Педали для гитары: виды, типы, как выбрать

Плюсы и минусы дисторсии

Когда речь идет о работе с аудиоаппаратурой, нежелательные искажения могут стать главным врагом любого продюсера или инженера. В большинстве случаев мы хотим сохранить верность аудиосигнала, с которым мы работаем. Искажения вносят изменения в сигнал, которые могут ухудшить звучание чистого сигнала.

Это одна из причин, по которой многие инженеры считают необходимым полагаться на аппаратуру с высококачественными, дорогими компонентами. Конечно, у искажений есть и множество преимуществ, когда они используются
намеренно
.

Давайте рассмотрим несколько плюсов и минусов использования искажения звука.

Преимущества искажения

Искажение отлично подходит для манипулирования сигналом и добавления новых звуковых характеристик, чтобы сделать этот сигнал более захватывающим или энергичным. Благодаря насыщенным основным частотам и усиленным гармоникам, вы можете использовать его, чтобы вывести звук на передний план микса или просто украсить звук, чтобы придать треку определенную вибрацию или настроение.

Одна из интересных возможностей дисторшна —
предотвращение маскировки
в треке. Благодаря дополнительной грани, которую вносит дисторшн, он может придать определенному звуку собственное пространство в плотных миксах, особенно в миксах, где много толпы в верхних средних частотах.

Например, в рок-музыке инженеры обычно используют дисторшн, чтобы помочь вокалу пробиться сквозь плотную стену гитар без необходимости изменять общий уровень, и все благодаря острому, яркому качеству, которое дисторшн может придать сигналу.

Недостатки искажения

Конечно, не бывает инь без янь.

Для продюсеров и микс-инженеров старой школы искажения раньше были серьезной проблемой. Уровни громкости часто выходили за пределы порога, который могла выдержать аппаратура, и не успевали вы оглянуться, как в вашем треке появлялось неконтролируемое количество искажений.

Несмотря на то, что сегодня это мнение претерпело значительные изменения, все же следует отметить несколько недостатков.

Одним из недостатков искажений является то, что они ограничивают динамический диапазон. Когда вы усиливаете гармоники звука и подавляете его основную частоту, вы мгновенно теряете динамический диапазон. Это очень заметно на вокале, ударных, перкуссии или любом другом звуке с преувеличенными переходными процессами.

Конечно, это может быть хорошо, если у вас слишком динамичный звук и стандартный компрессор не справляется. Однако дело в том, что злоупотреблять искажениями в миксах
очень
легко. Если вы не будете осторожны, то сможете быстро высасывать жизнь из микса при его применении.

Как рассчитать величину тока, который должен обеспечивать ОУ ?

Очень просто! Допустим, что в роли нагрузки выступает резистор сопротивлением в 10 Ом. На повторитель приходит напряжение в 5 вольт, которое он должен передать нагрузке. В таком случае, применяя закон ома (I=U/R), выясняем, что для поддержания 5 вольт на резисторе операционнику требуется обеспечивать ток в 0.5 ампера. (Это грубая прикидка, но вполне применимая на практике)

Обычные ОУ не смогут справиться с такой задачей. Конечно выход можно умощнить транзистором, но тогда применение повторителя на ОУ становится менее оправданным.

Для таких целей предлагается использовать TDA2030, TDA2040 или TDA2050 включенных по схеме повторителя. Микросхемы представляют собой уже готовые, умощненые транзисторами, операционные усилители, которые между собой отличаются максимальной выходной мощность.

Теоретические основы эффекта дисторшн

Взглянем на картинку и проанализируем её. Нарисованная пунктиром синусоида — это ни что иное, как звуковая волна.

Действие нашего эффекта заключается в том, что сигнал ограничивается по амплитуде. Он как бы срезает верхние «гребни» сигнала. Получается достаточно угловатый график звуковой волны.

В целом действие дисторшна похоже на овердрайв, но сигнал ограничивается довольно резко. Я бы сказал, что он обрубается или режется.

Для тех, кто хорошо знаком с электроникой, ниже представлена схема эффекта дисторшн Boss DS-1.

Схема примочки дисторшн

Звук с применением эффекта дисторшн характеризуется плотностью и тяжестью звучания, у гитары увеличивается сустейн (продолжительность звучания извлечённых нот), увеличивается количество гармоник. Получается такой жужжащий металлический звук. И чем больше Вы выкручиваете ручку «Gain» на примочке, тем тяжелее и монолитнее получается звук. Пример того, как можно настроить педаль дисторшн, Вы можете посмотреть на изображении ниже и использовать данные настройки на своей примочке.

Аппаратная конструкция pedalSHIELD UNO

Весь проект педали с открытыми исходниками, разработка была выполнена с помощью KiCad, бесплатного открытого инструмента проектирования электроники. Все файлы проекта, схемы и перечни элементов являются общедоступными. Схема может быть разбита на 5 простых блоков: источник питания, входной каскад, выходной каскад, пользовательский интерфейс и разъемы Arduino.

Программируемая гитарная педаль Arduino pedalSHIELD UNO. Схема электрическая принципиальная

Принцип действия прост; 1 операционный усилитель готовит сигнал для оцифровки, а другой операционный усилитель принимает сигнал с микроконтроллера Arduino UNO. Один АЦП используется для считывания сигнала гитары, и два ШИМ сигнала используются для генерации выходного сигнала.

• Входной каскад: для лучшего захвата сигнал гитары усиливается с помощью первого операционного усилителя. Потенциометр VR1 регулирует коэффициент усиления этого усилителя от 1 до 21 так, чтобы уровень с гитары мог быть оптимизирован для оцифровки. Сигнал проходит через 3 фильтра нижних частот (сформированных из R3 и C2, R5 и C4, R6 и C5), которые устраняют избыток высших гармоник, которые могут создавать наложение во время выборки сигнала аналого-цифровым преобразователем (f_ср = 5 кГц).
• Выходной каскад: использует фильтр нижних частот Саллена-Ки третьего порядка, который устраняет гармоники выше 5 кГц. Два ШИМ сигнала используются параллельно, увеличивая разрядность (2 x 8 бит).
• Источник питания: для питания операционного усилителя «rail-to-rail» педаль использует +5В от Arduino Uno, что обеспечивает простоту конструкции и максимальное раскачивание сигнала без обрезки. Резисторный делитель R7 и R8 создает 2,5 В для виртуальной земли, а конденсатор C6 удаляет пульсации на линии питания.
• Пользовательский интерфейс: музыкант может использовать 2 настраиваемые кнопки, 1 настраиваемый переключатель, ножной обходной переключатель 3PDT и программируемый светодиод.
• Разъемы Arduino Uno: штыревые разъемы соединяют плату расширения с Arduino Uno, передавая сигналы и напряжение питания.

Vinil Distortion

Плагин Vinil Distortion призван имитировать искажения виниловых пластинок. Это способ добавить в ваши треки еще немного ретро-шарма. Данный плагин вполне успешно справляется со своей задачей. Он не только добавляет к сигнаул треск и шорох, но и привносит весьма интересные гармонические искажения.

Плагин состоит из трех секций: Tracing Model, Crackle, и Pinch.

Tracing Model – “модель трассировки”. Добавляет к сигналу некое количество “обшарпанных” гармоник, которые моделирует износ винила или старой иглы проигрывателя. Плагин дает вам гибкость в применении данного механизма “состаривания”. Вы можете выбрать частотный диапазон в котором будет состариваться звук.

Чтобы увеличить интенсивность данного искажения, поднимайте желтый кружок выше в графическом интерфейсе “Tracing Model”.

Вслушивайтесь и выбирайте частоту, где желаете внести “обшарпанность”, двигая кружок влево-вправо (смотрите на показания бегунка “freq”, чтобы узнать точную частоту).

Для того, чтобы увеличить частотный диапазон обрабатываемого сигнала, используйте бегунок с лаконичной буквой “B” рядом. Буква “B” здесь означает “Band” – диапазон.

