Эхо для гитары своими руками

Добавил пользователь Cypher
Обновлено: 02.09.2024

И дея очень простая – берём пару проверенных схем олдскульных примочек, сделанных для игры в ламповый комбо, и дооснащаем их системой дополнительных повторителей и фильтров. Таким образом, делаем их универсальными и пригодными для игры на любой гитаре, не только в комбо, но и в линию.

Первым был уже известный Krank Distortus Maximus. Я сделал к нему следующий мод:

Эта микросхема выполняет роль нелинейного элемента (лампы): даёт большое усиление, перегружается по питанию и обеспечивает кучу нужных нам нелинейных искажений. Цифру и букву в названии микросхемы можно брать любую, на звук существенно влиять не будет. Корпус лучше DIP-8, так удобнее паять.

Поэтому для простоты можно уменьшить его ещё раза в три-четыре, и взять с линейной характеристикой, как я и поступил.

Итак, пусть R11=47 кОм. Я пересчитывал все частоты среза на листе бумаги и в программе Tonestack Calculator. АЧХ искомого фильтра и моего абсолютно одинаковые, ничего не изменилось.

После темброблока идёт фильтр высоких частот. Я взял за основу AMZ Speakersim и уменьшил номиналы резисторов с 12 до 10 кОм, чтобы подвинуть частоту среза с 3,5 до 3,9 кГц.

Первый операционный усилитель выполняет роль простого повторителя между пассивным темброблоком и фильтром, идущим далее.

С точки зрения схемотехники этот фильтр имеет второй порядок, хоть в нём и три конденсатора (потому что между первой и второй RC-цепочкой нет отдельного повторителя). Поэтому я поставил две дополнительные RC-цепочки.

Собрал всё на макетной плате. Вот фото оригинального Krank Distortus и того, что получилось у меня.

Это первая педаль, звук которой меня устраивает, и в которой не захотелось ничего переделывать. Записывать звук с домашнего кабинета мне нечем. Можно было бы воспользоваться специальным плагином для записи электрогитары, но нас ведь интересует звук без обработки, в линию; поэтому просто выложу ссылку на звучание оригинала через комбо:

Ibanez Tube Screamer Mod

Пока я баловался вечерами с вышеперечисленными примочками, продалась моя электрогитара. Зато я стал обладателем акустической гитары Morris W20 (как на фото в части III) и звукоснимателя Skysonic T903 к ней, вот такого:

По этой причине следующей задумкой стал предварительный усилитель с двумя раздельными каналами – чистым акустическим (с регулировками ВЧ/НЧ/СЧ)и перегруженным, с регулировкой Tone. Хотелось предварительный усилитель для фингерстайла, как в этом видео:

Слушайте Сотворю тебе мир — Воскресение на Яндекс.Музыке

Мне захотелось также.

За основу для чистого канала взял фильтр под названием Tone Mender. Для перегруженного канала за основу взял Ibanez Tube Screamer TS-9, а точнее, его клон. Я оставил саму идею (форму АЧХ), но собрал всё на операционных усилителях и доработал фильтры на входе и выходе.

Вот, что у меня получилось:

Перегруженный канал – доработанный Ibanez Tube Screamer. На входе повторитель. За ним ФНЧ (смотрим на R16 и конденсатор С12) с частотой среза 2,4 кГц. На втором операционном усилителе собран ФВЧ, дающий подъём АЧХ до 740 Гц. ФНЧ и ФВЧ, включённые последовательно, дают нам полосовой фильтр средних частот. Чуть меньше песка в звуке, возможность подключения акустической гитары. На этом же, втором ОУ происходит ограничение сигнала по амплитуде.

Асимметрия отрицательной и положительной полуволн даёт разное количество диодов в верхнем и нижнем плече отрицательной обратной связи. Конденсатор даёт плавно скруглённые углы и небольшой скос основания трапеции (теоретически он имеет форму экспоненты). Да здравствуют чётные гармоники!

После ограничителя идёт выходной темброблок. Он собран на операционном усилителе (IC2b).

