designs ou apenas visualizar os Arquivos de Design GreenPAK já concluídos disponíveis em nossa página da web. A engenharia pode ser ainda mais fácil, tudo o que você precisa fazer é conectar o GreenPAK Development Kit ao seu computador e clicar no programa para criar seu IC personalizado.