Wzmacniacz gitarowy.pdf

Prosty wzmacniacz do ćwiczeń gry na gitarze

Prosty wzmacniacz do

ćwiczeń gry na gitarze

AVT-435

Zaprojektowany układ jest

wzmacniaczem gitarowym

przeznaczonym do domowych

ćwiczeń i wprawek. Co prawda

jego moc nie wystarcza do

zastosowań koncertowych,

jednak parametry układu

pozwalają na wykorzystywanie

go w czasie domowych

prób gitarowych. Do układu

można dołączać dodatkowe

urządzenia dźwiękowych efektów

specjalnych. Jest także wyjście

pozwalające na podłączenie

magnetofonu i nagrywanie taśm

demo.

Rekomendacje:

Wzmacniacz polecamy wszystkim

tym gitarzystom, którzy nie

występują (jeszcze) na dużych

salach koncertowych lub

estradowych naszpikowanych

profesjonalną elektroniką.

Opis

układu

Schemat elek-

tryczny układu jest po-

kazany na rys. 1 . Obwo-

dy wzmacniacza można podzielić

na następujące bloki funkcjonalne:

układy wejściowe z ogranicznikiem

amplitudy, ﬁltry kształtujące cha-

rakterystykę częstotliwości wzmac-

niacza, końcowy wzmacniacz mocy

i zasilacz. Każdy z bloków zostanie

teraz krótko omówiony.

1. Wzmacniacz wejściowy

i ogranicznik

Sygnał z przetwornika gitary po-

dawany jest na wejście JP7 wzmac-

niacza. Elementy R1, D1 i D2 peł-

nią rolę zabezpieczenia przed zbyt

wysokim sygnałem, mogącym znisz-

czyć układ wejściowy. Może tak się

zdarzyć na skutek pomyłkowego po-

dania na wejście wzmacniacza sy-

gnału o zbyt dużej amplitudzie, np.

z wyjścia innego wzmacniacza. Dio-

dy D1 i D2 obcinają symetrycznie

niebezpieczny przebieg do poziomu

napięć stabilizacji (Zenera). Wzmoc-

nienie stopnia wejściowego regulo-

wane jest potencjometrem P1, który

wraz z opornikiem R5 pracuje w ga-

łęzi ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Im większa sumaryczna oporność

tych elementów, tym większe jest

wzmocnienie stopnia. Od pewnego

momentu wzmocnienie może być

tak duże, że dojdzie do przestero-

wania, czyli obcinania wierzchołków

sygnału na symetrycznym ogranicz-

niku diodowym D3, D4. Taki stan

sygnalizuje świecenie diody LED

dołączonej do wyjścia CON2. Dioda

znajduje się na wyjściu komparato-

ra okienkowego zbudowa-

nego ze wzmacniaczy U2C

i U2D. Dolny próg zadziałania kom-

paratora wyzwalający świecenie dio-

dy wyznaczają oporniki R47...R49.

We wzmacniaczu jest on ustawiony

na ok. 50 mV wartości skutecznej

sygnału z przetwornika gitary. Tę

wartość można zmienić dobierając

opornik R47. Korzystanie z efektu

przesterowania urozmaica i dyna-

mizuje dźwięk gitary. Kondensatory

C30 i C31 wydłużają czas świecenia

diody tak, aby sygnalizowane były

nawet krótkie momenty przesterowa-

nia. Na wyjściu JP6 dostępny jest

do wykorzystania w urządzeniach

zewnętrznych wzmocniony sygnał

z przetwornika gitary nie poddany

jeszcze żadnym korekcjom.

2. Stopnie korekcji charaktery-

styki częstotliwościowej i regulacji

barwy dźwięku

Pożądane brzmienie gitary osią-

gane jest poprzez wstępne skorygo-

wanie charakterystyki częstotliwo-

ściowej wzmacniacza oraz ustawie-

nie przez grającego odpowiadającej

mu barwy dźwięku.

Wstępne, selektywne wzmocnie-

nie częstotliwości wysokich realizo-

wane jest za pomocą kilku ﬁltrów

RC. Zapewniają one podbicie wy-

sokich tonów przy środkowych po-

łożeniach potencjometrów regulacji

PODSTAWOWE PARAMETRY

• Płytka o wymiarach 188 x 76 mm

• Zasilanie 2 x 12 V

• Moc wyjściowa ok. 40 W

• Czteropunktowa niezależna regulacja barwy

dźwięku

• Regulowany ogranicznik sygnału

wejściowego z diodową sygnalizacją

przesterowania

• Oddzielna regulacja wzmocnienia i poziomu

„master”

• Dwa gniazda do podłączania urządzeń

wytwarzających efekty specjalne

Elektronika Praktyczna 7/2005

P R O J E K T Y

Prosty wzmacniacz do ćwiczeń gry na gitarze

Rys. 1. Schemat elektryczny prostego wzmacniacza do ćwiczeń gry na gitarze

Elektronika Praktyczna 7/2005

Prosty wzmacniacz do ćwiczeń gry na gitarze

Rys. 2. Charakterystyki częstotliwościowe wzmacnia-

cza dla różnych ustawień potencjometrów regulacji

barwy tonów niskich i wysokich

we wzmacniaczach dla

instrumentów muzycz-

nych zawsze bardziej

pożądane jest uwypu-

klanie częstotliwości

niższych i wyższych

kosztem środkowych.

Z kolei dla tonów ni-

skich, regulacja odbywa

się poprzez ustawienie

potencjometru P4 nato-

miast na poziom tonów

wysokich wpływa po-

tencjometr P5.

Na rys. 2 i rys. 3

są pokazane charak-

terystyki częstotliwo-

ściowe wzmacniacza

dla różnych ustawień

potencjometrów regula-

cji barwy. Na rys. 2 górna charak-

terystyka odpowiada sytuacji gdy

potencjometry regulacji tonów wy-

sokich i niskich ustawione są na

maksimum, natomiast dolna odpo-

wiada przypadkowi gdy oba poten-

cjometry skręcone są na minimum.

Z kolei na rys. 3 pokazano wpływ

regulacji tonów średnich. Górna

charakterystyka na rysunku odpo-

wiada sytuacji gdy potencjometry

P2 i P3 ustawione są na maksi-

mum. Skręcenie potencjometru P2

daje krzywą z minimum w okolicach

200 Hz natomiast ustawienie na

minimum potencjometru P3 odnosi

się do wykresu z minimum w oko-

licach 1 kHz. Maksymalna różnica

wzmocnień w różnych częściach pa-

sma dla skrajnych ustawień poten-

cjometrów sięga 30 dB.

3. Wzmacniacz mocy i gniazda

sygnałowe

Końcowy wzmacniacz mocy zbu-

dowany został na układzie TDA7294.

Zanim sygnał zostanie podany na

jego wejście jest do-

stępny w gniazdach słu-

żących do podłączenia

zewnętrznych urządzeń.

Sygnał w gnieździe JP1

jest zawsze obecny

i może być wykorzysta-

ny do wykonania na-

grań na magnetofonie.

Do gniazda JP2 można

dołączyć urządzenia

dające dodatkowe efek-

ty podczas gry na gi-

tarze. Jeżeli nie są one

dołączane, to styki 1

i 2 tego gniazda powin-

ny być ze sobą zwarte.

Z kolei w gnieździe JP3

jest symetryczny sygnał

wyjściowy o amplitudzie ok. 1 V.

Może być wykorzystany do odsłu-

chu lub do sterowania dodatkowego

wzmacniacza mocy.

Maksymalna moc wyjściowa zasto-

sowanego wzmacniacza U5 zależy od

poziomu sygnału wejściowego oraz

poziomu napięć zasilających. Zasto-

sowanie transformatora dostarczające-

go symetryczne napięcie o wartości

±20 V pozwala osiągnąć maksymal-

ną moc ok. 40 W. Przy wyższych

napięciach zasilania można osiągnąć

nawet 100 W mocy wyjściowej, jed-

nak wiąże się to z pewnymi ograni-

czeniami o czym napiszę dalej.

Wzmacniacz ma wewnętrzne za-

bezpieczenie przeciwzwarciowe i jest

odporny na przesterowanie zbyt du-

żym sygnałem wejściowym. Dodat-

kowo układ ma wbudowane zabez-

pieczenie termiczne przed przegrza-

niem w przypadku niedostatecznego

chłodzenia.

Konstrukcja wzmacniacza mocy

została oparta na nocie aplikacyj-

nej znajdującej się w dokumentacji

technicznej układu TDA7294 produ-

kowanego przez ﬁrmę SGS–THOM-

SON. Układ może być obciążany

zestawami głośnikowymi o impe-

dancji 4 V lub 8 V. Przy zasilaniu

±20 V zniekształcenia nieliniowe

wzmacniacza są mniejsze niż 1%.

4. Zasilacz

Zasilacz dostarcza napięć do

wszystkich obwodów wzmacniacza.

Zmienne napięcie transformatora

podawane jest na gniazdo JP5. Wy-

prowadzenie środkowe dwóch po-

łączonych ze sobą uzwojeń łączy

się z wyprowadzeniem JP5–2, które

jest zwarte z masą układu. Napięcie

zmienne prostowane jest w most-

ku M1 i ﬁltrowane wobu gałęziach

przez kondensatory o pojemności

co najmniej 2200 µF. To niestabi-

lizowane napięcie zasila końcowy

wzmacniacz mocy. Zależnie od ro-

dzaju zastosowanego transformatora

sieciowego i oczekiwanej maksymal-

nej mocy wyjściowej wzmacniacza

napięcia zasilające powinny mieścić

się w przedziale od ±15...±25 V.

Tak duże napięcia nie mogą być

bezpośrednio użyte do zasilania

wzmacniaczy operacyjnych w pozo-

stałych blokach układu. Z tego po-

wodu w zasilaczu zastosowane zo-

stały układy stabilizatorów U6, U7

dostarczające napięć o poziomach

ok. 12 V. W czasie prób nad pro-

totypem okazało się, że do tego

celu nie nadają się standardowe

stabilizatory serii 7812 i 7912. Co

barwy. Są to R3, C3 przy układzie

U1; R12, C9 przy U2B oraz R35,

C21 przy U2A. Z kolei ﬁltr R8, C6

i R9, C7 powoduje częściowe wytłu-

mienie składowych dźwięku o czę-

stotliwościach w pobliżu 700 Hz, co

daje efekt uwypuklenia tonów wy-

sokich i niskich.

Ponieważ podbijanie wysokich

częstotliwości powoduje zwiększenie

szumów, więc są one eliminowane

poprzez ﬁltry R10, C8 iR37, C20

oraz ﬁltr dolnoprzepustowy Bessela

zbudowany na układach U3B i U3A.

Układ regulacji barwy dźwię-

ku składa się z ﬁltrów opartych na

wzmacniaczach operacyjnych ozna-

czonych jako U3C, U3D i U4A.

Pierwsze dwa są ﬁltrami środkowo

zaporowymi dla dolnej i górnej części

środka pasma. Ustawienia potencjo-

metrów P2 i P3 wprowadzają więk-

sze lub mniejsze tłumienie dźwięku

w tym zakresie częstotliwości. Selek-

tywne tłumienie częstotliwości środ-

kowych może budzić zdumienie, ale

Rys. 3. Charakterystyki częstotliwościowe wzmacnia-

cza dla różnych ustawień potencjometrów regulacji

barwy tonów średnich

Elektronika Praktyczna 7/2005

Prosty wzmacniacz do ćwiczeń gry na gitarze

prawda sumaryczny prąd pobierany

przez wzmacniacze operacyjne nie

jest duży, to jednak w połączeniu

ze sporą różnicą napięć pomiędzy

wejściem i wyjściem stabilizatora

poziom odkładającej się mocy był

zbyt duży i stabilizatory ulegały

uszkodzeniu. Rozwiązaniem okazało

się zastosowanie układów LM317

i LM337 z dobieranym za pomocą

dzielnika oporowego napięciem wyj-

ściowym. Układy te mogą pracować

przy różnicy napięć wejściowych

i wyjściowych dochodzącej nawet

do 40 V. Oczywiście ograniczeniem

jest także maksymalna moc odkła-

dana na stabilizatorach, jednak przy

zastosowaniu transformatora o na-

pięciach wyjściowych 20 V stabili-

zatory wyposażone w małe radiatory

pracowały stabilnie.

niejszy demontaż i przeróbki mogą

być kłopotliwe.

Dla ułatwienia życia czytelni-

kom EP razem z płytką drukowaną

zaprojektowana została prowizorycz-

na płyta przednia na której można

zamontować potencjometry korek-

cji barwy dźwięku i gniazda. Płyta

może się przydać w czasie urucha-

miania wzmacniacza lub gdy chce-

my z niego korzystać, zanim po-

wstanie odpowiednia obudowa. Je-

żeli będzie przykręcona za pomocą

kątowników bezpośrednio do płytki

wzmacniacza to wyprowadzenia po-

tencjometrów można połączyć z od-

powiednimi otworami w płytce za

pomocą krótkich przewodów lub

srebrzanek. Odpowiednio usytuowa-

ne otwory znajdują się na obydwu

elementach. Oprócz potencjometrów

na płycie przedniej można zamonto-

wać gniazdo wejściowe, gniazda dla

urządzeń efektów specjalnych, diodę

sygnalizującą przesterowanie i diodę

zasilania.

W modelu zastosowano radiator

żeberkowy o wymiarach 180x50 mm.

Powinien być mocno skręcony

z układem U5 końcowego wzmac-

niacza mocy. Ponieważ kołnierz od-

prowadzający ciepło z układu jest

połączony wewnętrznie z ujemnym

napięciem zasilania, więc w celu

odizolowania radiatora od napięć

zasilacza należy w czasie monta-

żu zastosować mikową przekładkę

z przepustem izolującym śrubę od

kołnierza. Trzeba także pamiętać

o posmarowaniu miejsca do którego

przykręcony będzie układ pastą sili-

konową w celu zmniejszenia oporów

termicznych i lepszego odprowadza-

nia ciepła z układu do radiatora.

W małe radiatory powinny być także

wyposażone stabilizatory U6, U7.

R61, R62: 270 V

R63, R64: 100 V

R65: 20 k V

R66: 30 k V

Kondensatory

C1, C8, C18: 220 pF

C2, C3, C13: 22 nF

C4, C12, C17, C28, C29: 1 µF

C5: 68 pF

C6: 10 nF

C7: 68 nF

C9, C10, C11, C14, C21: 4,7 nF

C15: 150 nF

C16, C22: 2,2 nF

C19: 33 nF

C20, C23, C27: 680 pF

C24: 2,7 nF

C25: 1,5 nF

C26: 3,3 nF

C30: 220 nF

C31: 10 µF/63 V

C32: 470 nF

C33, C46: 22 µF/25 V

C34, C38: 100 nF

C35…C37, C39: 10 µF/25 V

C40, C41: 2200 µF/25 V

C42, C43: 100 µF/25 V

C44, C45: 47 µF/25 V

Półprzewodniki

U1: TL071

U2, U3: TL074

U4: TL072

U5: TDA7294

U6: LM317T stabilizator z radiatorem

U7: LM337T stabilizator z radiatorem

Q1: BC547

D1, D2, D7, D8: C3V3 dioda Ze-

nera

D3...D6, D9: 1N4148

M1: BRIDGE1 mostek prostowniczy

DL1: CON2 dioda LED przestero-

wania

DL2: GREEN dioda LED zasilania

Inne

B1, B2: 1 A F wkładka bezpieczni-

kowa z gniazdem do druku

JP4: HEADER 2 AK550/2 kostka

zaciskowa do druku

JP5: HEADER 3 AK550/3 kostka

zaciskowa do druku

JP6: LINE/DRY AK550/2 kostka zaci-

skowa do druku

JP7: PHONEJACK gniazdo wtyku

gitarowego

JP2: RTN AK550/3 kostka zaciskowa

do druku

JP1: SND AK550/2 kostka zaciskowa

do druku

JP3: SYM AK550/3 kostka zaciskowa

do druku

P1: 47 k V potencjometr liniowy

P2…P4: POT2 potencjometr liniowy

P5: 22 k V potencjometr liniowy

P6: 2x10 k V podwójny potencjo-

metr liniowy

radiator żeberkowy 180 x 50 mm

(minimum)

transformator TS90/16 lub toroidalny

2x20 V *

Budowa i uruchomienie

wzmacniacza

Własnoręczne zbudowanie opi-

sanego wzmacniacza nie jest skom-

plikowane. Zastosowane elemen-

ty przewlekane i układy scalone

w obudowach DIP nie wymagają

specjalnych narzędzi. Przy montażu

warto pamiętać o właściwej kolejno-

ści: najpierw zwory potem elemen-

ty przewlekane na końcu układy

scalone, które można zamontować

w podstawkach. Przed rozpoczęciem

pracy należy także zdecydować,

gdzie płytka wzmacniacza będzie

montowana, czy w oddzielnej obu-

dowie czy np. w obudowie kolum-

ny. Od tego zależy sposób montażu

potencjometrów i gniazd. W płytce

przewidziano otwory do wlutowania

potencjometrów jednak być może

wygodniej będzie je zamontować na

oddzielnej płycie czołowej. W każ-

dym przypadku należy pamiętać

aby, dla wydajnego odprowadzania

ciepła, radiator układu scalonego

wzmacniacza mocy miał zapewnio-

ną swobodną cyrkulację powietrza.

Zależnie od przyjętego sposobu

montażu, kostki złącz gniazd wyj-

ściowych JP7, JP6, JP1 i JP2 mogą

być montowane albo od góry płytki

albo przewody gniazd będą lutowa-

ne bezpośrednio do płytki drukowa-

nej w miejscu lutowania kostek. Na-

leży także pamiętać, że ze wzglę-

du na umiejscowienie układu U5

jego znacznych rozmiarów radiator

musi być mocowany z tyłu do płyt-

ki drukowanej wzdłuż jej szerszej

krawędzi. Planowanie ostatecznego

kształtu wzmacniacza lepiej prze-

prowadzić na początku, gdyż póź-

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R6, R11, R32, R33, R35, R36,

R42…R46, R48, R49, R59: 10 k V

R2, R34: 470 k V

R3, R54: 1,5 k V

R4, R9, R30, R31: 3,3 k V

R5, R12, R15, R18, R21, R24, R25,

R29, R38...R41: 4,7 k V

R7, R51, R67, R68: 2,2 k V

R8, R13, R19, R28, R37, R53, R56,

R58: 22 k V

R10: 47 k V

R14, R20, R27, R47, R55: 1 k V

R16, R17, R22, R23, R52: 220 k V

R26: 15 k V

R50: 100 k V

R57: 680 V

R60: 3 k V

Elektronika Praktyczna 7/2005

Prosty wzmacniacz do ćwiczeń gry na gitarze

Uruchomienie wzmacniacza

Przed zamontowaniem do płytki

układów scalonych warto najpierw

sprawdzić czy zasilacz dostarcza pra-

widłowych napięć. Bez obciążenia,

napięcia względem masy na obydwu

bezpiecznikach nie powinny prze-

kraczać ±30 V natomiast napięcia

stabilizowane U2+ i U2– powinny

mieścić się w przedziale 12...13 V.

Poziom stabilizowanego napięcia do-

datniego i ujemnego można skorygo-

wać opornikami R67, R68.

Przed wlutowaniem do płytki

układów scalonych należy albo roz-

ładować kondensatory C40, C41 za-

silacza zwierając je na pewien czas

opornikiem 1 kV, lub wyjąć z podsta-

wek bezpieczniki. Ponieważ elektro-

lity długo magazynują energię mogą

się gwałtownie rozładować w czasie

lutowania układów uszkadzając je.

Po zakończeniu montażu wzmac-

niacza można zewrzeć do masy wej-

ście JP7 i sprawdzić woltomierzem po-

ziom napięć na wyjściach wzmacnia-

czy operacyjnych. Jeżeli wszystko jest

w porządku, to napięcie na wszystkich

wyjściach, z wyjątkiem U2C i U2D,

powinno być bliskie 0 V, natomiast

na wyjściach wymienionych dwóch

wzmacniaczy, tworzących komparator

okienkowy, jego wartość powinna być

bliska U2. Ostatecznym testem dla

wzmacniacza jest podłączenie kolum-

ny głośnikowej o mocy nie mniejszej

niż 50 W oraz gitary i kontrola regula-

cji barwy dźwięku.

Uwagi końcowe

Ponieważ autor nie rości sobie

prawa do wydawania kompetentnych

opinii na temat walorów i jakości

dźwięku opracowanego wzmacniacza,

więc poproszono o jego przetestowanie

profesjonalnych gitarzystów. Ogólne

wrażenie było pozytywne, a wzmac-

niacz dobrze się sprawował podczas

wprawek i ćwiczeń. Szczegółowe suge-

stie wiązały się z osobistymi preferen-

cjami muzyków i były następujące:

• Czułość wejściowa mogła by być

nieco mniejsza tak, by przestero-

wanie wypadało przy ¾ obrotu

potencjometru. Parametry te za-

leżą od sumarycznej oporności

potencjometru P1 i opornika R5

można poeksperymentować z ich

wartościami.

• Maksima korekcji tonów śred-

nich wypadają zbyt blisko siebie.

Można na to wpłynąć zmieniając

wartości oporników połączonych

Rys. 4. Schemat montażowy wzmacniacza

z potencjometrem P2, a więc nale-

ży skorygować R13 i R14.

• Moc wyjściowa mogła by być

trochę większa. Uwagi opisują-

ce ograniczenia mocy wyjściowej

znajdują się w części poświęconej

zasilaczowi.

• Należy zwrócić uwagę na bezpie-

czeństwo użytkowania wzmacnia-

cza, szczególnie na możliwość po-

rażenia prądem. Należy sprawdzić

czy nie ma przebicia pomiędzy

uzwojeniem pierwotnym, a uzwo-

jeniami wtórnymi transformatora.

Woltomierzem trzeba sprawdzić

czy pomiędzy strunami gitary,

a np. masą wzmacniacza nie wy-

stępuje napięcie niebezpieczne.

Ryszard Szymaniak, EP

ryszard.szymaniak@ep.com.pl

W ofercie AVT sa dostępne:

- [AVT-435A] płytka drukowana

- [AVT-435B] kompletny zestaw *) nie

zawiera transformatora

Elektronika Praktyczna 7/2005

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: