Étape 2: Comment ça marche
Où est passée la basse ?
Le schéma ci-dessus est la conception complète du pré-ampli du. Pour comprendre comment cela fonctionne, nous allons tout d’abord prendre un regard sur le problème que nous essayons de résoudre et ensuite mettre en place une solution par étapes.
Un élément piezo fonctionne comme une source de tension en série avec un condensateur--lorsque les cristaux piézo-électriques vibrent, ils produisent une tension. Cette tension peut être élevée, mais le courant est très faible. En raison de la capacité de la série (Cpiezo), pratiquement aucun courant continu ne traverse le piezo. L’entrée d’un amplificateur se comporte comme une résistance à la terre (rampe), connue comme son impédance d’entrée. Ensemble, Cpiezo et rampe forment un filtre passe-haut qui découpe les basses fréquences. Pour des valeurs typiques de Cpiezo et de la rampe, la fréquence de coupure est bien dans l’audible jouer la gamme de guitare. Afin de réduire la fréquence de coupure permettant aux plus basses tonalités passer, nous devons augmenter l’impédance d’entrée qui est le moteur le piezo. C’est là qu’intervient un préampli. Le rôle du préamplificateur micro de contact piezo n’est pas vraiment pour amplifier le signal (la tension de sortie de la piezo est suffisamment élevée), l’objectif est plutôt de fournir une mémoire tampon avec une très haute impédance d’entrée de 10M ohms ou plus, qui est plus de 10 fois ou alors supérieure à l’impédance d’entrée d’un ampli de guitare typique, alors que plus de la basse passe à travers. Il fournit également plus de courant aux signaux de lecteur sur le câble à l’ampli, ce qui peut également améliorer les hauts.
Amplificateurs utilisent des transistors (ou tubes) pour amplifier ou un signal de secours. Il existe trois types de transistors à envisager, JFET, MOSFET et bipolaire (BJT). Transistors bipolaires n’ont pas une hauteur suffisante impédance d’entrée. MOSFET ont une impédance d’entrée très élevée, mais ont tendance à être fragiles (électricité statique peut les détruire) et peut également être bruyant dans les applications audio. TECJ ont une impédance d’entrée très élevée et est moins fragiles et plus bruyant que le MOSFET, c’est ce que nous allons utiliser. La grande majorité des modèles de préampli micro de contact trouvé sur le web aussi utilise TECJ.
Un exemple plus simple : La base JFET Source-amplificateur
Comme point de départ pour comprendre le préampli complet, considérons une version plus simple, illustrée ci-dessous :
Un JFET a 3 bornes appelées la porte (g) et drain (d) source (s). En général, augmentation de la tension Vin sur la porte de la JFET y provoque une augmentation de courant qui circule dans l’appareil de la canalisation à la source. Ayant nulle part où aller, le courant passe à travers la résistance de source R1, qui à son tour produit une tension à travers R1 (n’oubliez pas la Loi d’Ohm, V = IR), provoquant la tension de sortie Vout également augmenter. Une des choses inhabituelles sur un JFET est que si la tension d’entrée est 0, ce qui signifie que l’entrée est reliée à la terre, il y a toujours un courant qui s’écoule du drain à la source, et vous avez réellement besoin d’appliquer une tension négative à la porte pour mettre l’appareil hors tension. Le graphique ci-dessous montre la relation entre la tension d’entrée Vin et la tension de sortie Vout, compte tenu d’une tension d’alimentation Vdd = 9V et une résistance de la source de 10 kOhms.
Notez que quand Vin = 0V, Vout = 1V, ce qui indique que le courant circule à travers R1. Vout passe à 0V lorsque le Vin est d’environ - 1.25V, qui est le point où le JFET s’éteint. Dans la gamme entre Vin = - 1.25V et Vin = 7.5V, Vout augmente linéairement avec le Vin. En effet, pour chaque augmentation de 1 v de Vin, Vout augmente également de 1V. Le rapport de la variation de Vout sur le changement de Vin (la pente de la droite) est le gain de l’amplificateur, qui dans ce cas est simplement égale à 1.
Cette configuration d’un amplificateur, où il y a une résistance reliée à la source de la JFET et la tension de sortie « suit » la tension d’entrée est appelée une source-suiveur. La valeur de la résistance de source influe légèrement sur le gain de l’amplificateur. Si la valeur de cette résistance est suffisamment élevée, le gain sera très proche de 1 et si la résistance est plus petite, plus le gain sera un peu moins de 1. J’ai vu des dessins sur le web alors que la taille de cette résistance varie de 1 k ohms à 220 kOhms. Si la valeur de la résistance est trop élevée, il chauffera (légèrement) comme le courant passe à travers elle, ce qui peut entraîner dans le bruit. 10 k ohm est une bonne valeur modérée. Vous pouvez également voir quelques dessins de préampli sur le web où il y a aussi une résistance reliée à la vidange de la JFET. Ce style d’amplificateur est appelé une source commune et a généralement un gain supérieur à un--c'est-à-dire, la variation de la tension de sortie est supérieure à la variation de tension d’entrée - amplification vrai. Cela peut être utile pour une guitare électrique avec micros, mais étant donné que la tension de sortie d’un contact piezo est déjà assez élevée, ce n’est pas vraiment nécessaire dans notre cas.
Lorsque le Vin est supérieure à environ 7.5V, Vout commence à stabiliser à un peu au-dessous de 9V. C’est parce que le JFET est allumé, autant que possible, et toute augmentation supplémentaire de Vin ne produira pas un courant supplémentaire par le biais de l’appareil. Plus techniquement, le JFET cesse de se comporter comme une source de courant contrôlée par la tension de la porte et commence à se comporter plus comme une résistance. Notez que la transition vers cette région du comportement est beaucoup plus progressive que le comportement à l’autre extrémité, où le JFET s’arrête plus brutalement lorsque le Vin est inférieure à - 1.25V.
Éviter les distorsions : Le but du portail biaiser les résistances R1 et R2
Ce que fait cette mise à niveau hors extrêmes basses et hautes tensions d’entrée signifient sur le plan de la qualité sonore de l’amplificateur ? Un microphone de contact piezo sur une guitare produire un signal qui varie plus et moins au-dessus et au-dessous de 0 v, c'est-à-dire de part et d’autre du point rouge dans le graphique ci-dessus. Comme l’entrée de l’ampli change, la sortie passe en douceur avec elle. Si l’entrée descendu en dessous - 1.25V, toutefois, la sortie serait être "découpée" à 0V. Cela provoque des distorsions dans le son, qui est parfois souhaitable, mais généralement pas pour un préampli pour une guitare acoustique. Si en quelque sorte le signal obtenu au-dessus de 7.5V, il serait aussi se déformer, mais cela se passerait plus progressivement. Ce type de déformation progressive est l’une des propriétés prisées des amplis de tube pour guitares électriques, dont beaucoup de joueurs se sentent a un joli son « chaud ».
Quelle est la probabilité est-ce que la tension générée par un micro piezo de contact va plonger au-dessous de - 1,25 v ? Selon la façon dont le micro contact est attaché à la guitare, il peut arriver quand vous jouez dur, mais pour la plupart de nos expériences, le signal de la mic est resté principalement dans la gamme de plus ou moins 0, 5V. Il y a une solution très simple, cependant, que peut donner l’entrée signal plus en déplaçant le point milieu de fonctionnement à une tension plus élevée, comme illustré dans le graphique ci-dessous.
C’est le but de R1 et R2 dans le schéma en haut de la section. Si seulement nous avions R1, le point de fonctionnement à l’entrée de l’amplificateur serait 0V. Mais si nous ajoutons R2, qui a la même résistance que R1, la Loi de deux résistances à la fois remonter l’entrée vers la DMV = 9V et descendant vers le sol avec une force égale, ce qui entraîne un point de fonctionnement tension de polarisation égal à Vdd/2 ou 4.5V. Dans la pratique, nous avons trouvé que R2 en laissant de côté est généralement acceptable et nous n’avons pas beaucoup de distorsion. La plupart des conceptions préampli micro de contact que j’ai vu en ligne juste laisse la tension de polarisation au sol et omettre R2, mais déplacer le point biais plus près au milieu de la gamme « sûr » juste ajoute une résistance plus. Les valeurs de R1 et R2 doivent être au moins 10M ohms--n’oubliez pas que le point entier du préampli est de fournir une haute impédance d’entrée et vous ne voudriez pas ce compromis avec une petite résistance ! À l’aide de résistances sur 22 M ohm n’ajoute pas vraiment n’importe quelle valeur.
Retirer les biais DC Input et Output : C1, C2 et R4
Comme nous l’avons vu juste, augmentation de la tension moyenne du signal d’entrée où il frappe à la porte de la JFET peut être une bonne chose afin que le JFET peut fonctionner dans un sans distorsion « zone de sécurité ». Décalage de la tension moyenne comme ça s’appelle ajoutant une partialité DC au signal. C’est de mauvaise forme, cependant, pour transmettre un signal avec un biais de DC de zéro à un autre composant, tel qu’une boîte de stomp ou amplificateur en aval. Accouplement condensateurs en série avec l’entrée et la sortie d’un circuit de retirer n’importe quel penchant DC d’un signal entrant et sortant. C’est le but de l’entrée de couplage condensateur C1 et sortie accouplement condensateur C2. Un piezo ayant une capacité de série à sa sortie, C1 n’est probablement pas nécessaire en l’espèce, mais plupart des conceptions de préampli incluent et il ne fait pas mal. Si le JFET était biaisée de fonctionner autour de 0V en laissant de côté R2, C2 peut également être facultatif. Cependant, j’ai une fois eu un cas où une pédale de volume produit bruit dans un appareil audio dont elle disposait dans la chaîne d’effets et de mettre un condensateur de couplage de 10uF entre eux résoudra le problème, il est donc préférable de laisser C2 là-dedans. R2 permet également de s’assurer que la sortie est biaisée autour au sol.
Stocker un peu d’énergie supplémentaire pour les pointes de tension : C3
Enfin le condensateur 10uF que C3 entre Vdd et Gnd sert à stocker un peu d’énergie supplémentaire du bloc d’alimentation (pile 9V) si on en a besoin pour s’adapter à la rapide évolution des signaux qui peuvent provoquer le bruit. Vous ne pouvez jamais remarquer ce problème si vous laissez C3 dehors, mais il est considéré comme bon circuit conception pratique d’avoir un condensateur assez grande dans l’alimentation.
Tant pour la petite leçon électronique, maintenant nous sommes prêts à construire !
