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過載效果器電路分析:Tube Screamer Step by Step
自己想做一塊過載已經(jīng)很久了。。差不多是從去年的這個(gè)時(shí)候就有想法了。不過人在江湖，身不由己。。工作實(shí)在是太忙了。。
平時(shí)上網(wǎng)也找過不少資料，今天把其中的一些也翻譯出來，供大家參考。
其實(shí)做一個(gè)Overdrive有很多種辦法，網(wǎng)上有無數(shù)的電路圖，而且相當(dāng)一部分都是被人做過很多次了，拿過來做板，買元件，焊接即可。要么就是根據(jù)網(wǎng)上的電路圖先整一個(gè)東西出來，再根據(jù)這個(gè)東西的聲音和自己的需求進(jìn)行局部的修改；最后一種，也是最猛的。。。就是依據(jù)已有的一些電路圖，從一開始就從頭設(shè)計(jì)。。。
其實(shí)做一個(gè)Overdrive也很復(fù)雜，因?yàn)檫@個(gè)除了涉及到制作者本身的手藝，比如焊接的手法，電路板的布局，以及外觀的設(shè)計(jì)制作等。。。如果是自己設(shè)計(jì)或者M(jìn)OD，還會(huì)涉及到模擬電路，自控理論等知識(shí)。。
淡了不少B，言規(guī)正傳。
TS-808是一件被無數(shù)人競相追求的神器，今天我們就來剝掉這件神器的外衣，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
我希望能盡量的翻譯好原文，但是由于水平有限，文章中的一些地方我也沒有理解的很透徹，也希望各路高人不吝賜教。
首先聲明，本文分析的電路圖是簡化了的TS808，但是任何過載都會(huì)由：
Input buffer
Clipping Amp
Tone/volume control
Bypass switching
Output buffer
這幾個(gè)部分組成，通過分析這個(gè)簡單的電路，我們就可以更好的理解網(wǎng)上那些一大砣一大砣的原版的電路。
電路圖如下:
左上角的是分壓電路，用電阻分壓的方法將標(biāo)準(zhǔn)9V電源轉(zhuǎn)為4.5V，為電路中的放大器件提供偏壓。本圖中使用了兩個(gè)阻值為10K的電阻，你可以換成兩個(gè)其他相同阻值的電阻，，只要輸出電壓可以穩(wěn)定在4.5V，對(duì)音色就不會(huì)有影響。電容起到了把交流信號(hào)接地從而濾掉交流噪聲的作用。
下面我們來看一下input buffer:
input buffer可以看作是一個(gè)發(fā)射極跟隨器（由于三極管基極到發(fā)射極的導(dǎo)通電壓是固定值，因此基極電壓和發(fā)射極電壓之間的差值也是一個(gè)定值，因此叫做射極跟隨器），在TS808和TS9中，使用的都是2SC1815，這是一種很便宜的低噪聲高增益管。
input buffer的主要作用是提供一個(gè)穩(wěn)定的輸入信號(hào)和很大的輸入阻抗。
由于射極跟隨器對(duì)電壓的增益約等于1，因此input buffer輸出給下一級(jí)電路的信號(hào)基本可以真實(shí)還原輸入信號(hào)。經(jīng)過input buffer的信號(hào)通過一個(gè)1/50NP的電容輸出到下一級(jí)電路。
輸入端的0.02的電容起到了濾除直流信號(hào)的作用，保證了輸入到效果器內(nèi)部的信號(hào)是拾音器產(chǎn)生的交變信號(hào)。
由于input buffer是和電吉他的拾音器組成串聯(lián)回路的（這里假設(shè)吉他直接接Overdrive，前面沒加什么壓縮、延時(shí)、混響、5150、JCM200000），因此拾音器兩端的電壓比上input buffer的輸入電壓應(yīng)該等于拾音器的阻抗比上效果器的輸入阻抗，而拾音器的阻抗是很小的，所以在這個(gè)串聯(lián)電路里，如果input buffer的輸入阻抗越小，分得的電壓就越少，也就會(huì)造成越多的信號(hào)損失。crybaby的一些wah會(huì)吃“Tone”也是由于這個(gè)原因。對(duì)于圖中的電路，輸入阻抗大約是1K + （b + 1）×10k。這個(gè)b就是三極管集電極電流和基極電流的比值。相對(duì)于一般拾音器的阻抗，這個(gè)阻值已經(jīng)足夠了。
接下來是clipping的部分：
clipping就是削波，tube screamer音色的主要特點(diǎn)也來自這個(gè)部分。
