Каменная лампа или о том, как из ОУ сделать лампу
#1
Отправлено 07 апреля 2010 - 16:36
Эмуляция лампы менее прожорливыми и более компактными элементами давно не даёт покоя некоторым из нас. Кому-то эта мысль кажетсябогохульством и несбыточной мечтой каких-то еретиков, но мы-то с вами знаем, в чём суть) Почитал я несколько небезызвестных статей, а именно:
http://gtlab.net/gtlab4/archives/415 - исправил, спасибо stranger'у.
http://www.sugardas....e68/article.htm
http://www.guitarjfet.ru/index.php?option=...2&Itemid=34
И вдохновился) Товарищи положили начало большому делу, надо сказать. Звук, как слышно, убойный, на богнер экстэзи я прямо запал) Но есть парочка-другая НО. Во-первых, за основу взяты полевики (кроме варианта от BSVi), а разброс параметров у них огромен, где бы они не изготавливались. Поэтому серийное изготовление эффектов сильно затрудняется, да и одиночное изготовление зачастую требует осциллографа. Во-вторых, питание. "Ламповые" ограничалки на ПТ любят высокое питание, да ещё с выпендрежом. Поэтому я решил, что лучше родных ОУ ничего нет)
Вот, поколупался часик в симуляторе:
Операционник выбрал ещё и потому, что это самый линейный из всех доступных нам элементов. А значит не придётся избавляться от его собственных особенностей. Теперь по схеме. Эмуляция лишена изящества и решена прямо в лоб. Каскад являет собой логарифмический усилитель, резистор в 150 Ом добавлен для смягчения ограничения нижней полуволны. Вообще диод должен был быть германиевым, но таких не нашёл. Может и не понадобится резистора вообще, а может придётся пересчитать. Второй диод об землю имитирует ограничение по питанию, то есть ограничение верхней полуволны. Вот он должен был быть кремниевым, но я не нашёл германиевого, и пришлось поставить вот этот Шоттки. Собственное ограничение опера не катит, жаль... Кондёр 10 пикофарад достался в наследие от шумевшего при отпирании 1N4007, просто забыл убрать. Но АЧХ ламп я ещё толком не знаю, так что может и пригодится 100-470p на том же месте.
Для кошерности, кстати, выбрал инвертирующее включение. Для одного каскада ограничения разницы нет, а для нескольких подряд очень важно. На неинвертирующий вход подано не ровно полпитания, а чуть выше, чтобы сохранить пропорции ограничения полуволн. Собственно, поэкспериментировав со смещением можно добиться нужных пропорций с одинаковыми диодами, но это надо ещё проверить. Предполагается, что смещение будет выставляться делителем на резисторах и затем раздаваться по каскадам.
Плюсы: сняв характеристики с реальных ламп можно легко повторить их на ОУ, там все параметры можно задать как угодно - асимметрию, КУ, мягкость ограничения, в некоторой степени и сами пороги ограничения; повторяемость при серийном изготовлении; операционников в магазинах навалом.
Минусы: это лишь теория. Ну а ещё надо подумать над АЧХ. И ещё один момент, пусть он по большей части относится к оконечникам, но всё же. При подаче сигнала увеличивается потребление тока, а значит анодка проседает. Этот процесс благодаря фильтрующим ёмкостям обеспечивает плавное изменение характеристик каскада при атаке. Как организовать такое здесь пока не знаю...
#2
Отправлено 07 апреля 2010 - 20:02
Цитата
Эээ, во-первых, 1N4007 вполне себе кремниевый диод.
Во вторых, такой злой способ ограничения по питанию чреват дупой. Опер, считайте, на КЗ работает, цепь обратной связи разорвана. Предлагаю лучше включить подходящий стабилитрон (с последовательным диодом) с выхода в суммирующую точку (инвертирующий вход опера).
Кроме того, такой каскад требует точного удержания выхода предыдущего по постоянному току.
Ну и нет главного - выпрямления на положительной полуволне с последующим изменением режима. Или любого другого подходящего способа динамического смещения рабочей точки (а точнее, нуля).
Если уж делать, то не так. Завтра попробую помалевать.
#3
Отправлено 08 апреля 2010 - 05:46
Цитата
Я говорил обратное?
Опера, кстати, в гораздо более жёстких режимах гоняют и не заикаются. Диод об землю ≠ кз. Мне показалось, что в обратной связи диоды работают как-то мягко, и жёсткой верхней полки не получить. Впрочем, попробую и так.
Цитата
Не совсем понял. Имеешь в виду, что средняя точка предыдущего каскада не должна плавать? А с чего ей плавать, собственно? Разделительный кондёр — обязательная вещь между такими касками, как и в ламповых устройствах, и в большинстве устройств на ПТ.
Цитата
Выпрямления???
#4
Отправлено 08 апреля 2010 - 08:54
Цитата
Да я тоже не совсем корректно выразился. Смутила меня фраза другая:
Цитата
Вот я и намекаю, что раз диод должен быть кремниевым, то 1n4007 тоже вполне не арсенид-галлиевый
Цитата
Да я не про работу на КЗ. Практически сейчас и не встретишь опер без защиты. Я о том, что при работе на КЗ разомкнута обратная связь и внутренности опера в глубоком насыщении. А от этого Вы хотели избавится.
Цитата
С разделительным конденсатором нормально работать не будет, пока диод на землю ограничивает выход.
Цитата
Конечно. А Вы думали, что сеточный ток просто так протекает и просто так изменяет средний потенциал на сетке из-за перезаряда межкаскадной емкости этим током? Это и есть чистой воды выпрямление, приводящее к сдвигу рабочей точки каскада.
#5
Отправлено 08 апреля 2010 - 14:19
Цитата
Если надо имитировать сеточный ток, то тот кондёр на 10 пик нужно заменить на резистор. "Сеточный" ток потечёт через диод и 2 резастора потечёт в землю. Я правильно понял?
Цитата
Да нет там кз) Открытый диод всё равно обладает сопротивлением, он ведь не идеален.
На мой взгляд картинка приличная, надо попробовать запилить жцм800. Как рассчитать КУ каскада на лампе по фотографии?)
#6
Отправлено 08 апреля 2010 - 15:14
Цитата
Есть мнение, что ключевой момент таки этот:
Цитата
Ну реально улыбает фраза
Цитата
КЗ - понятие относительное. Для цепи сопротивлением 1 МОм дополнительное сопротивление в 10 Ом, считайте, гвоздь. А для цепи с сопротивлением 0.1 Ом - десять ом совсем не коротыш.
Повторюсь - главное тут в том, что выходной каскад опера стоит в ограничении тока (это для него и есть режим КЗ) и внутренности опера (диффкаскад и каскад основного усиления) в насыщении.
Цитата
И толку? Ну потечет, но не будет приводить к смещению нуля. К динамическому, заметьте. А должен.
Цитата
Возьмите симулятор. Там еще тонкости с межкаскадкой. Кстати, в кустах случайно завалялся рояль
Ну схема, если непонятно, где точки А1, А2, А3
#7
Отправлено 08 апреля 2010 - 15:31
#8
Отправлено 08 апреля 2010 - 15:47
Цитата
А зачем? Меня интересовали только коэффициенты передачи каскадов.
Ну и дабы не быть голословным, предложу такой вариант (правда, тоже без динамики):
X5 и X6 - это пара транзисторов в одном корпусе (ценой порядка $0.25, короче, не считается). X6 - опорное напряжение, дабы не плавала рабочая точка от изменения питания, током через R5 происходит сдвиг нуля схемы в требуемое начальное положение, X5 - хитрость, в одну сторону работает body-диод, в другую - транзистор открывается и обеспечивает резкую отсечку. Опер всегда находится в активном режиме, никаких несанкционированных перегрузов. У современных мосфетов достаточно хорошая повторяемость, особенно, когда из одной партии (ну а тут в одном корпусе).
Осциллограмки:
Сообщение отредактировал Rst7: 08 апреля 2010 - 15:50
#9
Отправлено 08 апреля 2010 - 16:22
#10
Отправлено 08 апреля 2010 - 18:33
Файл, поданый симулятору на вход:
test_1in.mp3 (72,15К)
Количество загрузок:1041
Файл на выходе (никакой дополнительной обработки не накатывал):
test_1.mp3 (72,15К)
Количество загрузок:1129
Можно поиграться эквалайзером - я обычно гружу выходной файл в Sound Forge и кручу эквалайзер в режиме Preview до доставления. Ибо ручки темброблока на схеме особо не покрутишь, очень долго.
#11
Отправлено 08 апреля 2010 - 18:56
#12
Отправлено 08 апреля 2010 - 19:24
Цитата
Конкретно эта - LTspice. А вообще любой спайс-симулятор имеет такую возможность (если, конечно, из ядра не кастрировали). Кроме того, LTspice в отличии от MicroCap'а, может считать в несколько потоков. Я щас на него переполз из-за апгрейда компа на Core i7 с 4мя горшками (8 потоков) - MicroCap'ом не нагрузишь
Правда, он имеет довольно спартанский редактор схем, ну и библиотека элементов штатная там маленькая. Но это и не страшно, надо прикручивать фирменные модели (благо, их сейчас на сайтах производителей валом).
Цитата
А без него? Что скажете за звук?
PS Щас вкинул в схему второй каскад такой-же, досчитает - выложу. Мусора много, конечно, будет в звуке - ну нет у меня семплов хороших, чтобы на вход хайгейновым схемам давать, а сам я кривовато играю.
Ну типа такого (два одинаковых каскада ограничения, без обработки):
highgain_out.mp3 (72,15К)
Количество загрузок:905
Эквалайзер накатывайте сами.
#13
Отправлено 08 апреля 2010 - 19:29
#14
Отправлено 08 апреля 2010 - 19:34
Цитата
Есть мнение, что это из-за того, что нет динамического изменения рабочей точки.
Хотя, надо конечно, собрать в живую. Кто попробует (мне лень, честно скажу)?
Или подумаем еще над динамикой?
#16
Отправлено 08 апреля 2010 - 20:21
Это та самая моя схема с диффкаскадом и регулировкой четные/нечетные. Только в кремниевом варианте.
Гейна щас тут насетаплено примерно между однокаскадным вариантом ограничения, который тут рассматривали, и двухкаскадным.
Результат симуляции (опять же, никакой обработки) - diff_dist.mp3 (72,15К)
Количество загрузок:959
Как такой вариант?
PS И вообще, сделайте кто-нибудь достойных семплов (с гитары прямо в линию, разве что оптимально тупой простой повторитель на опере воткнуть, лишняя обработка только чи нарушит) для кормления симулятору. Там для небольшого подгруза, посильнее, ну и для аццкого дж-дж-дж />. С меня будет пиво.
#17
Отправлено 08 апреля 2010 - 23:27
#18
Отправлено 09 апреля 2010 - 00:12
#19
Отправлено 09 апреля 2010 - 12:01
Rst7, а не мог бы ты и мой каскад накидать? Так, для интереса. Я щас попробую LTspice поставить, но на большее меня не хватит, моск под конец недели выжат...
Семплы лучше пиши в wav или подобный несжатый формат, я могу налепить на него достаточно реалистичный ревер и АЧХ винтажного, например, кабинета. Ну плюс к этому темброблоком покрутить могу в разных вариантах.
#20
Отправлено 09 апреля 2010 - 12:46
Цитата
Запросто. Завтра. Чего на вход давать?
Цитата
Да они и пишутся в wav. Это я их потом в mp3, ибо дома интернет из телефона добывается.
#21
Отправлено 09 апреля 2010 - 12:54
#22
Отправлено 11 апреля 2010 - 18:36
Цитата
Можем. Это из Guitar Rig'а, кстати. Он там длинный (секунд 20), но считать его полдня лень, посему отрезал.
А вообще надо бы сделать тестовые семплы.
Помоделил самую первую схему. К сожалению, как я и предполагал, к реальной жизни она слабо приспособлена - один только ток КЗ опера, измеряемый десятками миллиампер никуда не годится. Да и плюс нестабильность рабочей точки и полная неработоспособность при включении разделительного конденсатора. Немного покрутил и получилось получилось следующее:
Правда, номиналы резисторов немного отличаются, дабы гейн привести в более-менее соответствие с предыдущими экспериментами.
Так же для соответствия оставил предварительный усилитель и выходные каскады теми-же, прикрутил только новый узел ограничения. Диоды D1,D2,D4 - это просто обеспечение неулетания опера в насыщение, а ограничение другой полуволны (которое резкое) выполняется транзистором Q1.
Ну и результат (по просьбам трудящихся - в .wav): out_diodes.wav (387,64К)
Количество загрузок:725
Ну-с, продолжим наши игры
Так как в последней схеме имеется каскад, с которого можно взять сигнал для внесения обратной связи четные/нечетные (а заодно такая обратная связь вносит динамику в каскад), попробовал его. Схема такая (на схеме два каскада ограничения, семплов будет два - с одинм, и с двумя каскадами):
Семплы:
Один каскад ограничения - out_dyn.wav (387,64К)
Количество загрузок:708
Два каскада ограничения - out_dyn_hg.wav (387,64К)
Количество загрузок:738
Для сравнения - последняя редакция моего лампового преампа:
Семпл (гейн подобран примерно такой же, как и в двухкаскадном варианте каменного ограничителя, рассматриваемого в текущем посте) - out_tube.wav (389К)
Количество загрузок:678
Попался в примерах от Guitar Rig'а семпл от дяди Эдди Чисто для интереса скормил симулятору с ламповой схемой выше. Решил не жалеть машинного времени, просимулил все 25 секунд (вот только жалко не засек время на симуляцию).
out_eddie.wav (2,1МБ)
Количество загрузок:692
Обработку не накатывал, хотя подрезать верха от 5кГц и выше надо бы. Но это сами, по желанию
Можем закормить его другим вариантам выкладывавшихся схем. Есть желание?
#23
Отправлено 11 апреля 2010 - 19:00
out_eddie.wav (4,21МБ)
Количество загрузок:730
На мой взгляд звук резковат.
#24
Отправлено 11 апреля 2010 - 21:05
Цитата
Можно гейна прибрать, тут - максимум. Но это не сей секунд.
Цитата
Обработай и остальные wav'ы, которые тут выкладывались, плиз. Послушаем.
PS А можно для теста и реампануть семпл на реальном железе. Возьму нормальный микрофон - сделаю.
Цитата
Послушал еще раз. Возникает ощущение недочищенности верхов. Они потом прут в ревер и вызывают стремные подзвуки.
Я бы накатывал спикерсим так - out_eddie_spsim.mp3 (450,51К)
Количество загрузок:831, уж пардон, что в mp3, ибо инета немного и он печален />
Но мысль попробовать дать этот семпл живой железке меня все сильнее и сильнее жжот />
Пока суть да дело, сунул семпл в схему из этого поста
Гейна подобрал столько-же, сколько в симуляции лампового варианта.
Результат без обработок - out_eddie_silicon.wav (2,1МБ)
Количество загрузок:619
#26
Отправлено 12 апреля 2010 - 11:20
out_eddie_silicon.wav (4,21МБ)
Количество загрузок:637
Скоро тоже подключусь к вычислительным мощностям)
#27
Отправлено 12 апреля 2010 - 11:56
Цитата
Чего было, то и взял. Других нет, надо делать (что в общем, уже предлагал).
#28
Отправлено 12 апреля 2010 - 13:25
#29
Отправлено 12 апреля 2010 - 15:18
#30
Отправлено 12 апреля 2010 - 15:41
Цитата
Софт берется тут. Настраивать там нечего.
Цитата
Кое-какие модели там есть штатно. Лампы я прикручивал сам, использовал Дункановские модели.
Цитата
Рисуете схему и считаете. Тестовый проект постараюсь вечером выложить (или, скорее, завтра утром).
Цитата
Ну это не факторизации считать Тут подключаться можно и нужно только для генерации и проверки идей.