СОЛИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОГИТАРА С ОРГАННЫМИ ТЕМБРАМИ

December 5, 2011 by admin Комментировать »

В. Клейменов

Гитара для сольного исполнения достаточно сложна и обычно дополнительно оснащена механическим вибратором, устройством регулировки высоты и длины струны, педалью для глушения звука. Наличие дополнительных устройств повышает исполнительские возможности гитары. Однако звук обычной акустической гитары очень слабый, что особенно заметаю при игре на открытых эстрадах. Усиление же звука с помощью микрофона, усилителя и акустических систем связано с большими трудностями из-за высокого уровня акустических помех. Адапте- ризация превращает гитару в электрическую, но при этом звук ее отличается от звука акустической гитары. Объясняется это тем, что в акустической гитаре все колебания струны (продольные, поперечные, круговые) превращаются в звук, который содержит основной тон и ряд обертонов. Глубина и сочность тембра звучания струны определяются отношением амплитуды основного тона к амплитуде обертонов.

В электрической же гитаре в звук превращаются только поперечные колебания струны, которые предварительно преобразуются звукоснимателями в электрическое напряжение. В различных точках по длине струны отношение амплитуды основного тона поперечных колебаний к амплитуде обертонов различное,

Рис. 1. Структурная схема электрогитары:

I, 2 — звукосниматели; 3—7 — формантные фильтры; 8 — усилитель; 9 — сумматор сигналов; 10 — пороговый импульсный элемент; 11 — умножитель частоты; 12, 14 — делители частоты; 13 — выделитель огибающей; 1.4 – оптронная педаль; 16—18 — ключи: 19—21 — формантные фильтры; 22 — мостовой регулятор тембра

поэтому в электрической гитаре устанавливают несколько звукоснимателей (два, три и т. д.), которые располагают между концом грифа и нижним порожком.

Звукосниматель, расположенный у конца грифа, где амплитуда обертонов наименьшая, лучше воспроизводит основной тон. Звукосниматель, расположенный у нижнего порожка, где амплитуда основного тона меньше, лучше воспроизводит обертоны. Таким’образом, в сигналах, снимаемых с любого звукоснимателя, содержатся как основной тон, так и обертоны, и эти сигналы отличаются только отношением амплитуды основного тона к амплитуде обертонов в зависимости от места установки звукоснимателя.

В описываемой солирующей электрогитаре (рис. 1) получают два тембра со звукоснимателя, установленного у нижнего порожка, и три тембра со звукоснимателя, установленного у конца грифа. Частотный спектр сигнала, снимаемого со звукоснимателя, установленного у конца грифа, можно преобразовать для получения органных тембров и выделения звука на октаву выше, на октаву ниже и звука второго голоса. С помощью сумматора на выходе электрогитары получают один из преобразованных тембров или их сумму.

В состав гитары входит оптронная педаль для создания эффекта «вау-вау».

Выходной сигнал электрогитары 100 мВ. Соотношение сигнал/шум не менее 55 дБ.

Питается электрогитара от сети 127/220 В через встроенный выпрямитель с автоматическим переключателем напряжения сети; потребляемая мощность не более 10 В «А.

Выходы звукоснимателей через пассивные полосовые фильтры 3—7 соединены с первым входом сумматора. Подключение различных фильтров (выключателями В1—В5) позволяет получить желаемый тембр звучания электрогитары.

Органные тембры достигаются введением элемента, обладающего порогом срабатывания или зоной нечувствительности. Преобразователь органных тембров содержит усилитель 8 и пороговый импульсный элемент 10. На выходе импульсного элемента выходное напряжение имеет крутые фронты и содержит очень большое число нечетных гармоник, причем отношение амплитуды основного тона к амплитудам высших гармоник не зависит от амплитуды колебания струны гитары. Это придает звучанию электрогитары своеобразный органный тембр.

Преобразователь спектра содержит умножитель 11 и делитель 12 частоты; выделитель огибающей 13, ключи 16—18 и фор- мантные фильтры 19—21. Вход преобразователя спектра подключен к выходу преобразователя органных тембров. С помощью ключей выходы делителя, умножителя и преобразователя органных тембров через формантные фильтры 19—21 и мостовой регулятор тембра 22 автоматически подключаются ко входу сумматора. В формантных фильтрах происходит преобразование прямоугольной формы выходного сигнала в пилообразную.

Система автоматического переключения содержит выделитель огибающей 13 и делитель частоты 14. Сигнал на выходе выделителя огибающей появляется всегда в момент удара по струне электрогитары. Выход выделителя огибающей с помощью выключателей В7—В9 соединяется с одним из входов ключей, чем достигается задержка начального времени включения одного из преобразователей спектра.

Делитель 14 используется для формирования сигнала второго голоса звучания. Делитель подключен к выходу выделителя огибающей и управляет работой ключа 16. Делитель срабатывает каждый раз, когда на выходе выделителя огибающей появляется сигнал. Так как одновременно с сигналом основного тона электрогитары можно воспроизвести сигнал на октаву ниже или выше, то происходит расширение частотного спектра звука. В результате смешивания сигналов обычных тембров с преобразованными сигналами создается впечатление звучания двух раздельных инструментов. Для усиления эффекта сигнал с выхода электрогитары поступает на вход оптронной педали 15 для получения эффекта «вау-вау».

Принципиальная схема электрогитары приведена на рис. 2. Фильтры верхних частот C7R16 и C10R17 (СЮ—0,01) уменьшают

Рис. 2. Принципиальная схема электрогитары

амплитуду основного тона сигнала, поступающего со звукоснимателей Зс / и Зс2. Фильтр нижних частот R11C9R16 (5) уменьшает амплитуду обертонов по отношению к амплитуде основного тона в сигнале звукоснимателя Зс/. Цепочка R10C8 (6) сглаживает частотную характеристику звукоснимателя Зс /. Сигнал со звукоснимателя Зс/ через цепочку R9C6 поступает на вход трехкаскадного усилителя (8), выполненного на транзисторах Т2—Т4. Глубину отрицательной обратной связи транзистора ТЗ и коэффициент усиления всего усилителя регулируют резистором R5. На коллекторе Т2 сигнал со звукоснимателя ограничивается по амплитуде, чем достигается так называемый «фас- . эффект».

С коллектора транзистора Т2 сигнал поступает на вход инвертора MCla (10), выполненного на базе элемента «2//—НЕ». Рабочий уровень микросхем серии К217 0,3—0,7В. За счет этого происходит отсечка сигналов с амплитудой, меньшей, чем рабочий уровень. Эпюры напряжения в отдельных точках изображены на рис. 3. К выходу инвертора MCla подключен триггер

Рис. 3. Эпюры напряжения в отдельных точках электрогитары

МС2, позволяющий получить сигнал на октаву ниже. К выходу инвертора МС16 подключен умножитель частоты, выполненный на микросхемах МСЗ и МС4. Умножение частоты производится путем суммирования двух сигналов, начало одного из которых сдвинуто во времени. Задержка сигналов происходит в интегрирующей цепочке ДШ12С12, постоянная времени которой выбрана такой, что на частоте 1 кГц запаздывание равно половине периода.

При ударе по струнам сигналы на выходах умножителя частоты (элемент МС4в), преобразователя органных тембров (МС16) и триггера МС2 имеют очень крутой фронт, приводящий порой даже к болевым ощущениям при прослушивании звука. Поэтому сигналы коммутируются при помощи ключей на микросхемах МС7 и МСбв. Включение ключей производится сигналом,

Рис. 4. Принципиальная схема оптронной педали

поступающим с узла выделения огибающей, выполненного на транзисторе Т5 и инверторах МСба и МС66. В исходном состоянии транзистор Т5 открыт, конденсатор С13 заряжен. В момент удара по струнам на выходе инвертора МС16 напряжение низкое, и конденсатор С13 разряжается через диод Д2 и выход элемента МС16. Напряжение на коллекторе транзистора Т5 растет, и высокий потенциал с выхода инвертора МСбб через переключатель В7, В8 или В9 подается на ключи МС7а, МС76 или МСбв, представляющие собой элементы «И-НЕ». При открывании ключа сигнал с преобразователей спектра проходит на соответствующие формантные фильтры R25C18R26, R27C19R29 или R30C20R31. В последних сигнал прямоугольной формы преобразуется в пилообразный сигнал.

Триггер МС5 служит для выделения второго голоса. Каждый раз после удара по струне триггер переключается. Выходной сигнал триггера подается на один из входов ключа МС7а. В зависимости от такта удара по струне на выходе МС7а появляется либо сигнал на октаву выше, либо сигнал основного тона, что создает эффект исполнения вторым голосом.

Резисторы R28f R32 и R33 позволяют просуммировать пилообразные выходные напряжения с формантных фильтров на мостовом регуляторе тембра, образованного резисторами R34, R36 и конденсаторами С21 и С22. Регулятор тембра R35 связан со входом сумматора.

Сумматор выходных сигналов выполнен на двух эмиттерных повторителях на транзисторах Тб и Т7. Сигнал с регулятора тембра подается ла базу транзистора 77. На базу транзистора Т6 поступает суммарный сигнал со звукоснимателей и с выхода усилителя. С резистора R23 сигнал поступает на оптронную педаль.

На транзисторе 77 выполнен стабилизатор напряжения + 3 В. Питание на него подается с источника, помещенного в оптронную «вау-педаль» (рис. 4).

Использование оптронного принципа создания эффекта «вау- вау» позволило снизить шумы и трески, обычные для педалей с регулировкой тембра переменными резисторами. Основными частями педали являются оптрон (лампа J11 и фоторезистор R3), входящий в активный фильтр на транзисторе Т2. При нажатии на педаль между лампой J11 и фоторезистором R3 перемещается непрозрачный экран.

Тембр выходного сигнала определяется параметрами двойного Т-моста, образованного конденсаторами С4, С5, С7 и резисторами R3, R4. При увеличении светового потока изменяется проводимость фоторезистора R3, что приводит к увеличению квазирезонансной частоты Т-моста с 1 —1,5 кГц до 3—4 кГц. Фоторезистор R8 компенсирует субъективное ощущение снижения громкости при изменении частоты настройки Т-моста.

Элементы Р1, Д5, R2 и С2 служат для автоматического переключения обмотки трансформатора Тр1 в зависимости от напряжения сети.

Детали и элементы. В качестве переключателей В1—В10 используются тумблеры ПДМ-1-1. Переменные резисторы СП-0,4. Конденсаторы БМ, КДК, К-78. Электролитические конденсаторы К50-6 и К53-7. Резисторы УЛМ или ОМЛТ-0,125.

Звукосниматели электромагнитные с сопротивлением обмотки 4 кОм. Трансформатор намотан на Ш-образном магнитопро- воде сечением 1,5 см2, Сетевая обмотка содержит 3200 + 2300 витков провода ПЭВ-2 0,12, вторичная — 300 витков провода ПЭВ-2 0,3.

Фоторезисторы R3—СФ2-1 и R8—ФСК-76. Лампа JI1 рассчитана на напряжение 13,5 В. Микросхемы серии К217 могут быть заменены микросхемами серий К133, К155. При такой замене стабилизатор напряжения 3 В не нужен.

Детали электронной части гитары располагают на плате, которую помещают в соответствующий вырез в корпусе электрогитары. Для уменьшения наводок все соединения между платой, переменными резисторами, переключателями и выходным разъемом выполняют тонким экранированным проводом МГТФ. Отсеки размещения основных узлов электрогитары экранируются с помощью медной фольги. Экраны пропаивают и соединяют с общей точкой.

Педаль собрана в прямоугольном корпусе размером 170Х X70x50 мм. Экран представляет собой непрозрачную металлическую пластину, укрепленную на кронштейне; при нажатии она перемещается между фоторезисторами R3, R8 и лампой JI1. Расстояние между фоторезисторами R3, R8 и лампой J11 около 8 мм. Экран расположен посередине.

Налаживание преобразователя спектра начинают с усилителя. Для этого отсоединяют конденсатор С6 от резистора R9 и подают сигнал с генератора НЧ напряжением 0,5—1 мВ и частотой 1 кГц. Подбором резистора R3 добиваются симметричного ограничения выходного сигнала. При этом напряжение на коллекторе Т2 должно быть около 3—3,5 В. Транзистор Т4 следует подобрать с малым уровнем собственных шумов. После настройки усилителя проверяют форму сигнала на выходе элементов MCla и МС16. Она должна иметь вид прямоугольников с равной скважностью.

Налаживание умножителя частоты сводится к подбору постоянной времени цепи R12C12. Сопротивление резистора R12 не следует увеличивать больше 1,5 кОм. Емкость конденсатора С13 подбирают такой, чтобы смещение сигнала в точке е по отношению к сигналу в точке д на частоте 1 кГц составляло половину периода колебаний. Если осциллограф подключить к выходу элемента МС4в, то на экране должны появиться импульсы удвоенной частоты. Для настройки устройства выделения огибающей диод Д2 отсоединяют от точки и. Вместо резистора R13 включают переменный резистор сопротивлением 100 кОм. Вольтметр подключают к коллектору транзистора Т5 и, изменяя сопротивление переменного резистора, устанавливают напряжение на коллекторе транзистора Т5 около 0,5—0,7 В. После этого впаивают постоянный резистор измеренного номинала. Разомкнутую цепь диода Д2 восстанавливают. Если при игре на электрогитаре в момент удара по струне прослушиваются щелчки, то следует увеличить емкость конденсатора С13.

Формантные фильтры следует настроить на желаемый тембр звучания. Делители частоты обычно не требуют налаживания.

При налаживании сумматора конденсаторы С15 и С17 отсоединяют от баз транзисторов Т6 и Т7. Осциллограф подключают к резистору R23. Подавая с генератора НЧ через конденсатор емкостью 10—30 мкФ сигнал напряжением 0,15—0,2 В, проверяют форму выходного сигнала. Если имеются искажения, то необходимо подобрать резисторы R21 и R24, поочередно подавая сигнал на базы транзисторов Т6 и Т7.

Налаживание педали начинают с подбора резистора R9, которым устанавливают необходимый коэффициент усиления транзистора Т2. С помощью резистора R4 корректируют частоту Т-моста. При окончательной настройке «вау-педали» уровень выходного сигнала устанавливают равным входному.

Автоматический переключатель сети настраивают подбором резистора R2. Для этого трансформатор Тр1 отсоединяют от контактов реле Р1. С помощью автотрансформатора устанавливают напряжение сети около 180 В и подбирают резистор R2 так, чтобы реле Р1 срабатывало.

Источник: Лучшие конструкции 27-й выставки творчества радиолюбителей. Сборник. М., ДОСААФ, 1977. 287 с. с ил. На конц. пол.: сост. А. В. Гороховский.

1 комментарий

  1. Николай says:

    В каком журнале и номере была опубликована эта схема? Как можно заменить микросхему К217ТК1А на серию 176 или 555ТМ?

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты