Przełączanie kanałów we wzmacniaczach gitarowych.
: ndz, 3 lutego 2013, 20:16
Temat do szerszego rozwinięcia przez Szan. Forumowiczów. Proponuję zarówno dyskusję, jak i własne uwagi/doświadczenia. Osoby "początkujące" - najlepiej zadawać konkretne pytania/przykłady, a wspólnymi siłami spróbujemy coś poradzić.
Sprawa "przełączania kanałów" jest wieloaspektowa. Obejmuje zarówno samą "logikę", jak i elementy wykonawcze. Jednym z najistotniejszych celów, branych pod uwagę przy samodzielnym konstruowaniu wzmacniacza gitarowego, jest szybkość przełączania oraz bezstukowość. Te dwa aspekty mogą niekiedy doprowadzić do dyskwalifikacji konkretnych, wydawać by się mogło, doskonałych rozwiązań. Istnieje mnogość sposobów, od najprostszych, po całkiem skomplikowane. Głównymi, powszechnie stosowanymi elementami przełączającymi są małe przekaźniki elektromechaniczne oraz fotorezystory (LDR), te drugie najczęściej zintegrowane w jednej obudowie z oświetlającym go LED-em. Można też przełączać kanały za pomocą tranzystorów polowych FET (nie mosfet - te się za bardzo nie nadają). Fety mogą być "gołe", czyli po prostu tranzystor z trzema "nóżkami" - baza, źródło, dren. Mogą także być zamknięte w scalaku jako optofet (oświetla go LED, podobnie jak fotorezystor). Jeszcze inny element, to scalaki typu CD4066, zawierające podwójne mosfety i obwody sterujące nimi inwersyjnie, ale do układów lampowych są "niewygodne" (bywają wykorzystywane w stomp-boxach). Każdy z wymienionych podzespołów ma swoje wady i zalety. Jedne bardziej nadają się do tego, pozostałe - do czego innego. Wiele zależy od tego, co i gdzie ma być przełączane. Przekaźniki mają praktycznie zerową rezystancję w stanie włączenia i formalnie nieskończoną w stanie wyłączenia. Fety charakteryzują się minimalną rezystancją kilkudziesięciu omów i setkami megaomów wyłączenia. Fotorezystory mają największy, zmienny zakres rezystancji, zarówno w stanie włączenia jak i wyłączenia, charakteryzują się również różną prędkością osiągania minimalnej rezystancji w stanie oświetlenia, jak i powrotu do maksymalnej rezystancji po zaniku oświetlenia. Inne jest też dopuszczalne napięcie pracy wymienionych podzespołów - dla składowej stałej i składowej zmiennej, których przekroczenie może uszkodzić te elementy. Najłatwiejsze w zaimplementowaniu wydają się być fotorezystory LDR. Wymyślenie prostego obwodu zasilającego zintegrowane w LDR-ach LED-y nie jest zadaniem trudnym. W prostych wzmacniaczach dwu, trzykanałowych, wystarczają odpowiednie przełączniki nożne bistabilne on/off, które załączają odpowiedni komplet LED-ów danego kanału, przy jednoczesnym "zgaszeniu" LED-ów kanału nieużywanego. Tu chodzi także o to, że owe LDR-y znajdują się często porozrzucane po np. całej płytce PCB w różnych miejscach, często odległych od siebie - jak na warunki wewnątrz wzmacniacza. Oczywiście ilość LDR-ów rośnie proporcjonalnie do stopnia jego skomplikowania. Takie wirtualne komplety LED-ów wewnątrz fotorezystorów, można zasilać szeregowo lub równolegle - zależnie od posiadanego, dostępnego napięcia. Praktycznym sposobem ich przełączania (tych "kompletów" na dany kanał) jest z kolei zastosowanie pojedynczego przekaźnika elektromechanicznego (niekiedy wystarczy SPDT), którego cewkę włączamy właśnie za pomocą przełącznika nożnego (też np. SPDT). Jedna para styków zasila jedne komplet, druga para - komplet drugi. Upraszcza to dany układ. Niekiedy pomocniczym obwodem obsługującym wiele LDR-ów jest "matryca diodowa" (zwykłe diody typu 4148) - służy ona specyficznemu "rozprowadzeniu" prądu zasilającego LED-y w przypadku b. skomplikowanych sztuczek (vide klasyczny przykład: matryca od MB Dual Rectifier, który to przykład winien być starannie "przestudiowany" przez każdego, początkującego budowniczego). LDR-y zapewniają całkowicie bezstukowe przełączanie nawet najbardziej czułych obwodów (np. siatki sterujące triod kanałów Hi-Gain), niestety, nie gwarantują idealnej separacji tych obwodów ze względu na jednak skończoną wartość ich rezystancji w stanie wyłączenia (nie oświetlony). Jednym ze sposobów radzenia sobie z tym problemem, jest wstawienie LDR-a tłumiącego sygnał we właściwym punkcie kanału aktualnie nieużywanego. Co do fetów - w zasadzie najwygodniej posługiwać się nimi do przełączania elementów C i R w katodach, a więc w obwodach niskonapięciowych (składowa DC i AC niska). Przekaźniki mogą być zastosowane wszędzie tam, gdzie mamy dużo miejsca na PCB i jeszcze więcej cierpliwości przy uruchamianiu obwodu "klampującego", oraz - mniej - "anty pops-owego" (te wszystkie "gasiki"). Z oczywistych powodów, większość przekaźników, które mam na myśli jest odporna na składowe DC i AC, panujące we wzmacniaczu. W zrozumieniu tego, jak to wszystko działa, niezwykle pomocna jest samodzielna analiza gotowych przykładów, zawartych w niezliczonej chyba ilości schematów. Nie za bardzo jest tu sens "sypania" owemi przykłady, skoro za jednym kliknięciem można zassać skolko ugodno. Jednym z najciekawszych do analizy obwodów, jednocześnie b. pouczających, jest IMHO ten z Triampa H&K. Mamy tu nieomal wszystko, o czym napisałem. Oczywiście na początek polecam zdecydowanie prostszy układ przekaźników np. z Marshall JVM. To tak naprawdę temat - rzeka. Nie wspomniałem o sterowaniu "cyfrowym", ale to wykracza poza ramy pytania.
Niech poniższe schematy będą pierwszymi przykładami do tematu:
Sprawa "przełączania kanałów" jest wieloaspektowa. Obejmuje zarówno samą "logikę", jak i elementy wykonawcze. Jednym z najistotniejszych celów, branych pod uwagę przy samodzielnym konstruowaniu wzmacniacza gitarowego, jest szybkość przełączania oraz bezstukowość. Te dwa aspekty mogą niekiedy doprowadzić do dyskwalifikacji konkretnych, wydawać by się mogło, doskonałych rozwiązań. Istnieje mnogość sposobów, od najprostszych, po całkiem skomplikowane. Głównymi, powszechnie stosowanymi elementami przełączającymi są małe przekaźniki elektromechaniczne oraz fotorezystory (LDR), te drugie najczęściej zintegrowane w jednej obudowie z oświetlającym go LED-em. Można też przełączać kanały za pomocą tranzystorów polowych FET (nie mosfet - te się za bardzo nie nadają). Fety mogą być "gołe", czyli po prostu tranzystor z trzema "nóżkami" - baza, źródło, dren. Mogą także być zamknięte w scalaku jako optofet (oświetla go LED, podobnie jak fotorezystor). Jeszcze inny element, to scalaki typu CD4066, zawierające podwójne mosfety i obwody sterujące nimi inwersyjnie, ale do układów lampowych są "niewygodne" (bywają wykorzystywane w stomp-boxach). Każdy z wymienionych podzespołów ma swoje wady i zalety. Jedne bardziej nadają się do tego, pozostałe - do czego innego. Wiele zależy od tego, co i gdzie ma być przełączane. Przekaźniki mają praktycznie zerową rezystancję w stanie włączenia i formalnie nieskończoną w stanie wyłączenia. Fety charakteryzują się minimalną rezystancją kilkudziesięciu omów i setkami megaomów wyłączenia. Fotorezystory mają największy, zmienny zakres rezystancji, zarówno w stanie włączenia jak i wyłączenia, charakteryzują się również różną prędkością osiągania minimalnej rezystancji w stanie oświetlenia, jak i powrotu do maksymalnej rezystancji po zaniku oświetlenia. Inne jest też dopuszczalne napięcie pracy wymienionych podzespołów - dla składowej stałej i składowej zmiennej, których przekroczenie może uszkodzić te elementy. Najłatwiejsze w zaimplementowaniu wydają się być fotorezystory LDR. Wymyślenie prostego obwodu zasilającego zintegrowane w LDR-ach LED-y nie jest zadaniem trudnym. W prostych wzmacniaczach dwu, trzykanałowych, wystarczają odpowiednie przełączniki nożne bistabilne on/off, które załączają odpowiedni komplet LED-ów danego kanału, przy jednoczesnym "zgaszeniu" LED-ów kanału nieużywanego. Tu chodzi także o to, że owe LDR-y znajdują się często porozrzucane po np. całej płytce PCB w różnych miejscach, często odległych od siebie - jak na warunki wewnątrz wzmacniacza. Oczywiście ilość LDR-ów rośnie proporcjonalnie do stopnia jego skomplikowania. Takie wirtualne komplety LED-ów wewnątrz fotorezystorów, można zasilać szeregowo lub równolegle - zależnie od posiadanego, dostępnego napięcia. Praktycznym sposobem ich przełączania (tych "kompletów" na dany kanał) jest z kolei zastosowanie pojedynczego przekaźnika elektromechanicznego (niekiedy wystarczy SPDT), którego cewkę włączamy właśnie za pomocą przełącznika nożnego (też np. SPDT). Jedna para styków zasila jedne komplet, druga para - komplet drugi. Upraszcza to dany układ. Niekiedy pomocniczym obwodem obsługującym wiele LDR-ów jest "matryca diodowa" (zwykłe diody typu 4148) - służy ona specyficznemu "rozprowadzeniu" prądu zasilającego LED-y w przypadku b. skomplikowanych sztuczek (vide klasyczny przykład: matryca od MB Dual Rectifier, który to przykład winien być starannie "przestudiowany" przez każdego, początkującego budowniczego). LDR-y zapewniają całkowicie bezstukowe przełączanie nawet najbardziej czułych obwodów (np. siatki sterujące triod kanałów Hi-Gain), niestety, nie gwarantują idealnej separacji tych obwodów ze względu na jednak skończoną wartość ich rezystancji w stanie wyłączenia (nie oświetlony). Jednym ze sposobów radzenia sobie z tym problemem, jest wstawienie LDR-a tłumiącego sygnał we właściwym punkcie kanału aktualnie nieużywanego. Co do fetów - w zasadzie najwygodniej posługiwać się nimi do przełączania elementów C i R w katodach, a więc w obwodach niskonapięciowych (składowa DC i AC niska). Przekaźniki mogą być zastosowane wszędzie tam, gdzie mamy dużo miejsca na PCB i jeszcze więcej cierpliwości przy uruchamianiu obwodu "klampującego", oraz - mniej - "anty pops-owego" (te wszystkie "gasiki"). Z oczywistych powodów, większość przekaźników, które mam na myśli jest odporna na składowe DC i AC, panujące we wzmacniaczu. W zrozumieniu tego, jak to wszystko działa, niezwykle pomocna jest samodzielna analiza gotowych przykładów, zawartych w niezliczonej chyba ilości schematów. Nie za bardzo jest tu sens "sypania" owemi przykłady, skoro za jednym kliknięciem można zassać skolko ugodno. Jednym z najciekawszych do analizy obwodów, jednocześnie b. pouczających, jest IMHO ten z Triampa H&K. Mamy tu nieomal wszystko, o czym napisałem. Oczywiście na początek polecam zdecydowanie prostszy układ przekaźników np. z Marshall JVM. To tak naprawdę temat - rzeka. Nie wspomniałem o sterowaniu "cyfrowym", ale to wykracza poza ramy pytania.
Niech poniższe schematy będą pierwszymi przykładami do tematu: