martes, 9 de septiembre de 2008

Proyecto 4: Previo distorsionador de alta ganancia para guitarra

Bienvenidos de nuevo al blog, ya veis que no está muerto, sólo lo parecía :P. Al final pensamos que para ir completando el equipo artesanal, puesto que tenemos algunos amplificadores esperando a ser 'tronados', ya sólo faltaba hacernos un buen preamplificador para la guitarra (previo a partir de ahora). Y, de que mejor forma que seguir fieles al 'hazlo tú mismo' o DIY para los más mediáticos. Recordad, estamos en crisis y hay que ahorrar para el disco de Risto y Virginia.

Así pues, el previo en cuestión es el mostrado en el siguiente esquema, la fuente de alimentación se describirá más adelante. La idea original proviene de la extensa página de proyectos de audio de Rod Elliot, concretamente éste, Project27. Se trata de un amplificador de guitarra completo, muy interesante por cierto, aunque en este caso sólo nos interesará el apartado The Pre-Amplifier. El mostrado a continuación es nuestra variante con la que obtendremos mayor ganancia, necesaria en esas pastillas que nos sacan poca señal, como era, por ejemplo, mi caso; o, simplemente, para exprimir al máximo la etapa de potencia.

[Actualización 6/2009 - Cambiar el condensador de 1uF bajo el pote de ganancia por uno de 4.7uF]

En el circuito podemos ver, grosso modo, dos etapas amplificadoras gobernadas por los dos operacionales y una tercera, opcional, para "adaptar impedancias" a la salida mediante el clásico transistor en colector común o seguidor.

La primera etapa ingresa con una alta impedancia, apropiada para los micrófonos y pastillas de guitarra, y conforma un ecualizador con controles de agudos, graves y medios-presencia. Este último control trabaja en un amplio rango de frecuencias, dándonos también más 'brillantez' u 'opacidad' al sonido. Hay que tener en cuenta que estos controles no son del todo independientes entre sí como lo podrían ser, por ejemplo, los de un ecualizador paramétrico, sino que el ajuste de cada uno arrastrará en parte la ecualización de los otros. Pero, para nuestra aplicación no requeriremos de un ecualizador más sofisticado. Así pues, la mejor solución será ir probando ajustes hasta obtener el sonido deseado, nada nuevo en esta vida.

A continuación entramos en la segunda etapa en la que podremos controlar la ganancia del segundo operacional y, por lo tanto, la saturación o cantidad de recorte de onda que queramos reproducir. Esto es lo que conocemos como 'distorsión'. Exactamente, ésta se produce en los cuatro diodos marcados con un asterisco azul, encargados de recortar la señal a partir de cierto nivel y en ambas direcciones (de ahí la simetría), conformado así la señal distorsionada deseada. Gracias a la cantidad de ganancia disponible y al amplio margen dinámico del previo, seremos capaces, ajustando los controles de volumen y ganancia, de obtener desde una señal limpia sin distorsión apreciable, pasando por un ligero overdrive, hasta la máxima saturación del tipo hard-clipping, gorda y estridente. También podemos alterar la forma del recorte variando la configuración y el tipo de los diodos utilizados (ver de nuevo asterisco azul). Así, podemos probar con diodos de silicio, de germanio y hasta incluso led's que, sí, se encenderían al ritmo de nuestra guitarra al recortar la señal, cosa muy atractiva, ;). También se puede jugar con configuraciones simétricas y asimétricas de uno-dos diodos, todo esto está muy abierto a la experimentación y los gustos, así que, allá cada uno. De todas formas, para empezar, recomiendo probar con una configuración simétrica de 2 y 2 diodos de silicio, ya que serán los que tendremos más a mano. En el proyecto original se usan 4 diodos de silicio rápidos o de señal (1n4148 o similares).

A la salida tenemos un buffer mediante un transistor funcionando en modo seguidor, marcado como opcional, ya que su única función es la de "adaptar la impedancia" (adecuarla) de salida de la segunda etapa con la de entrada del equipo al que lo conectemos. Realmente, esto sólo es necesario para mantener un nivel de señal adecuado al alimentar directamente un amplificador de potencia, cuya impedancia de entrada no suele ser muy alta. En cambio, si lo conectamos a otro preamplificador o mesa con entradas de alta impedancia, en principio no sería necesario, aunque sí recomendable para hacer el previo más versátil y estable. Os puedo comentar que en mi caso, y gracias a este sencillo buffer, conecté hasta tres amplificadores de potencia en paralelo directamente a la salida del previo sin apreciar ninguna atenuación importante.


Simulación con Multisim. Forma de onda que obtuve con una cierta configuración asimétrica en los diodos de recorte (curva roja-señal original, curva azul-señal distorsionada). También podemos ver la respuesta en frecuencia para una ecualización posible (diagrama de Bode superior)

En cuanto a la fuente de alimentación, tenemos varias opciones. La más elegante sería alimentarlo mediante una fuente simétrica regulada (por ejemplo ésta), tal y como está indicado en el circuito del proyecto, con las tomas +Vcc, -Vcc y masa, aunque es probable que no tengamos a mano ningún pequeño transformador simétrico (con toma central) que nos sirva. Así que, como buena alternativa, podemos usar una fuente simple como la que nos proporcionaría cualquier pila o adaptador AC/DC (nada que ver con Angus Young...) de esos que tendremos tirados por casa a patadas, con una tensión (Vs) de unos 9 a 18v. Entonces, el problema se presenta a la hora de alimentar el circuito, diseñado en principio para una fuente simétrica, mediante una fuente simple. Esto se soluciona con una masa virtual, que no es más que un punto de tensión media. A los operacionales y el transistor les da igual como les alimentemos, siempre y cuando se mantengan los voltajes relativos, y es exactamente eso lo que vamos a hacer.

El caso es, cómo obtener esa masa virtual, y existen diversos métodos, aunque, en esta situación nos sobrará el típico divisor de tensión, ya que la intensidad requerida por el previo va a ser muy baja y no desequilibrará tal divisor. Éste proporcionará una tensión de Vs/2 en su toma central, con lo que tendremos ya una masa virtual y, por lo tanto, una fuente simétrica con la que alimentar los operacionales.

En realidad, sólo requerimos de esa fuente simétrica para que el operacional pueda amplificar con la máxima excursión de señal positiva y negativa. Así que la conexión podría ser la siguiente: el borne positivo del adaptador o pila a +Vcc, el negativo a la masa general del circuito y a -Vcc, y la masa virtual (VGND) a ambas resistencias de polarización de 1MΩ (que ahora ya no irán conectadas a masa) para desplazar la señal que entra a los operacionales hasta Vs/2 y que, de este modo, ya pueda ser correctamente amplificada por éstos alimentados de esta forma. A continuación os dejo un sencillo método para obtener esa masa virtual.

Divisor de tensión propuesto. BATT podrá ser tanto una pila de 9v como los terminales de un buen adaptador AC/DC de 9 a 18v. VGND=Masa Virtual.

Una última forma de alimentarlo, y para no complicarse, sería usar dos pilas de 9v en serie usando como masa (0v) la unión entre ambas, obteniendo así otra fuente simétrica de +9v, 0v y -9v.

Los parámetros de los componentes a utilizar están casi todos marcados en el esquema principal. Las resistencias de 0.25w y los condensadores polarizados de 25v, valores algo mayores serán perfectamente válidos. En cuanto a los operacionales, podemos utilizar cualquier integrado decente que lleve dos operacionales en su interior; algunos como el TL072, NE5532 (menos ruido) o OPA2134 (menos ruido) nos darán buenos resultados. El patillaje marcado en el esquema del circuito es el estándar para amplificadores operacionales dobles integrados, aún así, no está de más echar una ojeada a esos datasheets.

Y bueno, hasta aquí todo lo que sería interesante conocer antes de empezar a ensamblar este previo de guitarra. De todos modos, lo ideal será que cada uno se lo personalice y adapte según sus necesidades de ganancia (aumentando/disminuyendo resistencia con asterisco rojo del circuito que controla la ganancia del primer operacional), jugando con los condensadores del ecualizador, probando diversas configuraciones de diodos y añadiendo otras funciones como algún conmutador para hacer by-pass, un led de encendido, etcétera. Para el interruptor de encendido podemos usar el propio conector jack hembra que instalemos en el chasis, ya que suelen incorporar varios conmutadores que se activan al introducir el conector macho.

Ahora os dejo unas fotos de mi particular montaje para que os animéis un poco, ...en el fondo no es tan peñazo como pinta. Cogedlo con tranquilidad, vale la pena. :D


Sólo comentar que costó muchísimo más meter todo ese caos ordenado en la cajita que soldarlo. Nada, paciencia.

P9010043
Acabados y personalización. :D.


Para acabar, deciros que podemos apreciar un poquito el sonido de este previo en el vídeo de Amaral que colgamos para el blog. Está aplicado con una suave distorsión sobre la guitarra clara que toca Pablo, echadle un ojo.
Fins aviat!

Enlaces de interés:
Pisotones - Pedales de guitarra artesanales para hartarse.
Referencias bibliográficas:
PERTENECE J., A. Amplificadores operacionales y filtros activos. Teoría, proyectos y aplicaciones prácticas. McGraw-Hill, 1990. 295p. ISBN 9788476156605. (sugerencia: red p2p)
CARTER, B. Single-Supply Op-Amp Circuit Collection. Texas Instruments Aplication Report. 27p. Noviembre 2000. (documento completo)

By David.

4 comentarios:

JOSE dijo...

HOLA MUY BUEN PROYECTO SERA QUE SE LE PUDE ADATAR CULQUIER ENTRADA DE AUDIO COMO CD, TAPE, RADIO QUE OPINAS PARA UTULIZARLO PARA UN AMPLI QUE TENGO

David dijo...

Hola Jose, sí que te funcionaría sólo que deberás eliminar los diodos que producen la distorsión y su correspondiente resistencia de 220ohm. Y en ese caso el buffer ya no te será necesario. También podrás eliminar el último control de Master y también el control de Ganancia o éste dejarlo fijo a una posición que estimes oportuna con alguna resistencia variable de esas pequeñitas para pcb (poniendo una de 100k en lugar de 10k para no darle tantísima ganancia q podría saturarte el 2º operacional).

También deberás substituir la resistencia con asterisco rojo de 4k7 por una de 47k, por los mismos temas de ganancia.

Gracias por leernos, no dudes en consultarnos y ya nos contarás que tal te funciona :). Adeuuu.

Administrador dijo...

Hola David, te felicito por tu proyecto, me gustaria tener mas informacion sobre el. Yo utilice el PCB Wizard y la verdad es que la plca quedo muy grande, tienes tu el PCB y layout de este proyecto???. otra cosa que no em queda clara es que en los Jacks de entrada y salida el pin que va a tierra sale una flecha que me hace entender que tambien se conecta al otro pin que en la caso del Jack de entrada iria a la resistencia de 22k y a tierra. Pos nada te dejo mi msn haber si me puedes responder por ahi. un saludo. Rodrigo. rsocid@hotmail.com .-

David dijo...

Hola Rodrigo. Si te fijas en las fotos verás que lo monté directamente sobre una placa perforada de baquelita o fibra. Así q lo siento pero ni PCB, ni layout, ni nada. Tampoco son tantos componentes. Y, hacer el fotolito, proyectarlo, revelarlo con la sosa, atacarlo con el ácido clorhídrico, repasarlo todo y finalmente taladrarlo y serigrafiarlo (pq ya q nos ponemos), es un poco curre, no?. Eso sí, te recomiendo una cajita algo mayor que la mía si no quieres pelearte con tanto potenciómetro junto. Otra solución es tomarse una tila. :D

En cuanto a la flecha del conector hembra, sólo indica que la entrada esta cortocircuitada a tierra mientras no haya ningún jack introducido. En funcionamiento sencillamente la masa irá a la masa y la entrada a la resistencia de 22kohm.

Saludos, y buena suerte.