По смыслу это тоже ФНЧ первого порядка (кто бы мог подумать?), только его частота среза может перестраиваться потенциометром Tone A20k примерно от 700 Гц, до 3,8 кГц.

У оригинальной схемы есть проблема: если Тоne убавить, звук получается приятный, но мутноватый, неяркий. Если чуть прибавить – становится много песка в звуке, целый песчаный карьер. Фильтра первого порядка не хватает, чтобы в достаточной степени погасить нежелательные верхние частоты. По этой причине я добавил конденсаторы С13, С14, С15 по 33 нФ. Они образуют с соответствующими резисторами 1кОм дополнительные RC-фильтры.

Всё это я тоже собрал на макетной плате. Перегруз собирал на микросхеме TL074 – это четыре ОУ в одном корпусе и никаких отдельных транзисторов. Получилось очень компактно. После многочисленных проб и переделок, упаковал плату в корпус от пульта сварочного автомата. Корпус, правда, огромный, зато винтажно.

При такой схеме у готового предусилителя должно получиться семь потенциометров и две кнопки байпасса (отдельная на каждый канал), но мне стало лень. И так огромное количество крутилок, отверстий и проводов. Решил упростить монтаж. Преамп для чистого канала у меня включен постоянно, поэтому отдельный байпасс для него делать не стал, собрал всё напрямую.

Регулятор громкости Level чистого канала заменил резистором на 100 кОм. Снаружи корпуса остались только крутилки темброблоков и гейн – лень было сверлить корпус.

Получилось вот так:

В завершение хочу сказать: обе описанные примочки можно подключать в комбо, также как и обычные педали. Подобным образом можно доработать любую аналоговую схему гитарных эффектов. Сделанные мной доработки добавляют им универсальности и снижают требования к характеристикам музыкального инструмента, оконечного усилителя и акустической системы.

Список использованных источников:

21.10.2018, Юрий
Krank DM:Если звучит недостаточно жёстко, тоже уменьшаем "синие конденсаторы" С10=330пФ 4n7(в фильтре)-> 3.3нФ С12=нФ. Ibanez(темброблок): 500K Treble можно заменить на 220k, как в оригинальном Tone-Stack "Marshall" всем удачи))

Предварительный микрофонный усилитель на ОУ C4558 с эхо эффектом и реверберацией (повторением) на звуковом процессоре PT2399. Идеально подходит для обработки звука от динамического микрофона для радиолюбительского трансивера, гитары, домашнего кинотеатра, караоке на базе любого усилителя звука с линейным входом и пр. (ДОБАВЛЕН УСИЛИТЕЛЬ С ОДНОПОЛЯРНЫМ ПИТАНИЕМ)

Микрофонный усилитель позволяет регулировать глубину эффектов "эхо" и "реверберация", а также уровень выходного сигнала. Схема построена на базе специализированного звукового процессора РТ2399 с микрофонным усилителем на быстродействующем операционном усилителе С4558 или TL072 с двухполярным питанием. Можно применить более дешёвую LM358, но качество звука при этом значительно ухудшится. Для подключения микрофона или гитары на плате предусмотрено гнездо для "джека" 6,3 мм. Все конденсаторы в цепях формирования звукового сигнала высококачественные плёночные или полипропиленовые.

Данное устройство станет "игрушкой" в руках радиолюбителя. С его помощью можно из надоевшего всем в эфире плоского сигнала, получить красочную и объёмную модуляцию - главное не переборщить!

Если подключить устройство к линейному входу усилителя, музыкального центра, магнитофона и пр., то можно лёгким движением руки самостоятельно сделать систему "караоке" для отдыха на выходных с баночкой пива ;-)

Гитаристам можно даже не рассказывать, что произойдёт если гитару к усилителю подключить через этот усилитель - получим очень красивое и объёмное звучание.

Предварительный усилитель имеет следующие потенциометры для регулировки:

VOLUME – как следует из названия, этот переменный резистор регулирует уровень громкости. Он установлен на выходе первого операционного усилителя перед входом в РТ2399.

DELAY – этот переменный резистор определяет время, необходимое для возникновения эхо и может быть измерено в миллисекундах.

ECHO – этот резистор регулирует количество задержанного звука, смешиваемого с исходным.

ВНИМАНИЕ! Оси трёх резисторов и микрофонного гнезда находятся на одной линии, и расположены на плате таким образом, что плата может быть закреплена непосредственно на передней панели устройства при помощи гаек самих переменных резисторов и микрофонного гнезда! Расстояние по центрам резисторов 25,4 мм, от резистора VOLUME до центра микрофонного гнезда 30 мм.

Собрать устройство самому очень просто! Для этого необходимо заказать набор КАР-0101 и вооружиться паяльником, припоем и канифолью.

Наименования и номиналы всех деталей нанесены прямо на плате, поэтому на схему можно даже не смотреть ;-)!

1) Впаиваем резисторы, стабилитрон и две перемычки

2) Впаиваем конденсаторы (электролитические конденсаторы с соблюдением полярности), клеммники и переменные резисторы.

3) При помощи острого ножа, надфиля или наждачной шкурки тщательно зачищаем выводы микрофонного гнезда и лудим его выводы.

4) Запаиваем микрофонное гнездо в плату.

5) Чуть не забыл про микросхемы! Их тоже припаиваем с учётом расположения "ключа" на корпусе микросхемы и на плате. Будьте внимательны, не перепутайте! Иначе микросхемы выйдут из строя при первом же включении.

6) Одеваем ручки на валы переменных резисторов.

7) Производим визуальный осмотр платы (можно под лупу) со стороны печатных проводников, если замыканий между дорожками нет, то всё ОК!

8) Подключаем выход предварительного усилителя к усилителю мощности, к клеммнику подачи питания подсоединяем двухполярный источник питания и включаем его в сеть.

9) Задымиться ничего не должно! Устанавливаем все регуляторы против часовой стрелки до упора и втыкаем джек микрофона в гнездо на плате.

10) Добавляем усиление регулятором VOLUME, говорим в микрофон и УРА! слышим свой голос в колонках.

11) Поворачивая ручку резистора ECHO по часовой стрелке, регулируем глубину эффекта "эхо", а поворотом ручки резистора "DELAY" устанавливаем степень реверберации.

ВНИМАНИЕ! Подключать выход предварительного усилителя ко входу усилителя мощности нужно только экранированным кабелем.

Краткое описание, комплектация и схема здесь >>>

ВНИМАНИЕ! Соблюдайте полярность при подключении питания! Питание двухполярное!

Стоимость собранного и проверенного усилителя: 240 грн.

Стоимость набора для сборки усилителя: 190 грн.

Стоимость печатной платы 100х46 мм с маской и маркировкой: 80 грн.

Цвет ручек и клеммников может отличаться от приведенныъх на фотографиях ;-)

NEW! По просьбе покупателей изготовлен п редварительный микрофонный усилитель на ОУ C4558 с эхо эффектом и реверберацией (повторением) на звуковом процессоре PT2399 с однополярным питанием 8. 15В. Потребляемый ток 20. 25 мА.

Много писать не буду, т.к. конструкция и принцип работы полностью аналогичны усилителю с двухполярным питанием. Назначение переменных резисторов тоже самое: "эхо", "реверберация", "усиление". Установлено гнездо для штеккеров типа "джек" 6,3 мм. В данной версии платы возможно подключение электретного микрофона. Питание на микрофон подаётся установкой джампера J1 на печатной плате (схема здесь).

Краткое описание, комплектация и схема здесь >>>

ВНИМАНИЕ! Соблюдайте полярность при подключении питания!

Стоимость собранного и проверенного усилителя: 240 грн.

Стоимость набора для сборки усилителя: 190 грн.

Стоимость печатной платы 100х46 мм с маской и маркировкой: 80 грн.

Цвет ручек и клеммников может отличаться от приведенных на фотографиях ;-)

Электрогитара давно стала неотъемлемым атрибутом едва ли не каждой музыкальной группы. Вместе с тем, активное развитие получил и рынок устройств, основной функцией которых является обработка гитарного звука. Как Вы могли догадаться, речь в статье пойдёт о гитарных эффектах.

В статье присутствует описание некоторых гитарных эффектов, а также свод полученного нами при разработке гитарного процессора ~~горького~~ опыта. Кстати, гитарный процессор мы разрабатывали в качестве курсового проекта в университете.

Что такое гитарные эффекты? Для чего они нужны? Пусть следующее видео ответит за нас:

Звуковые эффекты

Ниже приведена классификация эффектов в зависимости от особенностей их реализации:

1) Фильтры – ФНЧ, ФВЧ, полосовой фильтр, эквалайзер
2) Параметрические фильтры – wah-wah (квакушка), фейзер
3) Эффекты над линией задержки – vibrato, flanger, chorus, echo
4) Модуляторы – tremolo, vibrato
5) Нелинейные эффекты – overdrive, distortion, fuzz
6) Пространственные эффекты – reverb

Фильтры

Фильтры, по определению, удаляют часть спектра выше или ниже частоты среза. Для многих ситуаций это слишком грубое вмешательство.
Эквалайзер, с другой стороны, усиливает или ослабляет определенные частотные полосы, не меняя остаток спектра. Эквалайзеры строятся на сериях shelving- и peak-фильтров.

Параметрические фильтры

Некоротые эффекты можно реализовать, меняя параметры простых фильтров с течением времени.

Эффекты над линией задержки

Эффекты, которые не сохраняют результат своей работы в линию задержки (т. е. там содержится только чистый входной сигнал) описываются фильтрами с конечной импульсной характеристикой. Эффекты, изменяющие линию задержки, описываются фильтрами с бесконечной импульсной характеристикой.

Модуляция

Модуляция – это процесс, при котором параметры синусоидального сигнала (амплитуда, частота и фаза) меняются на основе аудиосигнала.
Амплитудная модуляция определяется как y(n) = (1 + a LFO(n)) x(n), где а – глубина модуляции, число от 0 до 1.

Нелинейные эффекты

Суть нелинейных эффектов сводится к внедрению в звук новых гармоник. Нелинейная обработка звука позволяет, к примеру, ослабить громкие участки, чтобы последующая аппаратура не вносила нежелательных искажений (или чтобы не разбудить соседей при просмотре фильма); усилить тихие участки, делая звук более насыщенным.

Однако, такие фильтры не входят в рамки статьи, поэтому в этом разделе мы сосредоточимся на линейке из трех схожих, очень гитарных, очень эффектных эффектов – overdrive, distortion, fuzz. По сути, это один эффект с разной силой и разными целями.

Овердрайв Вы могли услышать в начале статьи. Как звучит его старший брат, король металла – дисторшн, можно узнать под спойлером.

Реализция этого эффекта проста, и в то же время полна хитростей, что делает создание хорошего дисторшна своего рода искусством. В основе эффекта лежит простая идея – звуки слишком высокой амплитуды должны быть обрезаны. Поначалу это был нежелательный эффект от выхода электронных компонентов в нелинейные режимы работы, но со временем музыканты начали использовать это в своих интересах.

Аппаратная реализация: теория

В общем случае архитектуру гитарного процессора можно изобразить так:

Гитарный процессор – это цифровое устроство. Это значит, что входящий аналоговый сигнал (звук) должен быть преобразован в цифровой сигнал. Этим занимается специальная микросхема ADC. После обработки необходимо вернуть сигналу аналоговую форму. Этим занимается DAC. DAC и ADC могут быть выполнены в одной микросхеме – в таком случае это называется Codec. Ко всем трем микросхемам предъявляются, очевидно, одинаковые требования:

Частота дискретизации: 44,1 кГц или 48 кГц. Это следует из теоремы Котельникова и того факта, что при работе со звуком нас интересуют частоты от 20 Гц до 20 кГц. Существуют кодеки для работы со звуком и частотой дискретизации 96 кГц и 192 кГц. Их тоже можно использовать, но они создают повышенную вычислительную нагрузку на DSP, что нежелательно, если разработчик хочет обойтись бюджетными компонентами. Меньшая частота дискретизации будет вырезать из сигнала ощущаемые человеком гармоники, искажая сигнал.
Битность: 24 бита. Таков, по наблюдениям, стандарт для звуковых кодеков. Слишком низкая битность вырезает полезную информацию. Слишком высокая битность бесполезна, если речь идет не о прецезионном или малошумящем устройстве. В противном случае в младшие биты цифрового сигнала будет попадать один лишь шум.

Несложные вычисления показывают, что при частоте дискретизации 48 кГц, у обработчика есть 21 микросекунда на выборку.
Если кодек не встроен в обработчик, то к кодеку придется подключаться по одному из общепринятых протоколов. Чаще всего это протоколы SPI или I2C. Шины SPI и I2C – последовательные, передают по биту за такт. Это означает, что частота работы ввода-вывода должен быть в хотя бы в 24 раза выше частоты дискретизации АЦП. Для 48 кГц это как минимум 1,152 МГц.

Типичное соединение по SPI

Как показывает практика, микроконтроллеры с обработкой звука в реальном времени не справляются. Здесь на помощь приходят специализированные процессоры, называющиеся DSP (digital signal processor). Как и в случае с кодеками, сущесвтуют DSP общего назначения и специализированные DSP.

Предоставляют гарантированное количество инструкций на выборку. Как правило, пользователю дается от 256 до 6000 инструкций. Эта простая гарантия удовлетворяет два требования к обработчику, указанные выше.
Низкая стоимость – до $30.
Простая установка на плату.
Не программирование, а цирк какой-то. DSP строятся по отличным от х86 и ARM архитектурам – часто это VLIW. Архитектура звукового DSP может быть настолько другой, что написание компилятора С теряет всякий смысл. Поэтому здесь часто в ходу использование ассемблера или языков графического программирования.
Скорее всего нет интерфейса для внешнего RAM.

Типичная прошивка DSP семейства ADAU.

Аппаратная реализация: практика

Перейдем теперь к схеме конкретной реализации гитарного процессора:

Проект состоит из трех основных блоков – FreeDSP, Arduino, LCD. Здесь сразу же стоит сделать важное замечание – проект FreeDSP едва ли можно назвать удачным выбором для создания гитарного процессора. Почему так – ниже, но в целом любому неискушенному в электронике разработчику рекомендуется заменить FreeDSP на другой evaluation board со специализированным DSP.

Ключевое достоинство проекта – его простота; от разработчика не требуются умение разводить платы. На уровне электроники требуются базовые знания и немного здравого смысла. Так же разработчик избавлен от работы с ADC/DAC – оба встроены в ADAU1701.

Здесь мы не будем останавливаться на рассмотрении Arduino и дисплея. Что хотелось бы отметить – Arduino Due здесь предпочтительнее других опций из-за того, что уровень логической единицы здесь равняется 3,3 В, а не 5 В. Это важно, поскольку многие современные DSP пять вольт уже не выдерживают. LCD можно использовать любой, но рекомендуется модель с драйвером SSD1305 – во-первых, с таким драйвером выпускаются прекрасные OLED дисплеи, а во-вторых, для Arduino доступна соответствующая высокоуровневая библиотека.

FreeDSP

Создатели проекта предлагают за скромную сумму приобрести у них все комплектующие для сборки. Однако мы решили сделать всё самостоятельно. Благо на сайте проекта присутствуют все необходимые схемы, а также списки комплектующих.

Прошивка для ADAU1701 хранится в чипе EEPROM 24LC256. Для записи данных в этот чип можно использовать Arduino Nano (для нее в проекте предусмотрен слот) либо записывать самостоятельно. Для самостоятельной прошивки подойдет программатор PICKit v2 либо его клон. При использовании PICKit: SigmaStudio компилирует проект в файл с расширением .hex. Это неправда. Это не файл в формате Intel Hex, это текстовый файл с перечислением шестнадцатеричных чисел через запятую. Для преобразования Sigma Hex в Intel Hex используется специальная утилита.
У ADAU1701 очень низкие возможности ввода-вывода. Вкупе с непривычным графическим языком программирования это доставляет много головной боли при попытке создать гитарный процессор с по-настоящему настраиваемыми эффектами.
У ADAU1701 очень мало внутренней памяти – всего 21 миллисекунда. Ничего кроме эффекта Chorus с такой линией задержки не сделать. ADAU1701 предназначена для работы с сигналом в частотном диапазоне (фильтры и тому подобное). Обойти этот недостаток можно, заменив ADAU1701 на ADAU1452 (старший чип в линейке имеет линию задержки в 800 миллисекунд, что очень много). Плата при этом должна претерпеть серьезные изменения.

Аппаратная реализация: работа над ошибками

Следующая схема является обобщением нашего скромного опыта и предлагается как отправная точка для начинающий работников со звуком в реальном времени.

Здесь показано, как избежать проблем с короткой линей задержки и IO. ADAU1701 мы предлагаем заменить на что-нибудь из семейства ADAU14xx, поскольку у этих чипов достаточно внутренней памяти (до 800 мс). Поскольку оказалось, что в одном ADAU все опции и настройки гитарного процессора не вместить, их здесь несколько. При настройке эффектов микроконтроллер достает прошивки с разными эффектами из NVRAM и записывает их в чипы EEPROM, после чего перезапускает ADAU.

Из ожидаемых достоинств такой схемы хочется отметить высокую настраиваемость процессора. Из недостатков – готовыми платами здесь не обойтись и придется потратить значительное время на разработку.

Заключение

В конечном итоге нам всё же удалось сделать скромный гитарный процессор, однако финальная версия в корне отличалась от планируемой изначально и заслуживает отдельной статьи. Часть возможностей процессора показана на видео:

Надеемся, что данной статьёй мы поможем людям, начинающим разработку собственных гитарных эффектов, избежать тех граблей, на которые наступили мы.

Когда-то давно делал своими руками гитарную примочку, но получилось не то, что хотелось, из за небольших знаний в радиотехнике. Недавно я обнаружил свою самоделку и решил довести дело до конца.

Сначала нашёл ИСХОДНЯКИ СХЕМ и собрал несколько вариантов на макетной плате для сравнения.

Второй вариант будет рассмотрен в моей статье, но немного ниже.

Автор не привел точных номиналов деталей объясняя это тем, что собирал примочки с большим разбросом номиналов. В принципе примочка дубовая и работает без наладки, но я на всякий случай привожу схему как собрано у меня:

Регулятор громкости R5 нужен будет лишь в том случае, если примочка стоит далеко от комбика и есть необходимость часто крутить звук.

Монтаж на плате:

Рядом с разъёмом питания виден диод, защищающий схему от переполюсовки. В принципе его ставить не обязательно, но перестраховка не помешает, ведь примочка будет запитываться от различных БП.

За основу была взята половинка корпуса от умершего джет-фазера советского просиводства (фото из интернета):

Монтируем начинку в корпусе:

Все провода (кроме питания) должны быть экранированные, заземлять минус на корпус не стал, т.к. из за этого фонит. Светодиод сигнализирует о том, что полярность БП правильная. Выключатель питания имеет смысл ставить тогда, если предусмотрена возможность работы от батарейки, но тогда нужно отключить светодиод, т.к он потребляет ток больше, чем сама примочка.

По поводу размерности платы и корпуса не пинайте — меньшый корпус было делать лень. При желании эту схему можно уместить в корпус размером с сигаретную пачку.

От покупного адаптера примочка работала нестабильно, исправляем это установкой стабилизатора напряжения.

Корпус блока питания был скреплён саморезами с хитрой головкой:

И собираем всё обратно:

В итоге получаем стабилизированный блок питания.

Читайте также: