ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИСХОДНОГО СИГНАЛА ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

Полезная модель относится к области электроники и может быть использована в качестве преобразователя исходного сигнала электромузыкальных инструментов (электрогитара, синтезатор, микрофон и т.д.)
В задаче получения необходимых звучаний электромузыкальных инструментов важнейшее место занимают электронные системы обработки сигналов, получаемых с первичных датчиков инструмента. Такими датчиками могут быть микрофоны, преобразующие энергию колебаний воздуха в электрический сигнал, электромагнитные датчики, воспринимающие колебания струн из ферромагнитного материала, пьезодатчики, реагирующие на колебания корпуса (деки) инструмента и т.д.
Среди чрезвычайно многочисленного семейства электронных систем обработки сигналов электрогитар наиболее распространенными являются устройства, осуществляющее амплитудное ограничение исходного сигнала. Данная функция реализуется несколькими типами устройств, основными из которых являются «Fuzz», «Distortion», «Overdrive», а также предусилители и усилители мощности, работающие по тем или иным причинам в режиме нелинейного усиления. Принципиальных отличий между вышеназванными типами средств амплитудного ограничения нет, отличия заключаются, в основном, в типах частотной коррекции каскадов, особенностях нелинейных участков проходных характеристик устройств и т.д. Общая для всех типов особенность - амплитудное ограничение сигнала, поступающее от электромагнитного датчика электрогитары, используется для расширения исходного спектра сигнала посредством привнесения в него гармоник различного порядка.
В существующих схемах эффектов overdrive предлагаются различные варианты ограничения сигнала по амплитуде. Самым распространенным является схема на включенных встречно-параллельно диодах [US №7787634, 2010 г.]. В рассмотренном аналоге, состоящем из источника питания, платы обработки сигнала distortion, аудио входа и выхода применена подобная схема ограничения сигнала. Недостатком этого изобретения является невозможность выбора ограничения сигнала по амплитуде, ограниченность предустановок, которые позволяли бы не только изменять глубину обработки сигнала но и изменять способ обработки.
В качестве прототипа было выбрано полупроводниковое устройство DOD Overdrive (описание доступно по адресу http://gaussmarkov.net/wordpress/circuits/overdrive-250A, в котором ограничение сигнала осуществляется ограничителем на кремниевых диодах. В прототипе имеется аудио вход для подключения исходного сигнала, плата обработки сигнала overdrive, состоящая из операционного усилителя, ограничителя сигнала на включенных встречно-параллельно диодах, переменного резистора, управляющего глубиной обработки, переменного резистора, регулирующего амплитуду выходного сигнала, источника питания, аудио выхода и ножного переключателя, позволяющего пропускать сигнал через плату или в обход ее без обработки.
Недостатком прототипа является ограниченность спектрального состава выходного сигнала: полупроводниковый прототип обогащает сигнал исключительно нечеткими гармониками, которые, начиная с 7-й, образуют диссонирующие созвучия с основной гармоникой и друг с другом.
Задачей заявляемой полезной модели является преобразование звукового сигнала в широком диапазоне частот, позволяющее обогатить и усилить звук, исходящий из электромузыкальных инструментов, за счет нетипичного для кремниевых диодов ограничения сигнала по амплитуде.
Поставленная задача достигается тем, что в известном преобразователе исходного сигнала электромузыкального инструмента, включающем источник питания, аудио вход и аудио выход, плату обработки overdrive, диодные ограничители на кремниевые диодах, включенные по встречно-параллельной схеме, ножной переключатель, позволяющий пропускать сигнал через плату или в обход ее без обработки согласно предлагаемой полезной модели к плате overdrive подключена плата с диодами, позволяющая переключение между двумя включенными по встречно-параллельной схеме диодами и двумя включенными по встречно-параллельной схеме диодными структурами металл/полимер/полупроводник на основе электроактивных полимерных материалов, в качестве предусилителя, к плате обработки overdrive подключена плата обработки сигнала с эффектом fuzz, выполненная по схеме ограничения амплитуды сигнала на двух германиевых транзисторах, с ножным переключателем.
Добавление дополнительной платы обработки сигнала fuzz, позволило реализовать в одном приборе 6 алгоритмов обработки сигнала с сохранением возможности регулировки глубины обработки и амплитуды (громкости) выходного сигнала.
Блок-схема изобретения приведена на фиг.1. На фиг.2 представлены осциллограммы сигналов частотой 300 Гц при использовании алгоритмов 3 (слева) и 4 (справа).
На схеме позициями обозначены: 1-аудио вход и ножной переключатель платы fuzz, 2 - плата обработки с эффектом fuzz, 3 - переключатель (тумблер) диодов, 4 - кремниевый диод типа КД522А, 5 - диодная структура металл /полимер/полупроводник, 6 - ножной переключатель платы overdrive, 7 - плата обработки с эффектом overdrive, 8 - аудио выход.
Устройство работает следующим образом. На аудио вход-ножной переключатель 1 подается сигнал с выхода электромузыкального устройства.
С помощью ножного переключателя 1 сигнал может быть передан без обработки до ножного переключателя 6 платы overdrive или передан в плату обработки 2 с эффектом fuzz, выполненную по схеме ограничения амплитуды сигнала на двух германиевых транзисторах, и далее, передан на ножной переключатель 6 платы overdrive. Далее, с помощью переключателя 6 сигнал может быть передан без обработки на аудио выход 8 или передан в плату обработки 7 с эффектом overdrive и далее, после обработки подается на выход 8. К плате 7 присоединен блок включенных встречно-параллельно кремниевых диодов 4 типа КД522А и двух включенных встречно-параллельно диодных структур металл/полимер/полупроводник 5 на основе электроактивных полимерных материалов. С помощью переключателя 3 осуществляется выбор диодов. Таким образом, схема позволяет реализовать шесть алгоритмов обработки сигнала:
1. Неискаженный сигнал
2. Сигнал с эффектом fuzz
3. Сигнал с эффектом overdrive на кремниевых диодах
4. Сигнал с эффектом overdrive на полимерных диодных структурах
5. Сигнал с эффектами fuzz и overdrive на кремниевых диодах
6. Сигнал с эффектами fuzz и overdrive на полимерных диодных структурах
На фиг.2 представлены осциллограммы сигналов частотой 300 Гц при использовании алгоритмов кремниевых диодов (слева) и диодных структур (справа). Хорошо видно различие в искажениях сигнала, в зависимости от включения кремниевых диодов и диодных структур. В обоих случаях, наблюдается ограничение сигнала по амплитуде, с некоторым возрастанием к концу полупериода. Сигнал на правом рисунке не симметричен относительно оси ОХ, что, в конечном счете, выражается в виде «смягчения» выходного сигнала.