FET 失真效应器件。方案、说明

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本文讨论了为电吉他实现失真效果的放大设备。这是吉他手多年来使用最多的电声效果器，即使是新手也熟悉它的声音。目前，有许多类型的设备可以实现这种效果，但它们的电路设计都不同，并赋予声音不同的色调。

所描述的设备在声音上与在电子管上的类似设计中实现的失真效果相似，但它们是在场效应晶体管上制造的。

与双极晶体管和真空管相比，具有 pn 结的场效应晶体管 (FET) 具有许多积极的品质：高输入电阻、低电压电源（为了便于使用，这些设备中的大多数都由紧凑的 9 V电池），低噪声，低非线性通过特性。

也许这组晶体管的主要缺点是即使在一个批次中参数也会显着扩散，这在调试设备时会产生一定的困难。

设备节点

输入放大器预放大吉他信号，同时（但不总是）执行频率信号处理：频率低于 100 ... 700 Hz 的频率响应降低或选择该区域的频带0,6 ...）。使用 PT 时，更合理的做法是使用“电子管”方法来处理音色信号处理问题，即仅使用简单的 RC 滤波器来形成音色。

FET 失真器件
图。 1

在输入放大器之后，信号由限幅器处理。为了构建一个“伪管”限幅器（无论播放的音乐风格如何），图 1 所示的级联放大器-限幅器电路。 XNUMX. 由于这样的舞台能够提供高增益，因此即使是其中一个也足以获得具有优美悦耳削波和高灵敏度的过载。

在 VT2 和 VT4 位置，最好使用截止电压 UOTC = 2...3 V（截止电压应在 202 ... 2 V 范围内）的 FET。当晶体管 VT5458、VT1 的截止电压约为 VT3、VT201 截止电压的三倍时，级联中的增益效果最好。

源极电路 VT1 中的二极管用于将输入信号的最大值增加到大约 2 V 的范围。

级联的频率响应根据图的方案。 1 在增益约为 3000 的情况下，在 6 kHz 以上的频率下，每倍频程的滚降为 10 dB。在 L*5 的位置，不应该使用输入电容大的 FET，例如 2SK117 等，因为截止频率会降低到 3 kHz。

使用低噪声晶体管有助于降低固有噪声水平。在VT1和VT3位置，KPZOZA、KPZOZB最合适；晶体管 KPZOZZH 在频带 80 ... 5000 Hz 中具有相似的电流电压特性，噪声水平大约高 2 ... 3 倍。

由于晶体管VT1的电压增益较小，因此正确选择晶体管VT2、VT4，例如低噪声的KPZOZG，对于降低整个级联的噪声非常重要；其噪声 EMF 不超过 0,3 μV（在 80 ... 5000 Hz 频带内）。 KPZODZD、KPZOZE 通常具有高频率的过量噪声接口，因此不宜使用它们（噪声 EMF 高达 1,5 μV）。出于同样的原因，不宜使用 KP302 系列 FET。 KPZOZ系列国产PT的另一个优点是金属外壳，带有单独的端子，这也有助于抗干扰。

这种级联对电压纹波不敏感，但对交流电源的干扰很敏感，所以必须放置在金属屏中，VT1晶体管外壳的输出连接到公共线。 KPZOZ 系列的其余晶体管的外壳也可以连接到公共线。

FET 失真器件
图。 2

建议将音调模块连接到限幅器的输出端。它可以根据经典方案组装。用于著名公司 Marshal、Fender 的设备（图 2、a、b 显示三频段调节器）或使用更简单的选项来改变两个频段中的频谱（图 2、c、d 中的图表）。

FET 失真器件
图。 3

在具有大输出阻抗的音调控制之后，在 FET 上也安装一个中继器总是有用的，其变体如图 3 所示。 4、作为最简单的，用音块电阻直接连接。图上。图XNUMX示出了具有电流发生器和附加RC频率响应校正电路的中继器。这里，电容器的电容是根据吉他声音的频谱和从下方限制它的需要来选择的。

FET 失真器件
图。 4

如果您打算将乐器与吉他声学系统 (AC) 一起使用，音乐家称之为“箱体”，那么您应该在此中继器的输出端设置电平控制（其选项如下图所示）并冷静下来对此。如果扬声器是普通的（宽带），那么将来自中继器输出的信号通过低通滤波器是有用的，该滤波器会衰减 5 kHz 以上的频率。当使用每倍频程 18 dB 或更高滚降的三阶或更高阶贝塞尔或巴特沃斯滤波器时，可获得最佳结果。在 OS 上制作的电压跟随器上的此类滤波器的电路以及计算截止频率的公式是已知的 [1, 2]，因此在此不再赘述。可以将 PT 上的中继器放置在此类滤波器中，而不是运算放大器。只需记住 FET 上中继器的输出阻抗为 0,2 ... 1 kOhm，最好在 47 范围内选择滤波器中的电阻值。 .. 470 欧姆。

FET 失真器件
图。 5

如果您需要在 Distortion 效果的任何块中“在线”播放，添加一个形成某种类型的频率响应的“机柜仿真器”会很有用。它可以完全组装在场效应晶体管上，例如，根据图 5 中的电路。 4,5. 在 FET 的源极处，电压应为 +XNUMX V。为了降低对拾音器的灵敏度，晶体管外壳也应在此处连接到公共线。

此处使用 FET 而不是运算放大器的优势在于过载限制的柔和性，这在使用互补 FET 时是对称的。要使设备过载，输入电压必须至少为 4...5 Vp-p。在晶体管 VT1、VT2 上，组装了一个带通滤波器，在 100 Hz 区域内具有某种“谐振”外观。您可以通过按比例增加电容器 C1、C2 的电容来移动该滤波器的中心频率，例如向下移动。低频“谐振”的高度可以通过增加电阻R3的阻值来降低，滤波器的截止频率也会降低。

在晶体管 VT3-VT6 上，组装了一个四阶低通滤波器，其上升范围为 3 ... 4 kHz，频率高于 24 kHz 时每倍频程 5 dB 的斜率。该节点的频率响应类似于著名的 Sunsamp GT2 和 Marshall Speaker-simulator 设备中的仿真器特性。

在“中上”区域，可以通过将电容C3和C5的电容减小1-5倍，并增大C4和C6的电容等量来使音色变得柔和。

实用的设备选项

下面的电路是前面介绍的在传统处理单元中使用的级联的各种组合。

FET 失真器件
图。 6

让我们从一个相对简单的器件电路开始（图 6），它产生的输出信号类似于两级电子管限幅器的输出信号，其中第一级电子管放大信号，第二级电子管限幅。

输入放大器和限幅器的功能由级联开关电路中的晶体管VT1、VT2和VT3、VT4的一级执行（如图1所示）。电容器 C2 的电容是为特定仪器选择“品尝”的。使用可变电阻器 R2 控制过载程度 - 从几乎不失真的声音到良好、多汁的过载。在级联的输出端添加一个简单的中继器，然后信号音色由通常的“Marshall”音色块调节。 R12R13分压器将输出信号电平降低了一个数量级，同时降低了后续器件的输入电阻对音调模块工作的影响。

这样的设备对于使用“正确”吉他扬声器的非重型风格的粉丝来说非常有用。它很好地再现了七十年代的“Hard”声音。

FET 失真器件
图。 7

该设备的下一个版本，其示意图如图所示。 7 创造了一个更“重”的声音，而不会失去它的音乐性。

为了在输入端获得更密集的声音，在 VT1、VT2 中添加了前置放大器。该级的最大输入信号高达 1 Vp-p。作为 VT1,5，最好选择截止电压为 2 ... 4 V 的 FET。在输出端添加了一个用于两个 FET 的简单缓冲级。 VT3 的初始漏极电流必须小于 VT0,5 的初始漏极电流，当使用图中所示的 FET 类型时，几乎总是可以满足这一要求（对于 KPZOZZH，通常初始漏极电流为 0,8 ... 0,8 mA，对于KPZOZA - 2 ,XNUMX...XNUMX 毫安）。

二极管 VD3、VD4 将第二个放大器输入端的信号限制为 1 V 峰峰值。消除这些二极管会导致第二个放大器的输入过载，输出端的音乐声会少得多。此外，C4R6VD3VD4 电路形成了声音的起音，因为对于小信号，C4R3R6 高通滤波器的截止频率接近 70 Hz，而对于大信号，二极管 VD3、VD4 将滤波电阻分流并增加截止频率，从而形成一个明确的攻击。不要因电路中存在背靠背二极管而惊慌；因此它们经常被包含在电子管前置放大器和知名制造商中：例如，电子管 Marshall 900 前置放大器（只有二极管包含在一组五个中，但它们以相同的方式限制信号）。

此外，来自失真控制引擎的信号被馈送到具有动态负载的级联放大器，组装在 VT5-VT10 晶体管上。通过安装较低电阻的电阻器 R700（与图 7 中的电阻器 R3 相比），级联的最大增益降低到 6，但级联的主要质量 - 平滑限制 - 得以保留。级联增益使用可变电阻器 R8 在 20...700 范围内进行调整。

如果将仿真器添加到它们的输出中，两个设备的声音可以得到显着改善，根据图 5 的方案组装。 XNUMX.

文学

1. Johnson D.、Moore J.、Moore G. 有源滤波器手册。 - M Energoatomizdat，1983 年。
2.运算放大器和比较器。目录。 - M.：Dodeka-XXI，2001，p。 53-58。

作者：D. Pustovoi，莫斯科；出版：radioradar.net

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