Следующая секция внизу — Pinch. Она добавляет к сигналу нечетные, не совпадающие по фазе гармоники, которые также срабатывают как эффект расширения стерео панорамы. Данный эффект тоже управляется с помощью 2-d манипулятора и имеет четыре режима: Soft, Hard, Stereo, Mono… (Их можно включать-выключать кнопками наверху.) Soft-режим звучит практически как старые даб-пластинки. Hard-режим звучит скорее как стандарт виниловой звукозаписи. Переключатель stereo-mono относится к Pinch-эффекту только. Если вам не нужно, чтобы стерео панорама звука звучала расширенно, вы можете включить моно-режим…

Секция Crackle предназначена для имитации потрескивания винила и добавляет к сигналу имитационный шум. Volume –громкость имитационного шума, Density – плотность имитационного шума.

Бегунок Drive внизу отвечает за общий уровень искажений секций Tracing Model и Pinch.

В статье  я упоминал кое-какие плагины для “искажения” звука, однако не указал один очень примечательный плагин, который специализируется как раз на имитации виниловых искажений. Он еще больше расширяет простор для окрашивания звуков.Например, там есть функция, которая позволяет выбрать эмулируемые характеристики записи определенной эпохи. Так что рекомендую вам его скачать в добавок к нашему Vinyl Distortion: http://tonebytes.com/vinyl/

Итак, мы рассмотрели шесть плагинов Ableton Live, функция которых – искажать и художественно окрашивать ваш звук. Вооружившись этими плагинами вы можете поднять ваше творчество на принципиально иной уровень!

Как я уже говорил – человеческое ухо обожает фактурные звуки. Данные плагины – отличный способ дать слушателю больше “вкусных” и приятных для слуха шерховатостей в саунде.

Дерзайте и используйте их с умом!

Octaver

Данное устройство позволяет сдвигать спектр входного сигнала на октаву или две ниже или выше основного тона, при этом продолжает звучать и сам основной тон, что создает впечатление игры в октаву сразу двух инструментов. В аналоговых педалях эффект реализован посредством простого умножения или деления частоты, но так как спектр гитары имеет довольно сложную форму, то сдвиг частоты сигнала носит условный характер, и изменение звучания достигается, в основном, за счет добавления определенных обертонов. Несмотря на редкое практическое использование октавера, он выпускается с 60-х годов и до сегодняшнего дня, и некоторые известные гитаристы (John Scofield, Larry Carlton и др.) включают его в свою батарею эффектов.

Биткрашер(Bitcrusher)

Биткрашер (bitcrusher — битразрушитель) — цифровой эффект, который производит искажение путём снижения разрешения (битности) или пропускной способности (частоты дискретизации) цифровых аудиоданных. В результате, полученные шумы квантования могут привести к «утеплению» или к «огрублению» звука, в зависимости от уровня изменений.

Если сократить число бит используемых для хранения данных, то число возможных значений уменьшится, и таким образом уменьшится разрешение сигнала, что приведёт к его искажению. На рисунке обработанная биткрашером синусоида:

Эти искажения добавляют обертона таким образом, что форма волны становится угловатой. Это может привести к «утеплению» звука, в сравнении с оригинальным, особенно если сигнал округляется (округляются числа) определенным образом. Часто этот эффект специально используется в техно и электронной музыке.

Вступление

Вот мы и подошли к самому «вкусному» классу эффектов — это эффекты искажения. Появление и развитие эффектов искажения породило множество самостоятельных жанров, собственно, классический рок и все что после, появилось именно благодаря ним.

В сегодняшней статье речь пойдёт о таких эффектах как Distortion, Overdrive, Fuzz и ещё о некоторых любопытных устройствах.

Для начала стоит определиться с терминологией, так как в области искажающих эффектов с терминами наблюдается некоторая путаница. Слово distortion в переводе с английского собственно и означает «искажение», и по большому счету все искажающие эффекты можно называть дисторшнами. Однако в музыкальной среде (особенно в среде гитаристов) принято разделять эффекты по характеру искажений, и слово distortion будет означать уже не весь класс эффектов, а лишь одного из представителей этого класса. Давайте с него и начнем:

Виды популярных моделей

Цифровые гитарные преображения появились в начале восьмидесятых. В основе их производства лежала аналоговая схема. Проще говоря, на усилитель подавался чистый сигнал. В цифровых аналогах благодаря конструкциям происходит преобразование сигнала в цифровой поток битов и только потом изменяется в аналоговый. И сегодня нет единого мнения, какой лучше купить. Цифровые, по мнению покупателей, считаются более качественными.

Что лежит в основе критерия выбора, помимо популярности моделей? Идея и стиль! Аналоговые приборы готовы удивить чистым плотным звуком. Но даже самые дорогие цифровые конструкции проявляют артефакты воздействия на звук. Однако, нельзя сбрасывать со счетов такие безоговорочные преимущества:

• универсальность исполнения;
• максимальная точность.

Данное устройство является носителем большого количества действий с широким диапазоном.

Процессор эффектов и для чего он нужен в игре

Процессор эффектов — это цифровой прибор, позволяющий воспроизводить звук различных усилителей, причем как реальных, так и придуманных.

В гитарном процессоре много вариантов настройки звука, но т.к усилитель не встроен в сам процессор, потребуется подключение к усилителю и аудиосистеме (или компьютеру).

Гитарные процессоры часто используются музыкантами на концертах. В домашних условиях также возможно использовать педали, но надо понимать, что процессор выстраивает динамику игры и корректирует ошибки при звукоизвлечении, поэтому с ним игра кажется проще. Многие музыканты не справлялись с игрой при «честном» усилителе, хотя прекрасно справлялись с процессорами. Поэтому рекомендуется не использовать процессор на этапе развития техники. С самого начала обучения использовать усилители нужно только в том случае, если любимый стиль музыки невозможен в исполнении без звуковых эффектов. Использовать процессор лучше отдельно для исполнения композиций, отрабатывать технику рекомендуется «на живую».

Печатная плата

Хотя разработчики и утверждают, что это полностью открытый проект, но упорно не желают делиться файлами разводки печатной платы для какой-либо САПР (например, для того же KiCad, в формате которого они предоставляют принципиальную схему).

Поэтому для изготовления педали есть три варианта:

1. заказать у разработчиков либо только печатную плату, либо весь набор для сборки педали (ссылка на сайт разработчиков будет в конце статьи);
2. изготовить печатную плату по экспортированному в pdf-файл трафарету (предоставлен разработчиками) с помощью «лазерно-утюжной» технологии; ссылки для скачивания архивов с проектом в KiCad и трафаретами печатной платы будут приведены ниже;
3. развести печатную плату в удобной для вас САПР и под компоненты, которые вы предпочитаете, или которые у вас есть в наличии (и, возможно, поделиться результатами с остальными ).

Внешний вид печатной платы pedalSHIELD UNO и расположение компонентов

Глушение струн

Когда усилитель и педали проводят звук через себя и возникает дисторшн, возникает эффект «освобождения». Это когда цепь освобождается от перегрузки. Слишком громкий сигнал понижается, а затем – когда уровень снижается до приемлемой точки – наступает фаза освобождения. Даже если поступающий от гитары сигнал становится тише, цепь сдерживает звук все меньше и меньше. В результате возникают странные призвуки, напоминающие работу насоса.

Возможно, это покажется вам сложным, но с этим эффектом можно легко экспериментировать, играя приемом палм-мьютинга (Пример 4).

Глуша струны ладонью, мы заставляем звук быстро затихать. Сигнал, проходящий через усилитель или педаль, представляет собой волну с большой амплитудой, за которой следует резко затихающее звучание ноты. Каждый раз, когда мы играем так, мы вызываем срезание волны, после чего идет тихий, но не полностью затухший звук, что и дает нам то самое чаг-чаг-чаг, так часто встречающееся во многих композициях.

Для этого нужен дисторшн. Без него медиаторные атаки не будут срезаться, и в итоге получится нечто очень странное. Думаю, вам больше нравится то, что дает дисторшн.

Copressor-Sustainer

Следующий эффект, который мы рассмотрим, не менее популярен, чем дисторшн; это- компрессор-сустейнер. По названию можно догадаться, что делает это устройство- компрессирует сигнал, то есть производит сжатие динамического диапазона звука гитары. В результате на выходе компрессора-сустейнера формируется сигнал с практически неизменной амплитудой, в то время, как на входе амплитуда непрерывно меняется. Такую примочку можно применять во всех случаях жизни, так как после прохождения через нее гитарного сигнала последний легче обрабатывается другими устройствами. Следует отметить разницу между компрессором-сустейнером и компрессором-лимитером. Если первый является, по-существу, обычным автоматическим регулятором уровня, поддерживающим сигнал на более или менее постоянном уровне, то второй только ограничивает пики сигнала до определенной величины, передавая остальную часть сигнала без изменений. Компрессор хорошо располагать в самом начале линии, подавая на его вход сигнал непосредственно с электрогитары. В результате компрессирования повышается сустейн и получается более плотный звук, столь необходимый для стоящего далее дисторшна. Нет большого смысла ставить что-либо перед компрессором, так как большинство эффектов делают частотную характеристику сигнала крайне неравномерной, компрессор же сгладит ее, ослабив этот эффект.

Идеальная и реальная модель операционного усилителя

Для того, чтобы понять суть работы ОУ, рассмотрим его идеальную и реальную модели.

1) Входное сопротивление идеального ОУ бесконечно большое.

В реальных ОУ значение входного сопротивления зависит от назначения ОУ (универсальный, видео, прецизионный и т.п.) типа используемых транзисторов и схемотехники входного каскада и может составлять от сотен Ом и до десятков МОм. Типовое значение для ОУ общего применения — несколько МОм.

2) Второе правило вытекает из первого правила. Так как входное сопротивление идеального ОУ бесконечно большое, то  входной ток будет равняться нулю.

На самом же деле это допущение вполне справедливо для ОУ с полевыми транзисторами на входе, у которых входные токи могут быть меньше пикоампер. Но есть также ОУ с биполярными транзисторами на входе. Здесь уже входной ток может быть десятки микроампер.

3) Выходное сопротивление идеального ОУ равняется нулю.

Это значит, что напряжение на выходе ОУ не будет изменяться при изменении тока нагрузки. В реальных ОУ общего применения выходное сопротивление составляет десятки Ом (обычно 50 Ом).Кроме того, выходное сопротивление зависит от частоты сигнала.

4) Коэффициент усиления в идеальном ОУ бесконечно большой. В реальности он ограничен внутренней схемотехникой ОУ, а выходное напряжение ограничено напряжением питания.

5) Так как коэффициент усиления  бесконечно большой, следовательно,  разность напряжений между входами идеального ОУ равняется нулю. Иначе если даже потенциал одного входа будет больше или меньше хотя бы на заряд одного электрона, то на выходе будет бесконечно большой потенциал.

6) Коэффициент усиления в идеальном ОУ не зависит от частоты сигнала и постоянен на всех частотах. В реальных ОУ это условие выполняется только для низких частот до какой-либо частоты среза, которая у каждого ОУ индивидуальна. Обычно за частоту среза принимают падение усиления на 3 дБ или до уровня 0,7 от усиления на нулевой частоте (постоянный ток).

Схема простейшего ОУ на транзисторах выглядит примерно вот так:

Saturator

Сатуратор – эффект, который призван добавить к вашему звуку немного “шершавости”, аналоговых “искажений”, порой — “смачности”, или просто окрасить звук во множество оттенков некого специфического дисторшена. Сатуратор, кстати, вполне способен выдать приблизительно тот же дисторшен-эффект, что выдает плагин Drive. О чем я и говорил. И тот и другой плагин заботятся о насыщении звука.

Так что если вам нравится что-то вроде Overdrive, но более тонкое и настраиваемое – тогда Saturator будет вашим выбором:

Основное место интерфейса занимает графическое отображение амплитудной характеристики насыщения, или “Curve Type”. Эта амплитуда – графическое отображение “искажений”, которые мы привносим в звук. Своеобразное амплитудное “лекало”. На верхнем скриншоте мы видим, какой тип амплитуды искажений характерен для “аналоговых чипов. То есть суть работы плагина такова: оригинальный сигнал начинает насыщаться микроскопическими деформациями именно по этому лекалу, в итоге на выходе мы получаем звук с псевдоаналоговым или иным оттенком.

Я прошу прощения за фривольности в описаниях. Так процесс сатурации понимаю я. Быть может, кто-либо из высоколобых музыкальных теоретиков сможет объяснить куда более грамотней? Милости прошу – в комментарии! =)

Drive – это самый главный реглятор в левом верхнем углу окна плагина, он обусловливает уровень “накачки” вашего звука амплитудными искажениями.

Различные модели заданных амплитудных искажений можно выбрать в ниспадающем меню (доступно аж шесть разных моделей):

Последняя модель “waveshaper” (от англ. “wave” – “волна”, “shape” – “форма”) подразумевает тонкую ручную настройку амплитуды волны насыщения сигнала. Как только вы выбираете waveshaper, вам становятся доступны для настройки следующие параметры амплитуды:

• Drive: Этот параметр не дублирует предыдущее колесико “Drive”, не путайте. Он просто определяет силу воздействия waveshaping-эффекта на сигнал. Поставив его на ноль вы полностью исключаете влияние своих дальнейших установок. При 100%-ом значении изменения в сигнале будут максимальными.
• Curve: Добавляет дополнительные гармоники к сигналу.
• Depth: Контролирует амплитуду синусойдной ряби, которая примешивается к нашей основной амплитуде искажений (следите за изменениями формы волны). В итоге к нашему лекалу искажений добавляется еще “зубцы”, которые
• Lin: Этот параметр работает вместе с Curve и Depth и определяет интенсивность линейных преобразований в амплитуде искажений. Низкие значения делают сатурацию значительно слабее, оставляя, впрочем воздействие более быстрых “зубцов” синусойдной волны параметра “Depth”.
• Damp: сглаживает сигнал в центре амплитуды искажений. Результат накрутки этого параметра – “прерывистость” звука, как будто вы поставили на сигнал супер быстрый noise gate. (Покрутите ручки – услышите сами.)
• Period: определяет плотность синусойдной ряби, которую мы внесли в нашу амплитуду искажений при помощи параметра “Depth”.

Напомню еще раз – все эти параметры доступны только для waveshaper-пресета, и не доступны для остальных настроек сатуратора.

Также настоятельно рекомендую покрутить ручки и все эти параметры самостоятельно для закрепления материала! =)

Фузз(Fuzz)

Фузз — эффект или устройство, искажающее сигнал до полной потери огибающей сигнала.
Фузз часто реализуется с помощью подачи сигнала слишком высокого уровня на вход транзисторного устройства, которое жёстко ограничивает и потому сильно искажает сигнал. В отличие от других искажающих эффектов, фузз повышает и клиппирует сигнал достаточно сильно, таким образом входящий синусоидальный сигнал на выходе будет иметь почти прямоугольную форму, это соответствует классическому тембру фузза. Он создаёт значительно большие искажения и придаёт синтетическое звучание инструменту, в отличие от стандартных дисторшнов или овердрайвов. Звуки фузза как правило, имеют более низкие средние частоты, в отличие от других видов искажателей.

В простейшем варианте схема состоит из двухтранзисторного усилителя с положительной обратной связью — эта схема называется триггер Шмитта. Триггер Шмитта и есть основа фуза. Особенностью схемы является преобразование входного сигнала в прямоугольный выходной. Из всех нелинейных гитарных эффектов, фузз звучит наиболее резко и выразительно. Основной неприятной особенностью является его одноголосность — невозможно играть аккордами и даже двузвучиями. Для многоголосных приставок используют отдельный звукосниматель и канал обработки сигнала на каждую струну. Шестиканальная схема получается очень дорогой, громоздкой и сложной в настройке.

Фузз очень чувствителен к параметрам входного сигнала: помехи и наводки проявляются в виде треска с таким же уровнем, как и полезный сигнал, а искажения формы приводят к потере основного тона на выходе. Положительной стороной эффекта является отсутствие шума в паузе и нечувствительность к помехам низкого уровня.

Flanger, Phaser

Оба эффекта позволяют получить сложный нестационарный сигнал, в результате чего звук гитары становится объемным, «летящим», «воздушным». Ощущение полета при этом создается периодическим изменением амплитудно-частотных характеристик сигнала. Об открытии эффекта «флэнжер» ходят разные легенды. Одна из них гласит, что эффект открыл совершенно случайно в 1958 году известный звукорежиссер и продюсер Ph.Spector. При попытке «удвоить» голос, воспроизводя запись одновременно с двух магнитофонов, и получился этот необычный звук (так как идеальной синхронизации лент добиться было невозможно, обе ленты чуть смещалась по времени друг относительно друга). В современных примочках эффект реализуется путем добавления к исходному сигналу его собственных копий, сдвинутых по времени на величины порядка 1-10 миллисекунд, причем время сдвига непрерывно меняется. Фэйзер, являющийся частным случаем флэнжера, осуществляет смешивание исходного сигнала с копиями, сдвинутыми по фазе. Несмотря на одинаковый механизм работы с флэнжером, эффект, производимый фэйзером, заметно отличается на слух. Флэнжер, фэйзер, а также описанный выше хорус- родственные эффекты, и имеет смысл использовать только какой-нибудь один из них. В цепи эффектов они ставятся после дисторшна, но до дилэя и ревербератора.

Что такое операционный усилитель

Операционный усилитель (ОУ) англ. Operational Amplifier (OpAmp), в народе – операционник, является усилителем постоянного тока (УПТ) с очень большим коэффициентом усиления. Словосочетание «усилитель постоянного тока» не означает, что операционный усилитель может усиливать только постоянный ток. Имеется ввиду, начиная с частоты в ноль Герц, а это и есть постоянный ток.

Термин «операционный» укрепился давно, так как первые образцы ОУ использовались для различных математических операций типа интегрирования, дифференцирования, суммирования и тд. Коэффициент усиления ОУ зависит от его типа, назначения, структуры и может превышать 1 млн!

Обратная связь ОУ

Как я уже упоминал операционные усилители почти всегда используют с обратной связью (ОС). Но что представляет собой обратная связь и для чего она нужна? Попробуем с этим разобраться.

С обратной связью мы сталкиваемся постоянно: когда хотим налить в кружку чая или даже сходить в туалет по малой нужде Когда человек управляет автомобилем или велосипедом то здесь также работает обратная связь. Ведь для того, чтобы ехать легко и непринужденно  мы вынуждены постоянно контролировать управление в зависимости от различных факторов: ситуации на дороге, технического состояния средства передвижения и так далее.

Если на дороге стало скользко ? Ага мы среагировали, сделали коррекцию и дальше двигаемся более осторожно. В операционном усилителе все происходит подобным образом

В операционном усилителе все происходит подобным образом.

Без обратной связи при подаче на вход определенного сигнала на выходе мы всегда получим одно и тоже значение напряжения. Оно будет близко напряжению питания (так как коэффициент усиления очень большой). Мы не контролируем выходной сигнал. Но если часть сигнала с выхода мы отправим обратно на вход то что это даст?

Мы сможем контролировать выходное напряжение. Это управление будет на столько эффективным, что можно просто забыть про коэффициент усиления, операционник  станет послушным и предсказуемым потому что его поведение будет зависеть лишь от обратной связи. Далее я расскажу как можно эффективно управлять выходным сигналом  и как его контролировать, но для этого нам нужно знать некоторые детали.

Положительная обратная связь,  отрицательная обратная связь

Да, в  операционных усилителях применяют обратную связь и очень широко. Но обратная связь   может быть как положительной так и отрицательной. Надо бы разобраться в чем суть.

Положительная обратная связь в операционниках применяется не так широко как отрицательная. Более того положительная обратная связь чаще бывает нежелательным побочным явлением некоторых схем и положительной связи стараются избегать.  Она является нежелательной потому, что эта связь может усиливать искажения в схеме и в итоге привести к нестабильности.

С другой стороны положительная обратная связь не уменьшает коэффициент усиления операционного усилителя что бывает полезно. А нестабильность также находит свое применение в компараторах, которые  используют в АЦП (Аналого-цифровых преобразователях).

А вот отрицательная обратная связь просто создана для операционных усилителей. Несмотря на то, что она способствует некоторому ослаблению коэффициента усиления, она приносит в схему стабильность и управляемость.  В результате схема становится независимой от коэффициента усиления, ее свойства полностью управляются отрицательной обратной связью.

При использовании отрицательной обратной связи операционный усилитель приобретает одно очень полезное свойство. Операционник контролирует состояния своих входов и стремится к тому, потенциалы на его входах были равны. ОУ подстраивает свое выходное напряжение так, чтобы результирующий входной потенциал (разность Вх.1 и Вх.2) был нулевым.

Подавляющая часть схем на операционниках строится с применением отрицательной обратной связи! Так что для того чтобы разобраться как работает отрицательная связь нам нужно рассмотреть схемы включения ОУ.

Сборка схемы

В интернете я нашел схему для этого проекта.

Но делать ее на плате мы не будем, так как сначала ее придется изготовить, а не все умеют травить печатные платы. Эта педаль будет максимально простой. Собирать ее будем на картонке 66*33 мм, она и будет в качестве основной платы. Получится что-то среднее между печатной платой и навесным монтажом. На картонку клеем при помощи ПВА макет проекта. Макет перед этим необходимо распечатать в реальном размере (как на фото).

Далее швейной иголкой я проделал отверстия в картонке под лапки радиодеталей.

Отрезать лапки деталей ни в коем случае нельзя, они будут выступать в качестве дорожек. Теперь вставляем детали в свои места, а с обратной стороны пропаиваем дорожки. Особо много говорить про это не будем, там все интуитивно понятно.

В некоторых местах их длины будет не хватать, поэтому используйте провода. Как здесь:

Когда все будет готово, плата будет иметь следующий вид:

Теперь по схеме, которую я давал ранее, припаиваем кнопку, разъем для батарейки крона и гнезда для джеков.

Места, где возможно замыкание, я проклеил термоклеем.

На этом изготовлении самой схемы завершено.

Buttons

Clicking on the command buttons give the following results:

• Manage gives a dropdown menu enabling you to manage presets for the tool and to see some detail about the tool. For details see Manage presets
• Start Playback starts playback of the effect preview
• Skip Backward skips backward through the effect preview
• Skip Forward skips forward through the effect preview
•  Enable listen to the preview with or without the effect applied
• Apply applies the effect to the selected audio with the current effect settings
• Close closes the dialog
• brings you to the appropriate page in the Manual, this page

The Apply button ignores the setting for Enable and applies the effect to the selected audio regardless of the Enable setting.

Factory presets

The included factory presets are:

• Defaults The factory default setting (Hard Clipping).
• Hard clip -12dB, 80% make-up gain Distortion that peaks at -12 db and then boosts the output level
• Soft clip -12dB, 80% make-up gain Similar to the «Hard clip» preset but with slightly rounded clipping for less aliasing.
• Fuzz Box A clipping effect commonly used with electric guitars.
• Walkie-talkie A heavily distorted effect suggestive of military walkie-talkies. May be used in conjunction with the Filter Curve EQ or Graphic EQ effects for a more authentic walkie-talkie effect.
• Blues drive sustain A soft overdrive effect that raises the volume of quiet sounds.
• Light Crunch Overdrive A medium/strong overdrive effect, reminiscent of high input gain on a guitar amplifier.
• 3rd Harmonic (Perfect Fifth) When applied to a , adds one harmonic that is three times the frequency of the original tone.
• Valve Overdrive A fairly subtle overdrive effect with even harmonics. Even harmonics have frequencies that are even number multiples of the original frequencies.
• 2nd Harmonic (Octave) When applied to a , adds one harmonic that is double the frequency of the original tone (one octave above).
• Gated Expansion Distortion Heavily distorts both high and low level signals, making peaks «crunchy» and quiet parts much quieter.
• Leveller, Light, -70dB noise floor The same as the «Leveller» effect that was shipped in earlier versions of Audacity.
• Leveller, Moderate, -70dB noise floor
• Leveller, Heavy, -70dB noise floor
• Leveller, Heavier, -70dB noise floor
• Leveller, Heaviest, -70dB noise floor
• Full-wave Rectifier (DC blocked) Equivalent to full-wave rectification with a high pass filter to reduce

↑ Итог

Заказчику звук показался слишком ярким, несмотря на мои уверения, что не стоит воспринимать результат моделирования как гарант звука. На выходной записи довольно много шума, скорее всего, тут необходим очень качественный исходный сэмпл. Судя по прослушанному звуку данной педали на YouTube, характер звучания модели схож. Из подводных камней (помимо производительности) я бы поставил под вопрос достоверность SPICE моделей. В схеме этой педали используется ОУ 741, но в модели эта микросхема отказалась работать корректно (на некоторых записях выходной сигнал был просто шумом), так что я использовал ОУ с названием модели LM741.