Полевые транзисторы для гитары

Схема предварительного гитарного усилителя на полевых транзисторах.

Эффекты distortion, overdrive и канал чистый звук с радикально ламповым
звучанием.

Для корректного сравнения транзисторного усилителя с маршаловским ламповым прототипом, описанном на странице (ссылка на страницу), выходные диаграммы были сняты при аналогичных положениях регуляторов усиления и уровнях амплитуд выходного сигнала.

Вот, что получилось:

.

.

.
Рис.2

Первые три диаграммы сняты при положении переключателя S4 — «low-Gain».
Первая — соответствует уровню усиления блока 35дБ. Этот режим является относительно близким к началу ограничения.
На второй диаграмме (усиление 45дБ) — лёгкий перегруз.
Усиление, соответствующее 3-ей диаграмме, составляет 50дБ. Налицо — мягкое и симметричное ограничение амплитуды сигнала.

Следующие три эпюры выходного сигнала были сняты при положении переключателя S4 — «hi-Gain» и соответствуют уровням усиления 60, 70 и 75 дБ.
Тут также всё хорошо. Причём при максимальных уровнях усиления — сигнал имеет более симметричную (чем у JCM900) и «правильную» форму, что является залогом более разборчивого и с меньшим количеством «песка» звучания инструмента.

Изменение АЧХ усилителя производится посредством переключателей S1 и S3. Данные регулировки дают возможность изменять спектральные свойства обрабатываемого сигнала таким же образом, как это происходит в ламповом агрегате, выступающем в качестве временного эталона.
Приведу для кучи и амплитудно-частотные характеристики усилителя при различных положениях переключателей.

.

.
Рис.3

Первая диаграмма соответствует положениям переключателей S1 и S3 — «normal»,
вторая: S1 — «normal», S3 — «treble cut»,
третья: S1 — «bright», S3 — «normal»,
четвёртая: S1 — «bright», S3 — «treble cut».

Настройка усилителя сводится к установке значений напряжений на стоках транзисторов Т1, Т3, Т5, а также Т6, исходя из цифр, указанных на принципиальной схеме. Проделать эти манипуляции следует посредством соответствующих подстроечных резисторов: R2, R16, R26 и R42.
Подстроечниками R36 и R46 устанавливаются относительные уровни громкости каналов «low-Gain» и «hi-Gain».

Источник

Введение

В настоящее время многие пытаются построить подобные устройства на полевых транзисторах (ПТ, JFET ), но некоторые специфические особенности этих электронных приборов зачастую отпугивают конструкторов, хотя эти транзисторы имеют много несомненных преимуществ в сравнении с биполярными транзисторами и электронными лампами (высокое входное сопротивление; малый шум; возможность питания напряжением 9 V ; плавность выходной ВАХ.

Основным недостатком полевых транзисторов является существенный разброс параметров в пределах даже одной партии, что создает определенные трудности при отладке устройств.

В статье анализируются каскады усиления на ПТ, приводятся формулы для расчета параметров этих каскадов, даются рекомендации по применению транзисторов в зависимости от назначения каскада.

Основные параметры ПТ

Из всего многообразия полевых транзисторов мы остановимся на ПТ с каналом n -типа ( JFET ). Приборы с каналом n -типа имеют наилучшие шумовые характеристики в сравнении с МДП (МОП, MOS ) транзисторами и аналогичными ПТ с каналом p -типа.

ПТ с каналом n -типа изображается на электронных схемах символом:

Рис.1. n -канальный ПТ ( n — JFET ).

Зависимость тока стока от напряжения затвор-исток имеет квадратичный характер и с достаточной степенью приближения описывается выражением:

где I 0 –начальный ток стока (ток стока при U зи=0);

U 0–напряжение отсечки (напряжение между затвором и истоком при котором ток стока менее 10мкА).

Из выражения (1) следует, что в «малосигнальном» режиме в спектре сигнала на выходе каскада на ПТ будет присутствовать в основном 2-я гармоника.

Семейство выходных ВАХ представлено на рис.3.

Рис.3. Выходные ВАХ n -канального ПТ

Анализируя выходные ВАХ ПТ, не будем углубляться в рассуждения о том, что здесь различают две области: резистивную и область насыщения – эту информацию можно почерпнуть из других источников. Обратим внимание на другой немаловажный параметр ПТ, не указываемый в паспорте, – собственный коэффициент усиления транзистора µ (аналогичная характеристика есть и у ламп). На рис.3 µ – тангенс угла наклона касательной к рабочей точке на ВАХ. Конечность этого коэффициента обусловлена паразитной модуляцией сопротивления канала при изменении напряжения на стоке.

Из семейства выходных ВАХ отчетливо видно, что при приближении к резистивной области (начальный участок ВАХ) собственное усиление транзистора начинает уменьшаться. Также хорошо видно, что µ значительно выше на ВАХ, соответствующей работе при напряжениях затвор-исток близких к отсечке (нижняя кривая). Таким образом, мы приходим к выводу, что с точки зрения собственных усилительных свойств ПТ, лучше работать в области малых токов стока, т.е. при U зи близких к напряжению отсечки.

В режиме начального тока стока ПТ следует использовать лишь при малых входных сигналах (амплитуда менее 0,3 V ) и необходимости получения наилучших шумовых характеристик.

Итак, при большом токе стока:

Кроме начального тока стока и напряжения отсечки, важной характеристикой ПТ является крутизна. В паспортных данных указывается максимальное значение крутизны (начальная крутизна), равное у большинства ПТ удвоенному отношению начального тока стока к напряжению отсечки:

Для заданного тока стока Ic крутизна ПТ определяется формулой:

Часто используется обратная величина – сопротивление канала ПТ, которое численно равно:

Шумовые характеристики ПТ выше частоты сопряжения избыточного шума определяются именно сопротивлением канала. Шумовой ток ПТ очень мал и не практически сказывается при сопротивлении источника сигнала на входе менее 1МОм. Спектральная плотность ЭДС шума для ПТ (без учета низкочастотного избыточного шума) может быть определена из выражения:

Т.е теоретически ПТ с большой крутизной должны шуметь меньше, но в диапазоне частот до 3кГц (самый интересный для гитаристов) шумы ПТ в большей степени зависят от частоты среза избыточного шума, называемого еще фликкер-шумом. Ярким примером здесь являются отечественные ПТ серии КП302. Теоретически эти ПТ с большой крутизной должны иметь спектральную плотность ЭДС шума около , и давать общую ЭДС шума в звуковом диапазоне частот около 0,14мкВ. Реально же, шумы этих ПТ имеют в 6-15 раз больший уровень, что объясняется именно высокой частотой сопряжения избыточного шума (от 5кГц и выше). В конце статьи мы еще раз вернемся к вопросу шумов ПТ.

Источник

Тема: Предусилитель на полевых транзисторах для гитары

Опции темы

Предусилитель на полевых транзисторах для гитары

Доброго времени суток. Увидел данную схему подскажите стоит ли собирать? вот ссылка на статью https://vpayaem.ru/overdrive.html

Re: Предусилитель на полевых транзисторах для гитары

Попробуйте — расскажите.
Про гитарное усиление есть куча других форумов, здесь таким особо никто не занимается. Поэтому массовых ответов тут не будет.

Про схему. Удивляет обилие диодных ограничителей при полевиках, полевики тут получаются вроде как не при чём, можно было поставить биполяры или вообще ОУ. Ламповый гитарный усилитель работает совсем по другому.
Судя по осциллограммам ограничение симметричное(да и по схеме), т е будут выделяться нечётные гармоники. Что имеет мало общего с ламповыми гитарными усилителями, там ограничение несимметричное(в результате чего гармоники чётные) и важна межкаскадная коррекция, а так же то, что ламповый каскад инвертирует сигнал.
Примеров звука в статье нет, это тоже настораживает.

Альтернатива.
На полевиках.
https://guitar-gear.ru/forum/topic/2. page__st__1440
Обратить внимание на посты KMG и TrueVAL. Есть примеры звука.

Re: Предусилитель на полевых транзисторах для гитары

Попробуйте — расскажите.
Про гитарное усиление есть куча других форумов, здесь таким особо никто не занимается. Поэтому массовых ответов тут не будет.

Про схему. Удивляет обилие диодных ограничителей при полевиках, полевики тут получаются вроде как не при чём, можно было поставить биполяры или вообще ОУ. Ламповый гитарный усилитель работает совсем по другому.
Судя по осциллограммам ограничение симметричное(да и по схеме), т е будут выделяться нечётные гармоники. Что имеет мало общего с ламповыми гитарными усилителями, там ограничение несимметричное(в результате чего гармоники чётные) и важна межкаскадная коррекция, а так же то, что ламповый каскад инвертирует сигнал.
Примеров звука в статье нет, это тоже настораживает.

Альтернатива.
На полевиках.
https://guitar-gear.ru/forum/topic/2. page__st__1440
Обратить внимание на посты KMG и TrueVAL. Есть примеры звука.

Спасибо за ответ буду изучать. Хотелось бы преамп с чистым каналом и перегруженным, а так же регулировку нч, сч, вч. С выходом на усилитель мощности.

Источник

Схема предварительного гитарного усилителя на полевых транзисторах.

Эффекты distortion, overdrive и канал чистый звук с радикально ламповым
звучанием.

Как ни крути, но классические модели гитарных ламповых усилителей, по мнению значительной части профессиональной публики — до сих пор являются эталоном звучания. В отличие от транзисторных (solid state) устройств, они дают наиболее качественный и «тёплый» гитарный звук и представляют собой один из тех редких случаев, когда современные технологии так и не смогли превзойти безупречную классику жанра.
Причём, в серьёзных моделях усилителей и комбиков предусмотрен весьма немалый запас усиления, что позволяет получать перегруз в лучших традициях лампового звучания без использования внешних металлоконструкций типа: Overdrive и Distortion.
Что касается недостатков, то они понятны и ёжику — это высокая цена и недетские массогабариты.

А можно ли заполучить подобный «ламповый» гитарный звук от полупроводникового устройства?
Можно, но для это надо сильно постараться, и достоверно понять: а за счёт чего, собственно, лампа в гитарном усилителе звучит «по ламповому»?
По большому счёту — статья, посвящённая схеме легенды лампового звука «Marshall JCM900», опубликованная нами (с подробным описанием и диаграммами) на странице (ссылка на страницу), и имела главную цель — ознакомить заинтересованную аудиторию с процессом формирования динамических процессов изделия как на чистом звуке, так и в режимах distortion/overdrive. Поэтому, поимев на странице по ссылке некоторую долю познаний, можно наморщить мозг и озвучить предварительные соображения:

1. Вольт-амперные характеристики вакуумных приборов играют значительную, но не принципиальную роль в формировании спектральной составляющей исходящего звука. Непринципиальную — ввиду того, что те же полевые транзисторы имеют достаточно близкие ВАХ и умеют выдавать чистый звук, спектрально приближённый к ламповому.
2. А вот, огромный динамический диапазон ламповых каскадов, присущий им за счёт высоких напряжений анодного напряжения — это собака, зарытая в сути первопричины пресловутого лампового звучания гитарного усилителя. И особенно это проявляется в режимах перегруза distortion/overdrive!
О чём это я?
А о том, что если мы вдумаемся в схему, приведённую по ссылке, то увидим, что первый каскад — это линейный усилитель, третий — тоже, а четвёртый — и вовсе повторитель напряжения. Т.е. всё формирование перегруза происходит во втором каскаде и диодном ограничителе, выполненном по достаточно нетрадиционной схеме.
А если ещё там же пройтись по диаграммам выходного сигнала, то можно отчётливо увидеть, что практически при любых положениях регуляторов усиления — ограничение сигнала происходит в достаточно мягкой форме, кроме, пожалуй, самых крайних положений, что на практике приводит к появлению некоторого количества песка в звучании инструмента.

Переходим к сути задачи:
Схема транзисторного аналога лампового гитарного усилителя должна быть выполнена на полевиках, являющихся твердотельными аналогами вакуумных приборов.
Напряжение питания усилителя должно быть максимально высоким.
А поскольку увеличить его до 250. 300 В нам едва ли удастся — придётся увеличивать количество усилительных каскадов, причём ограничение сигнала в каждом из них должно происходить в предельно мягкой форме.

Итак, подведём итоги! Главной целью сегодняшнего мероприятия является получение динамических характеристик нашего усилителя, максимально приближенных к ламповым аналогам, при бережном сохранении форм АЧХ, графики которых также были приведены на странице по вышеуказанной ссылке.

А понадобится нам для этого:
– голова с идеей — 1 шт,
– ухо без признаков заложенности — минимум 1 шт,
– гитарка, желательно со струнами — 1 шт,
– руки парные из правильного места — ровно две.
Разные деталюшки. Ну и схема электрическая принципиальная — также окажется в хозяйстве совсем не лишней.

Схема выполнена на полевых транзисторах 2SK117 с нормированным коэффициентом шума, что обеспечивает ей отличные шумовые характеристики.

Первый каскад (Т1) представляет собой усилитель, выполненный по схеме с общим истоком. В его функции входит не только усиление входного сигнала на 18. 19 дБ, но и некоторое обогащение его спектра частотами чётных (в основном 2-ой) гармоник, что особенно ощутимо при звучании чистой (неперегруженной) гитары, либо при низком уровне перегруза.
Интегрирующая цепочка R4, С4 предотвращает пролезание и последующее усиление радиочастотных помех.

Далее сигнал поступает на истоковый повторитель (Т2), к выходу которого подключён канал чистого звука, а так же переменный резистор R9, являющийся регулятором уровня усиления канала перегруза.
Диодный ограничитель (D1-D4) совместно с резисторами R11-R13 осуществляет очень мягкое ограничение поступающего на него сигнала, фиксируя его максимальную амплитуду на уровне

Следующие два одинаковых каскада на транзисторах Т3, Т5 с такими же диодными ограничителями на выходе имеют усиление по напряжению

по 20. 21 дБ каждый.
Помимо прочего, сток транзистора Т5 является выходом канала с низким уровнем перегруза, который условно можно назвать — «overdrive».

Ну и последний каскад, замыкающий процесс шлифовки гитарного звука, выполнен на транзисторе Т6. Он усиливает сигнал, поступающий с последнего диодного ограничителя, и посредством мягкого однотактного ограничения подводит черту под динамической и частотной обработкой сигнала.
Кстати, нелишне будет отметить, что за форму АЧХ усилителя отвечают, в той или иной степени, практически все неэлектролитические конденсаторы, приведённые на схеме.
Переключателями S1 и S3 осуществляется корректировка частотной характеристики усилителя по аналогии с маршаловским агрегатом, но, в отличие от него, не исключена возможность производить эти манипуляции при любом уровне усиления.

Истоковый повторитель (Т4) собирает все сигналы, поступающие с переключателей S2 и S4 режимов усиления сигнала, и передаёт их на трёхполосный регулятор тембра, выполненный в строгом соответствии со схемой, находящейся в чреве усилителя «Marshall JCM900».

С описанием работы схемы — пожалуй, всё. А смотреть диаграммы выходных напряжений, графики АЧХ, а также описывать процесс настройки схемы будем уже на следующей странице.

Источник