Гитарная педаль Tube Screamer
Изготовлена на базе оригинальной педали Tube Screamer 808.
Введение
Ibanez Tube Screamer представляет собой одну из самых популярных педалей эффектов всех времен и народов. В особенности, эта педаль широко используется в среде блюзовых исполнителей и благодаря этому ее чаще всего модернизируют под свои цели и задачи.
Замена некоторых диодов в определенных местах схемы приведет к значительному изменению звука овердрайва. Добавление диодов создает более трубный асимметричный звук. Аналогично, шунтирование конденсатора может добавить больше низких частот и обеспечить дополнительное усиление звука. Существует множество модификаций и объяснений работы электрической схемы в сети Интернет (http://www.electrosmash.com/tube-screamer-analysis), а также детальное описание таких модификаций (http://www.generalguitargadgets.com/pdf/ggg_its8_mods.pdf), поэтому я не буду подробно останавливаться на этом вопросе.
Обычно эти модификации сводятся к замене диодов в схеме. Использование различных типов диодов приводит к получению разнообразных звуков. Данная педаль объединяет в себе самые основные модификации, которые позволяют внести изменения налету, даже без открытия корпуса педали.
Проектирование схемы
Мы будет использовать пакетные переключатели для выбора между банком различных диодов, которые позволяют изменять стадию амплитудного ограничения, а также обеспечивают включение/выключение других режимов.
Схема и печатная плата были разработаны в программе Cadsoft Eagle. Файл расширением «.sch» содержит схемное решение, а в файле расширением «.brd» находится топология печатной платы.
Сборка платы (плат)
А теперь начинается самая интересная часть проекта — сортировка и пайка компонентов.
Если вы приобрели профессионально изготовленную печатную плату, тогда процесс сборки будет проходить намного легче, поскольку на плате везде стоят метки. В противном случае, внимательно собирайте схему и не торопитесь.
Проектирование корпуса
Для того чтобы все части устройства хорошо входили в стандартный 125В корпус, я рекомендую создавать каждую часть в программе Sketchup. Когда вы разместили все части так, как хотели, распечатайте вид каждой стороны в масштабе 1-1, затем просверлите отверстия в соответствии с распечатанным шаблоном.
Если вы не используют программу Sketchup, тогда будьте внимательны при замерах и убедитесь, что все ваши части идеально подходят друг другу; не забудьте обеспечить достаточное пространство для прокладывания проводов. Наметьте все отверстия на плате до начала процесса сверления.
Сборка корпуса
Процесс прокладки проводов несложен, но немного утомителен. Старайтесь делать провода как можно короче (просто их достаточно много, и все они должны уместиться в этом маленьком корпусе). Разводку проводов выполняйте в соответствии со схемой; подсоединяйте каждый компонент к соответствующему джамперу.
Тестирование и проверка работы!
Подсоедините педаль к гитаре до установки задней панели на корпус и убедитесь, что все работает правильно. Сначала проверьте, что светодиод загорается после нажатия на ножной переключатель. Благодаря множеству компонентов и плотной пригонки корпуса, убедитесь, что ничего не закорочено. Если светодиод не загорается, отсоедините педаль и внимательно проверьте схему.
Поиграйте на гитаре и убедитесь, что все правильно работает. После этого прикрутите заднюю панель. Теперь ваша гитарная педаль полностью готова к использованию.
Источник
Что такое скример для гитары
Автор: R . G . Keen
Данный текст является переводом статьи “The Technology of the Tube Screamer ” опубликованной на сайте http://www.geofex.com/ .
Copyright 1998 R . G . Keen Все права защищены.
» Ibanez «, » Tube Screamer «, » TS -808″, » TS 5″, » TS -9″ и » TS 10″ являются торговыми марками Ibanez . Они используются в качестве ссылок.
Популярность серии distortion / overdrive педалей Tube Screamer от Ibanez , позволила ей попасть в число музыкальных «городских легенд». Не без помощи Stevie Ray , использовавшего их, педали TS -808 и TS -9 приобрели известность и продавались по астрономическим ценам. Остальные педали серии TS , TS -10, TS -5 и переиздание TS -9 были приняты не так хорошо.
Все члены семейства TS имели общий технический дизайн, с некоторыми различиями, определяющими разницу в звучании. Далее, я опишу отличительные особенности этих педалей и методы модификации, превращающим одну педаль в другую.
Эффекты серии TS позволяют получить лучшие результаты, при подключении к входу лампового усилителя, представляющего собой сетку триода, подключенную к общей шине усилителя через резистор сопротивлением 1Мом. Все эффекты серии TS искажают сигнал самостоятельно, но искажения этих педалей сами по себе гораздо менее интересны, чем при подключении эффекта к ламповому усилителю.
Вся серия TS настолько похожа, что одна схема, с несколькими заметками может описать ее всю. Упрощенно можно разбить всю схему на несколько простых блоков. В схеме имеются вспомогательные элементы, обеспечивающие функционирование схемы в целом. У TS 10 выше напряжение смещения и устроен он немного по-другому. Вот описание основных узлов:
- Входной буфер
- Ограничивающий усилитель
- Регулятор тона/громкости
- Переключатель обхода эффекта
- Выходной буфер
9В батарея и внешний источник напряжения 9В подключаются ко всем каскадам, как и узел формирующий напряжения 4,5В, которое используется для смещения всех каскадов. Схема формирования напряжения 4,5В представляет из себя два резистора одного номинала, включенных последовательно с +9В на землю. Средняя точка этих резисторов соединена через электролитический конденсатор большой емкости, шунтирующий эту точку на землю при прохождении переменного тока. Входной джек подключает отрицательный вывод батареи на землю с помощью стерео гнезда. Точное значение номиналов резисторов смещения варьируется от модели к модели, но это не оказывает влияния на звучание до тех пор, пока напряжение смещения остается равным 4,5В.
Входной буферный каскад
В соответствии со схемой, входной каскад представляет собой обыкновенный эмиттерный повторитель. В 808-й и 9-ой педалях на входе применяется дешевый, обладающий высоким коэффициентом усиления, малошумящий транзистор типа 2 SC 1815. Я видел много других типов транзисторов в различных педалях, но конкретная модель транзистора в этом каскаде практически не влияет на звук. Этот каскад используется для получения коэффициента усиления по напряжению 1 (именно так, усиления по напряжению в этой схеме нет) и высокого входного сопротивления. Смещение, величиной 4,5 В, подается на базу транзистора через резистор 510 кОм, формирующий входное сопротивление схемы. Входное сопротивление эмиттерного повторителя формируется параллельным включением резистора смещения и внутреннего сопротивления эмиттерного повторителя; внутреннее сопротивление равно коэффициенту усиления по току, помноженному на номинал эмиттерного резистора. В данном случае номинал эмиттерного резистора равен 10К, а типичный коэффициент усиления 2 SC 1815 равен 300, что дает величину внутреннего сопротивления 3Мом на базе транзистора. Таким образом, нагрузкой входного сигнала, практически полностью, будет резистор 510 кОм. Этот входной каскад постоянно подключен к входной сигнальной цепи, он не коммутируется. Таким образом, при подключении TS 9 и TS 808, входное сопротивление достаточно велико, это позволят избежать нагрузки на гитарные датчики, и предотвращает характерное ухудшение звучания, возникающее при подключении большинства квакушек. Так же заметим, что встроив входной буфер TS перед ними, можно избежать ухудшения звучания квакушек. Некоторые люди интересуются переделкой TS по схеме полного обхода эффекта ( true bypass ); Позже я объясню, как это сделать. Выход эмиттерного повторителя подключен к двум цепям: К полевому транзистору через конденсатор 0.1мкФ, являющимся частью схемы обхода и не полярному электролитическому конденсатору 1мкФ, имеющему достаточно большую емкость, чтобы избежать влияния на частоты гитарного сигнала. У TS 10 имеется дополнительный каскад эммитерного повторителя, встроенный между входным буфером и полевым транзистором. 
Ограничивающий каскад является обычным усилителем на ОУ (операционном усилителе, прим. перев.) с переменным коэффициентом усиления, немного модифицированным для формирования частотного диапазона и ограничения сигнала по амплитуде. Сигнал с входного буфера попадает на положительный вывод ОУ, таким образом, выход находится в фазе с входом. Во всей линейке TS , за исключением TS 10, входной сигнал подается напрямую через разделительный конденсатор с эмиттера входного буфера. В модели TS 10 последовательно к положительному входу ОУ подключен резистор 220 Ом. Во всех моделях вход смещен к напряжению 4.5В с помощью одного резистора небольшого номинала, обычно 10К; Что, судя по всему, не очень отражается на звуке. Коэффициент усиления, не инвертирующего усилителя на ОУ, определяется как [1+ Zf / Zi ], где Zf эквивалентный импеданс обратной связи (далее ОС прим. перев.) с выхода ОУ на отрицательный вход, а Zi эквивалентный импеданс с отрицательного входа на общую шину переменного тока.
Импеданс Zi формируется с помощью последовательного соединения резистора и конденсатора, включенных с отрицательного входа на землю. Эта комбинация является «частотно отбирающей», так как импеданс конденсатора будет обратно пропорционален частоте. На постоянном токе конденсатор будет вести себя как обрыв цепи; его импеданс будет уменьшаться с ростом частоты. На очень высоких частотах конденсатор будет замыкать цепь накоротко, и резистор будет определять коэффициент усиления, так как импеданс конденсатора будет несущественным по сравнению с сопротивлением резистора. В точке, где импеданс конденсатора равен сопротивлению резистора, усиление всей схемы начинает падать, стремясь к единице. При стандартных номиналах резистора 4.7К и конденсатора 0.047мкФ эта частота будет равна 720Гц. Только ноты и их гармоники выше этой частоты будут полностью усиливаться искажающим каскадом, а для более низких частот усиление будет постепенно падать и искажаться они будут меньше. Этим, вероятно, объясняется отсутствие “мутности” искажений у серии TS , так как басовые ноты ограничиваются в меньшей степени.
Импеданс Zf является параллельным соединением ограничивающих диодов, конденсатора 51пФ, а так же комбинации из последовательного соединенного резистора 51К и 500К-ого потенциометра » Drive «. Не будем пока рассматривать диоды и конденсатор, и предположим, что частота сигнала больше точки спада 720Гц для цепи Zi , усиление ограничивающего каскада в этом случае будет равно (51 K + величина потенциометра “ drive ”)/4.7 K . Это означает, что усиление всего каскада может меняться поворотом ручки “ drive ” от 1 + (551 K /4.7 K )= 107 (около 44дБ) до 1+ (51 K /4.7 K ), то есть, примерно 12.
Давайте вернемся к ограничивающим диодам, диоды не оказывают влияния на работу до тех пор, пока сигнал на выходе не превысит напряжения их открывания. В базовой серии TS установлены кремниевые сигнальные диоды, напряжение открывания которых составляет от 0,5 до 0,6В. Как только диод открывается, его эквивалентное сопротивление падает. Фактически, существует небольшой диапазон от 0,4 до 0,7В (точное напряжение зависит от типа диода, корпуса, различных дополнительных факторов) при котором диод переходит от состояния разрыва цепи до очень низкого значения сопротивления, приблизительно равного нескольким Омам для сигнальных диодов. Таким образом, при включении диода, усиление каскада на ОУ изменяется, уменьшаясь почти до 1, это легко понять, если представить, что диод замыкает цепь ОС на резистор 4.7К, подключенный к инвертирующему(-) входу ОУ. Даже если ручка Drive установлена в положение усиления 100, диоды будут причиной уменьшения коэффициента усиления до 1 на тех участках сигнала, когда произведение сигнала на коэффициент усиления каскада будет больше падения напряжения на диоде. Сигнал будет ограничиваться при прямом падении напряжения на диоде, но, так как в схеме имеются два встречно включенных диода, ограничение будет происходить при обеих полярностях сигнала.
Предположим, что для большинства звукоснимателей типичная амплитуда гитарного сигнала сразу после удара по струне будет лежать в диапазоне от 30 до 100мВ, и амплитуда будет спадать с затуханием звучания ноты. Для таких сигналов, в особенности для басовых нот, с укрученной ручкой drive звучание TS будет довольно чистым, так как сигнал слабо искажается ограничительными диодами. Если выкрутить ручку drive так, чтобы сигнал амплитудой 30мВ увеличивался до 3В без учета ограничительных диодов, усиление будет достаточным для получения искажений практически на любом гитарном сигнале.
Конденсатор емкостью 51пФ параллельно диодам немного сглаживает “углы” ограниченного сигнала. Действие конденсатора 51пФ наиболее заметно при выкрученной на максимум ручке drive , больше всего он смягчает искажения, когда усиление (и искажения) максимально. Посмотрим с другой стороны, импеданс конденсатора уменьшается с увеличением частоты, таким образом, он начинает уменьшать усиление каскада, когда импеданс конденсатора начинает сравниваться с сопротивлением 51К плюс установленное сопротивление ручки drive . Частота спада лежит на краю звукового диапазона и наиболее заметна, когда ручка drive выкручена в максимальное положение.
Каскад управления тоном и громкостью
Вырезание резких высокочастотных гармоник является основополагающим для серии TS . После ограничивающего каскада включены резистор номиналом 1К и конденсатор 0,22мкФ на землю. Они работают как простой RC фильтр высоких частот, спад которого начинается на частоте 723Гц. Это означает, что уровень на выходе этой цепи упадет на 20дБ (10:1) на частоте 7230Гц и еще на 6дБ (20:1) на частоте 14кГц, которая близка к верхней границе звукового диапазона. С этого простейшего пассивного фильтра высоких частот, сигнал идет на активный каскад регулировки тона. Тон регулируется с помощью потенциометра, установленного между инвертирующим(-) и не инвертирующим(+) входами второго ОУ. Средний вывод потенциометра, через RC цепь, соединен на землю. RC цепь представляет собой последовательное соединение резистора номиналом 220 Ом и конденсатора номиналом 0,22мкФ. С ростом частоты импеданс конденсатора уменьшается и если импеданс будет намного меньше 220 Ом (что происходит на частоте 3.2кГц), последовательное соединение будет представлять собой просто резистор 220 Ом. На частотах ниже граничной импеданс конденсатора будет расти с уменьшением частоты, пока не станет больше полного сопротивления потенциометра тона (20К); это происходит на частоте 36 Гц, то есть ниже диапазона частот, выдаваемых гитарой.
Принцип работы регулятора тона понять довольно просто, если рассмотреть два крайних положения этого регулятора. Когда регулятор полностью выкручен на не инвертирующий(+) вывод ОУ, конденсатор шунтирует частоты выше 3.2 кГц на землю; когда регулятор полностью выкручен на инвертирующий(-) вывод ОУ, конденсатор шунтирует частоты в цепи обратной связи выше 3.2кГц на землю. Это означает, что при положении движка потенциометра ближе к не инвертирующему(+) выводу ОУ, высокочастотный сигнал дополнительно ослабляется на -6дБ/октава, а когда движок замкнут на инвертирующий(-) вывод выходной сигнал получает некоторый подъем высоких частот, равный +6дБ/октава выше 3.2кГц. Обратите внимание, что подъем, на самом деле является выравниванием -6дБ/октаву, вызванным цепью из резистора и конденсатора 1К/0.22мкФ, находящейся перед активной схемой регулировки тона, таким образом, при повороте ручки тона в положение “максимум ВЧ” просто перестают вырезаться высокие частоты.
В этой схеме ОУ включен как не инвертирующий буферный каскад, используемый для того, чтобы избежать потерь сигнала при прохождении каскада регулировки тона, его коэффициент усиления равен 1 –при условии, что вы найдете частоту, на которой не происходит усиления или ослабления сигнала.
Регулятор громкости стандартный, верхний вывод логарифмического потенциометра 100К соединен с выходом каскада регулировки тона, нижний вывод подключен к земле переменного тока, а с подвижного вывода снимается сигнал.
Функционирование схемы «обхода» 
(включения, выключения эффекта)
«Обход» не совсем верное название для педалей серии TS . Во всей серии используется электронная коммутация на полевых транзисторах, и как минимум, два сигнальных буфера и полевых ключа (плюс дополнительный эмиттерный повторитель в педалях TS 10) остаются в цепи сигнала, когда педаль “выключена”.
Я намеренно упростил устройство ножного переключения на схеме, так как вряд ли она нуждается в модификации. Дополнительно, я показал основной принцип переключения, заменив полевые транзисторы идеализированными выключателями.
Электронный переключатель реализован с помощью двух полевых транзисторов с управляющим PN -переходом, 2 SK 30 A в ранних педалях и 2 SK 118 в последних выпусках. Эти полевые транзисторы включены таким образом, что исток и сток подтянуты к источнику смещения 4,5В через высокоомные резисторы. Так как эти устройства N -канальные, они “включены” и ведут себя как 100-омные резисторы, когда напряжение затвор-исток равно 0, и “выключены”, то есть ведут себя как резисторы в несколько мегаом, когда напряжение затвор-исток отрицательно. Затворы каждого из транзисторов через диоды подключены к электронному триггеру управления, так что затвор может быть подтянут к земле, которая на -4,5В ниже напряжения смещения. Если отключить затвор, напряжение на обратной стороне диода будет больше, чем 4,5В на истоке и из за утечки напряжение на затворе достигнет значения 4,5В через несколько миллисекунд. За счет чего включение происходит мягко, без слышимых щелчков. RC цепочка, подключенная к противоположному от затвора выводу диода, выполняет ту же функцию при выключении.
Оба полевых транзистора соединены с противофазными выходами простого триггера выполненного на дискретных компонентах и еще двух транзисторах NPN -структуры. Триггер настроен так, что он меняет состояние всякий раз при нажатии кнопки и “подтянут” таким образом, что при включении педаль находится в “выключенном” состоянии. Фактически, переключатель представляет собой кнопку без фиксации, похожий на кнопку, применяемую в компьютерной клавиатуре. Эти кнопки доступны в широкой продаже по не высокой цене. Два противофазных выхода триггера (когда на первом высокий уровень, на втором низкий и наоборот) соединяются с затворами полевых транзисторов таким образом, что одновременно работает только один из них.
На один из полевых транзисторов сигнал подается с эмиттера транзистора входного буфера, а на другой с выхода потенциометра громкости. Противоположные выводы полевых транзисторов подключены к базе транзистора выходного буфера. За счет работы триггера, один, и только один, полевой транзистор одновременно пропускает сигнал, таким образом, на выходной буфер подается или входной буферизированный сигнал или сигнал, прошедший через каскад ограничения и регулировки тона, но не оба вместе. Вы можете услышать входной буферизированный сигнал, когда эффект “выключен”.
Выходной буферный каскад
Выходной каскад также выполнен в виде эмиттерного повторителя с резистором номиналом 10К, включенном в цепи эмиттера, на базу транзистора подано смещение 4,5В. Выход эмиттерного повторителя отличается у разных педалей серии TS . Эмиттер соединен с цепью, состоящую из последовательно включенных, резистора небольшого номинала и разделительного конденсатора номиналом 10мкФ, далее идет шунтирующий резистор на землю. В следующей таблице приведены значения резисторов для различных моделей:
Источник