削波電路由集成運(yùn)放的一個(gè)增益模塊和一些周邊器件組成，不同周邊器件的組合決定了不同頻段增益的不同以及削波比例的不同。
集成運(yùn)放可以認(rèn)為是一個(gè)輸入阻抗為無窮大的器件，因此其輸入端的+ -之間電壓相等且相位相同。在TS系列的踏板中，只有TS10，他的input buffer和運(yùn)放的“+”管腳之間是通過一個(gè)1/50np的電容和一個(gè)220歐姆的電阻串聯(lián)相接的，其它的產(chǎn)品都沒有這個(gè)電阻。
運(yùn)放的“+”管腳通過一個(gè)10k的電阻和4.5V電壓相連，這個(gè)電阻的阻值是可以更換的，并且不同的阻值對(duì)于音色的影響并不大。
對(duì)于運(yùn)放的同相輸入端，增益為1+Zf/Zi，其中Zf是反饋網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗，也就是由運(yùn)放的輸出端和“-”之間的等效阻抗，Zi為“-”和交流地之間的等效阻抗（這是因?yàn)槔硐爰蛇\(yùn)放的輸入阻抗為無窮大且輸入電流為0，因此“+”“-”電壓相等，如果用U-表示“-”管腳的電壓，Uo表示輸出端電壓，那么U-/Zi ＝（Uo-U-）/Zf，增益Uo/U- ＝ 1+Zf/Zi）。
Zi由一個(gè)0.047的電容和一個(gè)4.7k的電阻串聯(lián)組成，這個(gè)部分可以看作是一個(gè)高通濾波網(wǎng)絡(luò)，其中心頻率為：1/（2*pi*R*C），pi是3.14，計(jì)算出的結(jié)果是720Hz，也就是說，這個(gè)高通濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)于頻率高于720Hz的信號(hào)增益是最大的，對(duì)于低于這個(gè)頻率的信號(hào)，增益會(huì)變小。這也是TS系列踏板的失真聽起來不是那么“muddy”的原因，因?yàn)榈皖l部分被最大程度的濾掉了。
Zf是和削波二極管并聯(lián)的，由一個(gè)51pf的電容、一個(gè)51k的電阻和一個(gè)510k的可變電阻并聯(lián)而成。先忽略二極管和電容的影響，整個(gè)clipping電路的增益就是1+Zf/Zi，當(dāng)可變電阻的阻值由0變?yōu)?10k時(shí)，整個(gè)電路的增益也就由 1+ (51K/4.7K) ＝ 12（about 12db）變?yōu)? + (551K/4.7K)= 107 (about 44db)。
下面來看一看削波二極管。削波電路對(duì)于小于二極管導(dǎo)通電壓的信號(hào)是不起任何作用的。對(duì)于TS系列的踏板使用的硅管，其導(dǎo)通電壓大約在0.5--0.6V，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，其電阻很小，因此Zf相當(dāng)于短路，整個(gè)削波電路的增益大約為1，因此無論怎樣調(diào)節(jié)drive control，整個(gè)削波電路的增益都大約為1，下面我們來看一下實(shí)際的削波電路是如何工作的。
因?yàn)橐话愕募耙羝鞯妮敵鲭妷捍蠹s在30mv -- 100mv之間，這個(gè)值是遠(yuǎn)小于二極管的導(dǎo)通電壓的。但是當(dāng)信號(hào)經(jīng)過了增益電路后，如果不考慮二極管，那么輸入信號(hào)通過削波電路后獲得的增益是12 -- 107，也就是說，吉他的輸入信號(hào)將會(huì)被放大12 -- 107倍，這樣一來，當(dāng)增益變大時(shí)，吉他的信號(hào)就會(huì)大于二極管的導(dǎo)通電壓，增益越大，波形也就會(huì)被削掉的越多，從聽覺上講，就是失真度越大。如果把增益調(diào)小直至放大后的信號(hào)仍然低于二極管的導(dǎo)通電壓時(shí)，削波二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，信號(hào)也就沒有失真。
Zf里面有一個(gè)51pf的電容，它的作用是使削波后的波形略為平滑一些。當(dāng)信號(hào)的頻率使得電容的等效阻抗和上面的兩個(gè)電阻串聯(lián)的阻值相等時(shí)，對(duì)于這個(gè)頻率的信號(hào)獲得的增益是最小的，也就是說，這個(gè)頻率的信號(hào)獲得的增益不會(huì)那么大，也就不會(huì)失真得那么厲害。
來源于:吉他中國
作者:水王之王
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