1. Питание
Начнём с самого главного - с цепей организации питания.
В те времена нормальные блоки питания (БП) "на КРЕНКАх" были далеко не у всех. Основную массу БП составяли:
"китай": транс--мост--220...470...1000 мкф. Пульсациии - сотни мВ (зависело от ёмкости и нагрузки);
всякие отечественные, в которых был добавлен простейший параметрический стабилизатор на транзисторе средней мощности, вроде КТ815, стабилитроне, резисторе. Пульсации - несколько десятков мВ. Кстати, наши, сделанные по системе "китай", тоже встречались.
Не удивительно, что многие чувствительные педали в той или иной мере фонили - на частоте 2-х п/п выпрямителя 100 Гц + гармоники - 200, 300 и т.д. Отсюда стойкое убеждение, бытовавшее в музыкантской среде, что с Кроной звук лучше /чище. Чтобы педаль была нетребовательна к качеству БП, я просто сделал транзисторный сглаживающий фильтр, подавляющий 100 Гц более, чем на 50 дБ. Через много лет, в эру интернета, я узнал, что подобное решение применяют и другие примочкостроители, напрмер, BOSS - BluesDriver, Wah FW-3 (см. схему), Fuzz FZ-2 и т.д.
Как работает сглаживающий фильтр (СФ). В книгах и сети можно найти очень различные объяснения. Все они так или иначе вертятся вокруг расчёта импеданса конденсатора Z на частоте пульсаций (100 Гц) и дальнейшем расчёте делителя из R и этого Z.
Я же, для большей наглядности предлагаю рассматривать работу СФ в частотной области, а сам СФ рассматривать как ФНЧ. Благодаря доступности симуляторов, даже начинающему не составит особого труда смоделировать такие простейшие схемы и построить очень наглядные и информативные графики.
Для начала рассмотрим классический, повсеместно применяемый RC-фильтр - "фильтр по питанию" - Filter.jpg, верхняя схема:
Подавление пульсаций будет тем больше, чем больше ёмкость и сопротивление. Почему? Потому, что частота среза этого простейшего ФНЧ, определяемая по формуле [приведённой к удобному виду] f(Гц)=159/С(мкФ)R(кОм), обратно пропорциональна как R, так и С. За частотой среза начинается спад с крутизной 6 дБ/октаву или 20 дБ/декаду. Понятно, чем ниже f, тем сильнее подавятся помехи с частотой пульсаций и гармоники. Но, во-первых, нельзя безгранично наращивать ёмкость; максимум того, что как-то впишется в педаль, это 1000 мкФ/16 В, реально же втречается 100-220, ну, максимум 470 мкФ. С сопротивлением резистора ещё сложнее. Так как педаль потребляет какой-то ток, то этот ток, протекая по R, создаст на нём падение напряжения, а, по-сути, потерю напряжения. Например, сабж потребляет, если мне не изменяет память, где-то 13 с небольшим мА. Если допустить потерю в 1 В (т.е. питание схемы составит уже 8 В), то R получается всего 75 Ом. Симулятор показывает, что подавление пульсаций с 75 Ом/220 мкФ будет всего 20 дБ (10 раз). Не густо.
Транзисторный сглаживающий фильтр намного эффективней. (Filter.jpg, нижняя схема). Идея проста - применяется тот же RC-фильтр, но расчитанный на значительно меньший ток. Т.е. сопротивление можно увеличить раз в 100 [в пределе - в Hfe (бета) раз]. Во столько же раз снизится частота среза этого ФНЧ (см. график). Теоретически, во столько же раз улучшится подавление пульсаций (100 раз = 40 дБ; 20 "прошлых" дБ + 40 "этих" = 60 дБ или 1000 раз), примерно так и происходит практически. Этого маленького тока хватает для того, чтобы, усилившись в бета раз в транзисторе, включённом по схеме эмиттерного повторителя, обеспечить нагрузку необходимым током. Правда, уменьшения выходного напряжения тоже не избежать. Причины две: падение Б-Э около 0,65 В, плюс, падение на R от протекания по нему тока базы (I_базы = I_вых/Hfe). B итоге, теряется примерно тот же 1 В, но зато, добавив копеечный транзистор, получаем громадный выигрыш в подавлении пульсаций.
И, конечно же, эмиттерный повторитель имеет низкое внутреннее сопротивление, соизмеримое с таковым у батарейки (r_out ≈ 1/S = 26мВ/13.4 мА ≈ 2 Ом, где S - крутизна, S = Ut/I = 26 мВ/I). Поэтому, на его выходе не требуется "толстых" конденсаторов - 10...22 мкФ + керамического 0,1...0,22 мкФ возле ОУ вполне достаточно.
Теперь снова о том, чего не стоит слепо копировать.
Т.к. батарейке не требуется СФ, то я включил её после этого СФ, чтобы не терялся 1 В.
Пришлось вводить Ge-диоды (сейчас их можно заменить на шоттки), работающие как коммутатор "у кого больше вольт, того и пропустим". Но в этом решении есть один минус - если внешний БП выдаёт 9 В, а батарейка включена, то она не отключится и схема будет потреблять некоторый ток и от этой батарейки, т.к. "её" диод D101 будет приоткрыт. Это будет продолжаться до тех пор, пока батарейка не разрядится до примерно 8 В, тогда "её" диод закроется и работать будет только БП (если вместо защитного диода D3 включить "раком" между + и общим более мощный Si-диод, вроде 1N400x, то эта граница увеличится до 8,3 В. Это будет лучше). Поэтому я рекомендовал владельцам юзать 12 В блоки питания.
Да, это спорное решение, но тогда я ничего лучшего не придумал.
Что можно предпринять.
1) Вообще не применять СФ, всё собрать по традиционной схеме. Если у вас гарантированно качественный БП с малыми пульсациями, то фона не будет.
2) БП выбрать на 11-12 В.
3) Если работать от БП 9 В , то вынимать батарейку. В этом случае, диод D101 можно не ставить.
4) Собрать схему, гарантированно предоставляющую приоритет блоку питания, даже если после СФ напряжение от батарейки будет выше. Можете подумать на досуге, кто придумает простую схемку, тот молодец.
5) Сделать, как делает Boss - и батарейка, и внешний БП включаются по обычной схеме до СФ. Коммутация традиционная - в разъёме питания. Теряется 1 В и с батарейкой, что, в принципе, не смертельно.
BIAS. Стандартная схема смещения, т.н. "пол-питания". Скорее всего, в позиции OP2 будут применяться TL072, LM833 и его клоны - 4558, NJM4570, 4580, 2068, M5218..., у которых, в отличие от К157УД2, несимметричные уровни ограничения (примерно 0,65 В сверху и 1,3 В снизу). В этом случае, я бы посоветовал сделать не 1/2, а где-то 3/5... 4/7 от напряжения питания. Для этого надо просто уменьшить "верхний" R до примерно 27 кОм. Так прибавятся пару дБ к динамич. диапазону выхода (фактически, возможность чуть более глубоких регулировок ТБ и фильтра в "плюс"). Для OP1 это не имеет значения, а вот для эмиттерных повторителей, включая те, что стоят в ТБ, это ещё более актуально. Помните про потерю 0,65 В на Б-Э и падению на R_смещения от базового тока? Этим и объясняется намного более раннее ограничение нижней полуволны, чем верхней в эм. повторителях с 1/2 V смещением.
Прикрепляю файл симуляции Микрокапа.
Камрады, много букв или нормально? Понятно хоть?
Помощь
MFD-1_#014_V1.0.pdf (350,76К)
MFD.zip (1,68МБ)
