Структурная схема темброблока
Надо сказать, что электронный регулятор громкости на полевом транзисторе обеспечивает глубину регулирования 25 дБ. Частота обратной связи «квакушки» перестаривается от 0,3 до 3,5 кГц.
Двумя переключателями, установленными под ножной педалью, и четырьмя переключателями на боковой стенке корпуса включаются и выключаются другие узлы темброблока. Примененный принцип управления в сочетании с электронной регулировкой позволяет легко получить все эффекты в отдельности, а также их комбинации, достигая новых звучаний: тембровое вибрато, изменение тембра в зависимости от амплитуды огибающей сигнала, фусс-эффект с тембровым вибрато и т. д.
Конструкция выполнена на 18 транзисторах и 14 диодах. Темброблок потребляет от сети переменного тока мощность 3 Вт.
Структурная схема блока представлена на рис. 1. Он содержит: предварительный усилитель 1, делитель напряжения 2, усилитель «квакушки» (тремоло) 3, электронный регулятор громкости 4, выходной эмиттерный повторитель 5, усилитель-ограничитель фусс-эффекта 6, корректирующий фильтр 7, частотнозависимый Т-мост с электронной перестройкой 8, 9, формирователь напряжения канала шумоподавления 10, И, узел регулировки 12, усилитель 13, выпрямитель для формирования напряжения огибающей входного сигнала 14, высокочастотный генератор 15, емкостные датчики положения ножной педали 16, 17, интегрирующие фильтры 18, 19, генератор вибрато 20 и блок питания 21.
Коэффициент передачи сигнала со входа блока на его выход равен единице, однако отдельные каскады усиливают сигнал, расширяя тем самым динамический диапазон. Такое построение позволяет включить органы регулировки непосредственно в отдельные каскады. Электрические сигналы для управления могут быть получены как из самого входного сигнала, так и от специальных узлов.
При амплитудной регулировке сигнала электромузыкального инструмента производят компрессию и амплитудную модуляцию (тремоло). Тембровая окраска звука меняется путем изменения частотной характеристики усилителя, а включение корректирующего фильтра позволяет выделить определенное звучание.
Для уменьшения уровня шума усилителя введен канал шумоподавления, устраняющий высокочастотный шум (шипение).
Предварительный усилитель обладает высоким входным сопротивлением и легко согласуется с любым звукоснимателем. Для выравнивания коэффициента передачи после предварительного усилителя включен делитель напряжения. Следующие каскады компенсируют это ослабление и одновременно увеличивают глубину регулировки усиления. Перед входным эмиттерным повторителем включен электронный регулятор громкости.
Высокочастотный генератор с двумя емкостными датчиками служит для дистанционного управления громкостью и резонансной частотой Т-моста.
Для получения эффекта «квакушки» (тремоло) введен низкочастотный генератор. Включение между ним и органами управления интегрирующих фильтров позволяет подобрать определенный закон модуляции выходного сигнала.
Каскады усиления охватываются различными видами обратных связей. Частотнонезависимая обратная связь (через резистор) с выхода на вход используется для стабилизации коэффициента усиления и рабочих режимов транзисторов по постоянному току. Параллельно этому резистору подключается частотнозависимая обратная связь, цепь которой выполнена в виде Т-моста.
Шесть переключателей позволяют получить любое сочетание эффектов изменения звучания. Например, подключив генератор тремоло к электронным регуляторам через частотнозависимую цепь Т-моста, мы получим частотную модуляцию выходного сигнала (тембровой фусс-эффект).
Принципиальная схема темброблока представлена на рис. 2. Сигнал через переключатель В 1.1 поступает на вход предварительного усилителя на транзисторах Т1- — ТЗ. Первый каскад предварительного усилителя собран на полевом транзисторе. Он работает в линейном режиме и позволяет получить наряду с малым уровнем шума высокое входное сопротивление — не менее 1 МОм.
Связь со следующим каскадом — емкостная. Второй и третий каскады собраны по схеме с непосредственной связью, что позволяет снизить частотные искажения.
Для обеспечения необходимого рабочего режима транзисторы Т2 и ТЗ охвачены отри цательной обратной связью через резистор R9. Предварительный усилитель имеет коэффициент усиления 40 дБ.
Рис. 2. Принципиальная схема темброблока
К выходу предварительного усилителя через конденсатор СЗ подключен делитель напряжения на резисторах R10, R11. Он вносит ослабление на 20 дБ. Одновременно к выходу подключен и узел фусс-эф-фекта.
Узел фусс-эффекта выполнен в виде усилителя-ограничителя на транзисторах Т4 и Т5. Такое устройство не создает характерных щелчков и шорохов при затухании колебаний, присущих устройствам на различных пороговых элементах, например, на триггере Шмитта. Однако каскады, работающие в режиме ограничения сигнала, обладают повышенным уровнем шума. В данном случае уменьшение собственных шумов достигнуто за счет выбора режима работы транзисторов с малыми токами при пониженном напряжении питания — всего 2 В — и увеличения сопротивления нагрузки транзистора Т4. Каскады на транзисторах Т4 и Т5 также связаны непосредственно. Выбор режима работы по постоянному току определяется сопротивлением резистора обратной связи RI4. Конденсатор С6 корректирует частотную характеристику усилителя. Питаются каскады усилителя-ограничителя через фильтр R17C8.
Ограничение выходного сигнала наступает при поступлении на базу транзистора Т4 сигнала амплитудой 100 мВ.
К коллектору транзистора Т5 через конденсатор С9 подключен сложный корректирующий фильтр на элементах L1CW — C12R18 — R21 с подъемом на средних звуковых частотах около 1,5 кГц и завалом выше 4 кГц. Добротность фильтра невысока (около 5).
Переключателем В2 можно подключить вход следующего узла — «квакушки» — как к корректирующему фильтру, так и к делителю на резисторах R10R11. Ослабление фильтра и делителя примерно одинаково и поэтому сигнал на входе «квакушки» в обоих случаях будет иметь ту же амплитуду. Усилитель «квакушки» должен обладать достаточно высоким входным сопротивлением, чтобы не нарушать работы корректирующего фильтра.
Поэтому на вхо де усилителя включен резистор R22. Он также позволяет уменьшить влияние входного сопротивления усилителя фусс-эффекта на предыдущие цепи. В этом узле имеется активный RС-фильтр, основой которого является Т-мост С16, Д1, СП в цепи обратной связи усилителя на транзисторах Т6 — Т8 (они также включены по схеме с непосредственной связью). Резонансная частота Т-моста изменяется при изменении проводимости диода Д1, которая зависит от тока, протекающего через транзистор Т9.
Режим работы каскадов усилителя «квакушки» стабилизируется с помощью обратной связи через резистор R23. Параллельно этому резистору переключателем ВЗ включается регулируемый Т-мост. Таким образом, резонансная частота обратной связи изменяется от 0,3 до 3,5 кГц.
В качестве управляемого диода используется стабилитрон, включенный в прямом направлении.
База транзистора Т9 связана через резистор R31 с шиной питания. Этот резистор используется для получения начального смещения рабочей точки стабилитрона. Кроме того, база транзистора Т9 связана с емкостным датчиком ножной педали (через резистор R51) и с выходом генератора вибрато (через резистор R62 и переключатель В6). Наконец, переключателем В4 база транзистора Т9 может соединяться (через резистор R42) с выходом узла выделения огибающей входного сигнала.
В эмиттер транзистора Т8 включена сложная нагрузка, позволяющая получить рабочий режим по постоянному току и одновременно обеспечить работу Т-моста. С части нагрузки — точки соединения резисторов R27 и R28 — снимается сигнал на Т-мост и на вход электронного регулятора громкости.
Электронный регулятор громкости выполнен на транзисторе Т10. Резистор R32 и переход сток-исток транзистора образуют управляемый делитель напряжения. Проводимость полевого транзистора меняется в зависимости от трех составляющих напряжения: от емкостного датчика ножной педали, от генератора вибрато и от канала шумоподавления. Связь с емкостным датчиком — через резистор R52, с генератором вибрато — через резистор R61, с каналом шумоподавления — через резистор R46.
Эмиттерный повторитель на транзисторе Т11 согласует сопротивление усилителя (около 20 кОм) с низкоомным сопротивлением выходного кабеля.
На транзисторах Т12, Т13 выполнен усилитель для формирования напряжения, пропорционального огибающей сигнала. К эмиттеру транзистора Т13 через конденсатор С22 подключен выпрямитель на диодах Д2, ДЗ. Напряжение, выпрямленное диодами и сглаженное конденсатором С24, через резистор R42 и переключатель В4 подается на транзистор Т9 в блоке «квакушки». Это позволяет управлять «квакушкой», например, изменяя силу удара по струнам электрогитары.
База транзистора Т12 подключена к выходу предварительного усилителя через делитель на резисторе R35, что позволяет выбирать амплитуду огибающей, т. е. диапазон изменения резонансной частоты Т-моста в цепи обратной связи «квакушки».
Каскады усилителя работают в линейном режиме и не ограничивают входной сигнал. Именно это и позволяет резонансной частоте Т-моста «следить» за силой удара по струнам электрогитары. Нормальный рабочий режим обеспечивается резистором обратной связи R37.
С усилителя-ограничителя сигнал через конденсатор С25 поступает на каскад шумоподавления. В нем работает эмиттерный повторитель на транзисторе Т14. К эмиттеру подключен выпрямитель на диодах Д4 и Д5, удваивающий выходное напряжение примерно до 6 В. Это напряжение сглаживается конденсатором С27 и через резистор R46 подается на электронный регулятор громкости. При его максимальной величине режим работы полевого транзистора Т10 становится ключевым: он полностью открывается, шунтируя цепь сигнала.
Канал шумоподавления работает в широком диапазоне звуковых частот. Отрицательная обратная связь в усилителе-ограничителе (через конденсатор С6) вносит коррекцию в общий тракт на высших звуковых частотах. Действие системы шумоподавления особенно эффективно в паузах.
Генератор вибрато собран по схеме мультивибратора на транзисторах Т16, Т17. Частота его генерации регулируется переменным резистором R57 в пределах от 0,5 до 15 Гц.
Напряжение на выходе мультивибратора имеет прямоугольную форму. Между движками переменных резисторов R59, R60 и общим проводом включены конденсаторы С45. С46. Эти элементы образуют интегрирующие фильтры, которые позволяют подобрать определенный закон модуляции. Напряжение, приближающееся к треугольной форме, позволяет плавно модулировать сигнал электромузыкального инструмента.
Глубина модуляции вибрато достигает 90% и регулируется резисторами R59, R60. Генератор вибрато подключается к цепям переключателями В5 и В6.
На транзисторе T1S собран генератор ВЧ емкостных датчиков ножной педали. Частота генератора 1 — 1,5 МГц. Генератор собран по схеме индуктивной трехточки. Противофазное напряжение ВЧ с катушки L3 поступает на диодно-емкостные мосты Д6, Д7, С30, С31 и Д8, Д9, СЗЗ, С34. Конденсаторы переменной емкости С31 и С34 — емкостные датчики — установлены на осях карданного подвеса педали. При равенстве емкостей конденсаторов СЗО и С31, СЗЗ и С34 на анодах диодов Д6 и Д8 напряжение отсутствует. Когда же емкости не равны, на анодах диодов появляется пульсирующее напряжение. Это напряжение сглаживается фильтрами Др!С35 и Др2С36 и через резисторы R51 и R52 подается на базу транзистора Т9 и на затвор транзистора Т10. Так изменение емкости датчиков-конденсаторов обеспечивает получение управляющего напряжения величиной от нуля до 3,9 В.
Питается темброблок от сети переменного тока через понижающий трансформатор Tpl. Выпрямленное напряжение с диодного моста Д11 — Д14 поступает на стабилизатор напряжения на транзисторе 775. Опорное напряжение стабилизатора определяется напряжением стабилизации стабилитрона Д10, включенного в цепь базы проходного транзистора.
Конструкция и детали. Темброблок вместе с источником питания и педалью собран в общем корпусе, имеющем боковые стенки и изогнутую верхнюю панель. Корпус изготавливают из фанеры толщиной 10 мм, его части скрепляют металлическими уголками. Перед сборкой корпус необходимо проморить и проклеить углы клеем ПВА.
После просушки в течение 8 — 10 ч боковые стенки и торцы корпуса обрабатывают, вторично морят и покрывают бесцветным мебельным лаком. Печатную плату прикрепляют к корпусу дополнительными уголками.
На боковой стенке корпуса установлены переключатели В2, В4 — В6, переменные резисторы R35, R57, R59, R60. На верхней панели закреплены тумблер В7, переключатели В1 и В3.
Рис. 3. Кинематическая схема карданного подвеса ножной педали
Наиболее сложной частью конструкции является карданный подвес ножной педали. На рис. 3 приведена его кинематическая схема. На основании 1 неподвижно закреплены уголки 2 и 3, в отверстиях которых вращается горизонтальная ось 4. К уголку 5 прикреплен статор конденсатора 6 датчика пово-; рота в вертикальной плоскости. Через отверстие в горизонтальной оси проходит вертикальная ось 7, связанная с ротором второго конденсатора 8 — датчика поворота в горизонтальной плоскости. Статор конденсатора 8 прикреплен к уголку 9 на центральной части горизонтальной оси. К торцу вертикальной оси винтами прикрепляют платформу педали.
Такая конструкция обеспечивает две степени свободы — вращение вокруг вертикальной Y и горизонтальной X осей.
Основание подвеса выполнено в виде П-образ-ной скобы, привинченной винтами к верхней панели корпуса.
Платформу ножной педали изготовляют из многослойной фанеры, на которую наклеивают рифленую резину, чтобы нога при игре не соскальзывала. Размеры платформы определяются требованиями удобства и могут быть различными.
Углы поворота осей следует ограничить, иначе можно повредить конденсаторы переменной емкости. Особенно важно ограничить поворот в горизонтальной плоскости. Очень удобно использовать в качестве ограничителей переключатели, установленные на боковой стенке корпуса. Тогда при повороте платформы можно одновременно коммутировать основные узлы непосредственно во время исполнения музыкального произведения.
Чертежи основных деталей педали приведены на рис. 4.Изготовленные по данным чертежам уголки позволяют использовать конденсаторы переменной емкости фирмы «Тесла». В случае использования других конденсаторов необходимо скорректировать отверстия под крепежные винты. Уголки изготавливают из листового алюминия или стали.
Горизонтальную ось, имеющую в средней части квадратное сечение, изготавливают на токарном станке и опиливают. В центре горизонтальной оси сверлят отверстие диаметром 10 мм под вертикальную ось. Оси можно изготовить из дюралюминия, стали, бронзы и даже текстолита. Соосность осей конденсаторов переменной емкости и отверстий в осях достигается при сборке.
