Автор Тема: Усилитель, коммутатор, регулятор громкости, линейный и симметричный выходы.  (Прочитано 4245 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн concess Автор темы

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 28
  • GuitarPlayer.Ru fan!
Вот, решил сделать более-менее нормальную ЭЛЕКТРОгитару.
В качестве пациента выбрана CORT AERO-custom TCGW.
Цель работы:
1) Раскрыть потенциал звукоснимателей.
2) Сделать возможным одновременного применения активных и пассивных звукоснимателей.
3) Дать возможность индивидуальной подстройки усиления у каждого звукоснимателя.
4) Избавиться от ненадёжного и шумящего переключателя.
5) Применить именно регулятор громкости.
6) Исключить влияние соединительного кабеля.
7) Дать возможность подключаться как линейным так и симметричным кабелем.
8 ) Диапазон напряжений питания - максимально широкий.
9) Зачем всё это...

Работа потихоньку продвигается...

Итак.
  Что имеется в виду под пунктом номер 1 "Раскрыть потенциал звукоснимателей":
Производители звукоснимателей указывают их электрические параметры не просто так. Значения индуктивности и омического сопротивления позволяют смоделировать поведение датчика при разной нагрузке и выявить некоторые его особенности, вроде резонансной частоты и изменения АЧХ. Так вот, моделирование показало что нагружать звукосниматель менее чем на 2МОм крайне не желательно. Нагружать на большую ёмкостную нагрузку, более нескольких десятков пФ - аналогично. АЧХ звукоснимателя, подключённого к разным нагрузкам смотри ниже.1051496-0
Красный график - звукосниматель, подключённый ко входу инструментального усилителя.
Голубой график -  звукосниматель, подключённый ко входу операционного усилителя с однополярным питанием (как в EMG).
Фиолетовый график - звукосниматель нагруженный на регулятор "громкости" с сопротивлением 250кОм.
Синий, желтый, зелёный графики - звукосниматель нагруженный на регулятор "громкости" с сопротивлением 250кОм а также нагруженный на регулятор "тембра", в различных положениях.

И что же мы видим на приведённом графике? А видим мы то, что подключение звукоснимателя непосредственно к усилителю (красный и голубой график) даёт главное, в нашей нелёгкой жизни - СТАБИЛЬНОСТЬ работы при самых разнообразных нагрузках. Т.е. гитара выдаёт всегда одинаковый звук, в независимости от применённых соединительных кабелей, педалей эффектов, прочих примочек и целого зоопарка входных каскадов усилителей мощности. А при "правильном" инструментальном усилителе появляется возможность раскрыть весь потенциал датчика.
  Что имеется в виду под пунктом номер 2 "Сделать возможным одновременного применения активных и пассивных звукоснимателей":
Дело в том что пассивный звукосниматель имеет токовый выход а активный - выход по напряжению. Всем известно, что суммировать вместе мокрое с зелёным не получится. Поэтому, для того чтобы услышать результат совместной работы столь разных звукоснимателей, необходимо привести их к "общему знаменателю" т.е. привести сигналы от них или в ток или в напряжение. А уж затем - можно суммировать.
  Что имеется в виду под пунктом номер 3 "Дать возможность индивидуальной подстройки усиления у каждого звукоснимателя":
Всё просто. Все звукосниматели имеют разный отклик на входное воздействие т.е. колебание струн. Диапазон максимального выходного напряжения у разных моделей колеблется в довольно широких пределах - от 120мВ до 450мВ. Поэтому, для устранения скачков громкости при переключении между разными датчиками, желательно привести их выходной сигнал к одному уровню. И ещё один момент. Всем, наверное, известно что разные модели хамбэкеров отличаются по способности подавлять сетевые наводки. Это выражается в том что одни звукосниматели фонят больше, другие - меньше. Вопрос! А кто даст гарантию что число витков в двух катушках - одинаковое? Где-то НЕ домотали а где-то перебор. А расположение сердечников по отношению к катушке тоже - далеко не константа. Так что включив две обмотки одного звукоснимателя к двум разным усилителям и подрегулировав усиление можно хоть как-то выправить ситуацию. Заодно и "отсечку" можно сделать.
  Что имеется в виду под пунктом номер 4 "Избавиться от ненадёжного и шумящего переключателя":
Те уё...ща, которые ВСЕ производители устанавливают во ВСЕ модели гитар переключателями НЕ являются. Для коммутации напряжений порядка милливольт и токов порядка микроампер ржавые железки с, в лучшем случае, омеднёнными контактами категорически НЕ годятся. Удел таких "переключателей" - коммутация не менее 12 вольт с током не менее 10 миллиампер. Для коммутации же низковольтных и слаботочных сигналов применяются герметичные контактные группы с золотым, серебряным или платино-иридиевым покрытием. А теперь, внимание - вопрос: где в электрогитаре находится детекторный приёмник? Ведь если из динамика слышно как играет радио, то он там где-то спрятан? Ответ. Антенной служит обмотка звукоснимателя. Резонансный контур образуется с ёмкостью "регулятора тембра" и ёмкостью навесного монтажа. Ну а полупроводниковый переход - ржавый контакт переключателя! Ведь тонкую плёнку окислов на контактах малое напряжение и ток сигнала с датчиков "прожечь" не способны и вот вам - пожалуйте бриться. Надо ли говорить что при КАЖДОМ переключении значение сопротивления контактной группы получается разным. А это значит что меняются параметры всей системы, куда также входит индуктивность звукоснимателя, ёмкость монтажа и т.д. Также висящие "сопли" из проводов и отсутствие экранировки самого переключателя отнюдь не способствуют улучшению помехозащищённости. Я считаю такое положение вещей неприемлемым. Поэтому мой выбор - электронный коммутатор. А штатный переключатель - только для управления, "по цифре".
  Что имеется в виду под пунктом номер 5 "Применить именно регулятор громкости":
Скажите, а вы замечали что при вращении регулятора громкости обычной электрогитары меняется не только уровень выходного сигнала но и тембр? А у многих ли этот самый регулятор стоит не в максимальном положении а, например, в среднем? А некоторые его совсем выбрасывают. А как вы думаете, скользящий контакт в переменном резисторе сильно отличается от контактов переключателя, описанных в предыдущем, 4 пункте? Так что лучше, - штатный регулятор "не пойми чего" или полноценный регулятор громкости с диапазоном от -95дБ до +31,5дБ? Мой выбор - электронный регулятор. А штатный резистор - только для управления, "по цифре".
  Что имеется в виду под пунктом номер 6 "Исключить влияние соединительного кабеля":
Пожалуй, этот пункт должен иметь другой номер - первый. Ведь Кабель между гитарой и усилителем очень сильно влияет на звук. Человек, забывший дома или потерявший или поломавший или ещё как-либо похе...вший свой  любимый Кабель не может найти себе места от тоски и вынужден начать ПОИСК СВОЕГО ЗВУКА. Конечно, это процесс увлекательный. Но! Гораздо лучше просто прийти куда угодно, подключиться ЛЮБЫМ кабелем и получить свой любимый звук. А изучением взаимодействия сопротивления, ёмкости и индуктивности кабеля с аналогичными физическими параметрами звукоснимателей и входных каскадов усилителей пусть занимаются те кому нужно не играть на гитаре а ... Мой выбор - некая электронная развязка (этакая красная платка на фото) между нежными и капризными звукоснимателями и грубыми КАбелями.
  Что имеется в виду под пунктом номер 7 "Дать возможность подключаться как линейным так и симметричным кабелем":
Действительно, данная возможность требуется далеко не всем. Некоторым может потребоваться соединить гитару с усилителем очень длинным кабелем - метров 50, например. Кое кто пожелает подключиться к профессиональному студийному оборудованию. А кто-то просто в курсе того насколько сильно подвержено помехам и сетевым наводкам линейное соединение.
  Что имеется в виду под пунктом номер 8 "Диапазон напряжений питания - максимально широкий":
Ну что тут скажешь.. Наверное в разных гитарах место, доступное для размещения электроники тоже - разное. Где-то поместится что-то вроде "кроны" а в другом случае АКБ от телефона или ещё что-нибудь эдакое... Так что большой диапазон входных напряжений лишним точно не будет.
  Что имеется в виду под пунктом номер 9 "Зачем всё это...":
А действительно - зачем? Может потому что взглянув в первый раз на тот кошмар и ужас, с точки зрения электронщика, что творится в околоэлектрогитарной среде решил попытаться что-то изменить. Или от того что я представил себе студию звукозаписи, где готовит свой очередной альбом известная группа. А потом этот альбом выходит в формате 24bit 192kHz. И какой-нибудь аудиофил, измеряющий "крутизну" своего дорогостоящего Hi-End в долларах а не в международной системе единиц С, начинает с упоением слушать и слушать... нет, конечно не кабеля и усилители но МУЗЫКУ. А тут - хрясь! Из гитары вываливаются проволочные потроха, сделанные с нарушениями законов Ома и здравого смысла. Кто знает, зачем???

Вот, результаты измерения уровня шумов при помощи spectraLAB. Используется звуковая карта Creative Z.
1051498-1
Фиолетовый график - кабель просто подключённый к короткозамкнутому линейному выходу усилителя.
Синий график -  кабель подключённый к линейному выходу усилителя. Регулятор громкости в 0дБ. Коэффициент усиления входного каскада =1. Входы инструментального усилителя замкнуты на землю.
Голубой график - кабель подключённый к линейному выходу усилителя. Регулятор громкости в 0дБ. Коэффициент усиления входного каскада =1. Входы инструментального усилителя замкнуты на землю через резисторы 1МОм.

На голубом графике видно, как влияют тепловые шумы высокоомных резисторов и входной токовый шум инструментального усилителя на выходной сигнал. Также весьма заметно появление 50Гц и наводок от источников питания РС и ламп подсветки монитора.

Продолжаем...
Подключил усилитель к гитаре.
1051639-2

Вот, результаты измерения уровня шумов при помощи spectraLAB. Используется звуковая карта Creative Z.
Кабель подключённый к линейному выходу усилителя. Регулятор громкости в 0дБ. Коэффициент усиления входного каскада =1.
Далее графики всех трёх звукоснимателей, установленных с завода на CORT AERO-custom TCGW.

1051641-3
Seymour Duncan® Hotrail SHR1(Front)

1051643-4
Mighty Mite Single(Middle)

1051645-5
Seymour Duncan® Humbucker SH4(Rear)

Как видим (и очень хорошо слышим) не все хамбэкеры являются бесшумными. Мини-рельса Seymour Duncan® Hotrail SHR1 победила по шумам.
А вот звук с Mighty Mite Single мне и соратнику-гитаристу понравился больше.
« Последнее редактирование: Июля 17, 2014, 18:31:35 от concess »

Оффлайн trahelman

  • Частый посетитель
  • **
  • Сообщений: 133
    • ВконтактегЪ
Идея хорошая, но от батареи оно долго не протянет. По моим прикидкам:  контроллер + ключи + остальная обвязка должны потреблять не меньше 80 мА. Как с шумами, ты уже тестировал? От DC/DC и контроллера высокочастотная помеха не пролазит в основной сигнал?

Оффлайн concess Автор темы

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 28
  • GuitarPlayer.Ru fan!
Разработка пока не закончена но предварительные результаты таковы:
Напряжение питания от 2,8 до 18 вольт. Ток потребления - обратно пропорционален напряжению. При 9 вольтах - 70мА. Контроллер работает на "черепашьей" скорости и всё время норовит вообще заснуть. А основное потребление - ОУ. Ибо не бывает малошумящих и скоростных и чтоб не жрали. А источники питания работают на 2МГц,  да и фильтры и шестислойная плата опять-таки... так что хорошо видно на анализаторе спектра (и слышно) только входной ток ОУ через 1МОм резисторы на не подключённом к звукоснимателю входе.
А вот что делать с максимальной громкостью - не знаю. 31,5дБ усиления как-то многовато, а сколько надо? Может ограничить 16. Или вообще оставить только диапазон от -95дБ до 0дБ ...

Оффлайн trahelman

  • Частый посетитель
  • **
  • Сообщений: 133
    • ВконтактегЪ
Ибо не бывает малошумящих и скоростных и чтоб не жрали.
Часто для онбоард преампов используют программируемые UA776TC(КР140УД1208), либо LM4250(КР1407УД2). Они очень мало потребляют и обладают неплохими шумовыми характеристиками. Например, на LM4250 собираются все активные EMG.

А вот что делать с максимальной громкостью - не знаю. 31,5дБ усиления как-то многовато, а сколько надо? Может ограничить 16. Или вообще оставить только диапазон от -95дБ до 0дБ ...
Ну сколько надо - это только тебе решать ) По мне так сильный буст не нужен.
Вообще интересный проект, интересно будет следить за обновлениями. Только раздел форума немного не тот.

Оффлайн concess Автор темы

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 28
  • GuitarPlayer.Ru fan!
Дааа... LM4250 это, конечно, сильно. А я то переживаю: не сильно ли шумные инструментальные ОУ применил, там же целых 3.2 nV/√Hz по напряжению и 200 fA/√Hz по току приведённые ко входу. А тут - LM4250 ... бу-га-га! "всего-то" в 12,5 раз больше шумит по напряжению и в 1000 раз больше по току. А каким стремительным домкратом вздымается выходное напряжение... целых 0.2 V/μs. Невероятно быстро ! Всего-то в 70 раз медленнее. Да с такой скоростью нарастания и шумами LM4250 можно было применять только в усилителе для термопары, лет эдак 20 назад. Сдаётся мне что аббревиатура EMG переводится как "Личность Обманутая Хулиганами".
Они что, во ВСЕХ своих дорогущих датчиках лепят такие усилители ?  :pozor:

Оффлайн trahelman

  • Частый посетитель
  • **
  • Сообщений: 133
    • ВконтактегЪ
Они лепят "EMG" на все ОУ, но вроде как по неофициальной информации это именно lm4250. Низкая скорость нарастания как раз и дает саму фишку - небольшую компрессию на пиках без ухода в жесткое ограничение сигнала.

Оффлайн concess Автор темы

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 28
  • GuitarPlayer.Ru fan!
Та-а-а-к, всё интереснее и интереснее. Я то считал что вследствие ограниченного значения скорости нарастания выходного напряжения при быстрых изменениях входного напряжения возникают характерные искажения сигнала, которые не могут быть устранены путём введения отрицательной обратной связи. Обычно эти искажения называют "динамическими". А если учесть что для синусоидального сигнала максимальная скорость нарастания соответствует точке перехода через 0 то утверждение "EMG" о "небольшой компрессии на пиках без ухода в жесткое ограничение сигнала" выглядит довольно странно.

Оффлайн Lucker

  • Опытный
  • ****
  • Сообщений: 547
Зачем тут двадцать одна фотка платы с детальками?  :7: ЗАЧЕМ?!
21 ФОТКА ЗАЧЕМ?!  :hmmm:  :pozor:
Ну схему выкладывай тогда, если уж решил чето выложить.
21 фотка это типо ребус? "А теперь, дорогие форумчане, попробуйте по фоткам снять схему!" ?

Всё описанное в первом посте делается на паре операционных усилителей, паре потенциометров и паре переключателей. Навесным монтажом.

Оффлайн Тимон

  • Ветеран форума
  • ******
  • Сообщений: 3556
  • Мохнатый
concess, какой полосе пропускания синусоидального сигнала соответствует 0.2 в/мкс при амплитуде сигнала пусть даже 1в? А 20 мв? Какова амплитуда высших гармоник гитарного сигнала, снятого с маловитковых катушек ЕМГ? Сопоставьте одно с другим, сделайте выводы.

Цитировать
1) Раскрыть потенциал звукоснимателей.
Кто сказал, что потенциал звукоснимателей раскрывает ОУ от батарейного питания?
Цитировать
2) Сделать возможным одновременного применения активных и пассивных звукоснимателей.
Зачем?
Цитировать
3) Дать возможность индивидуальной подстройки усиления у каждого звукоснимателя.
Нормальным звукоснимателям этого не требуется
Цитировать
4) Избавиться от ненадёжного и шумящего переключателя.
Обладал гитарой с переключателем возрастом 35 лет, который отлично работал и продолжает работать — скоро ему уже сорок. Что я делаю не так и насколько надежней еще надо?
Цитировать
5) Применить именно регулятор громкости.
6) Исключить влияние соединительного кабеля.
Зачем? Чтобы выкинуть все олдовые фузы за пару-тройку сотен вечнозеленых в помойку?

Остальные пункты смысл имеют, но очень специфичны и нужны единицам.

В общем — идея стара (вспомним работы Колпакова), реализации крутая, но все это в целом бесполезно. Замените корт на любую гитару стоимостью от 2к$ и датчики хотя бы на СД или что поприличней, включитесь хорошим кабелем в хороший ламповый усилок и желание вкорячить в тракт что-то лишнее сами отпадут.
« Последнее редактирование: Июля 10, 2014, 16:10:20 от Тимон »

Оффлайн vasilius

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2193
  • www.st-rock.com
    • st.Rock
Так вот, моделирование показало что нагружать звукосниматель менее чем на 2МОм крайне не желательно.

это все теория... Вы их нагрузите, скажем, на 10мОм.... да там на резонансе выхлоп конечно будет по-более, что естественно, и как для инженера, это интересно и эффективно, но звук...

в гитарной музыке все уже придумано до нас... это не эффективно с точки зрения современной инженерии, но так мило на слух... Лучше потратить время на игру на инструменте или на обучение ею, чем бороться с ветряными мельницами... имно

Оффлайн concess Автор темы

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 28
  • GuitarPlayer.Ru fan!
Добавил немного свежих данных в первый пост.

Оффлайн vasilius

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 2193
  • www.st-rock.com
    • st.Rock
И что же мы видим на приведённом графике? А видим мы то, что подключение звукоснимателя непосредственно к усилителю (красный и голубой график) даёт главное, в нашей нелёгкой жизни - СТАБИЛЬНОСТЬ работы при самых разнообразных нагрузках. Т.е. гитара выдаёт всегда одинаковый звук, в независимости от применённых соединительных кабелей, педалей эффектов, прочих примочек и целого зоопарка входных каскадов усилителей мощности. А при "правильном" инструментальном усилителе появляется возможность раскрыть весь потенциал датчика.

Вот-вот.... типичный подход советского инженера.... особенно в журнале "Радио" таким радовали в разные времена....  Не нужен этот потенциал датчика.... То что у тебя красное - можешь нагружать датчик на разное сопротивление и у тебя резонанс будет гулять оч здорово... только вот чем больше эта нагрузка и больше пик, тем больше "серева" еще вылазит... Твои улучшения музыканты не оценят....

Все лучшее что можно сделать - это просто преамп на борту, коих кучи...... по сути просто согласуешь сопротивления и все... недостаток - батарейка... все придумано до нас....
« Последнее редактирование: Июля 14, 2014, 13:54:46 от vasilius »

Оффлайн concess Автор темы

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 28
  • GuitarPlayer.Ru fan!
Результаты тестового подключения и измерения шумов звукоснимателей - в первом посте.

Оффлайн Egregor13

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 88
  • доктор артхаус
что за преамп, давайте схему)

Оффлайн GeorgeM

  • Ветеран форума
  • ******
  • Сообщений: 5432
  • тайный агент sovietguitars.com на ГП
полностью согласен с Тимоном, более безсмысленной затеи пожалуй не видел.  :pozor: