Lukáš Horváth

Gitarový preamp s koncovým stupňom na slúchadlá

Úvod – motivácia a popis návrhu

Návrh predzosilňovača na elektrickú gitaru s koncovým stupňom na slúchadlá som sa rozhodol urobiť práve

z toho dôvodu, že mám blízko ku audiotechnike a mojím cieľom bolo vyrobiť výrobok, ktorý by mi v budúcnosti uľahčil

trénovanie hrania na gitare v akusticky obmedzených priestoroch. Návrh pozostáva z piatich hlavných častí: vstup

signálu s privedením napájania, predzosilňovač, overdrive (booster), nastavenie tónových korekcií a koncový stupeň.

Tieto časti sú označené číslami v schéme zapojenia. Výsledná schéma zapojenia bola inšpirovaná spojením viacerých

zapojení, v ktorých boli vykonané úpravy podľa vlastnej potreby.

Návrh začína vstupným jackom (6,3mm), do ktorého sa pripojí gitara. V časti 1 (viď. Schéma zapojenia) vidíme

tiež pripojenie 9V adaptéru alebo 9V baterky, pričom napájanie sa dostane na obvod až po pripojení vstupného jacku.

Toto je riešené použitím stereo samice, pričom samec je mono, nakoľko aj samotný signál z gitary je vždy mono. Taktiež

po pripojení adaptéru sa odpojí baterka, čo je riešené 3 pinovým konektorom na adaptér. Ďalej tu máme ochranné

diódy, pričom Zenerova dióda predstavuje ochranu voči pripojeniu opačnej polarity, ale aj prepätiu. V týchto prípadoch

sa napájanie skratuje cez diódu a výrobok ostane nepoškodený. Keďže operačné zosilňovače v tomto zapojení

potrebujú aj tzv. strednú referenčnú hodnotu, pomocou odporového deliča vytvoríme potenciál 4,5V. Ako posledný

v tejto časti je operačný zosilňovač v zapojení tzv. emitorového sledovača, ktorý slúži hlavne na oddelenie impedancie.

Kondenzátory sú použité ako filtre.

Časť 2 tvorí zapojenie predzosilňovača, ktorého zosilnenie je možno podľa potreby voliť nastavením trimra.

Kondenzátor je použitý na odrezanie šumu a „najvyšších“ výšok signálu.

V časti 3 pozorujeme rozvetvenie obvodu pomocou prepínača na tzv. čistý zvuk (clean) dole a skreslený zvuk

(drive/boost) hore. Skreslený zvuk je realizovaný štandardným zapojením operačného zosilňovača, odporu

a potenciometra, ktoré signál výrazne zosilnia a troch diód, ktoré rôzne orežú vrchnú a spodnú časť sínusovky signálu,

pričom veľkosť skreslenia (gain) môžeme nastaviť pomocou potenciometra.

Nasleduje úprava signálu v časti 4, kde vhodným zapojením kondenzátorov a potenciometrov môžeme

regulovať basy, stredy a výšky signálu. Táto časť končí emitorovým sledovačom, ktorý slúži opäť na oddelenie.

Poslednú časť 5 tvorí koncový stupeň na slúchadlá – integrovaný obvod LM386 so zapojením podľa datasheetu.

Trimrom je možné voliť koncové zosilnenie obvodu. Návrh končí výstupným stereo jackom na slúchadlá (3,5mm), kde

mono signál je odvedený do obidvoch kanálov.

Schéma zapojenia

Zoznam súčiastok

Pre veľký počet súčiastok sa zoznam nachádza v samostatnom prehľadnejšom excel súbore

(viď. Horvath_Zoznam.xlsx).

Návrh plošného spoja (pohľad zhora)

Návrh plošného spoja (pohľad zdola)

3D model plošného spoja

Osadený plošný spoj

Záver

Oživenie osadeného plošného spoja prebehlo bez komplikácií. Výrobok je funkčný a plne

použiteľný. Najprv som výrobok oživil s použitím integrovaných obvodov LM4558, potom som vyskúšal

aj alternatívu TL072. Zvuk sa javí prirodzenejší s použitím TL072.

Obvod LM386 relatívne dosť šumí, a teda nie je úplne vhodný pre toto použitie. Pri vylepšovaní

návrhu by som určite siahol po nejakej kvalitnejšej alternatíve. Trimer na koncovom stupni bol

nedopatrením zvolený príliš veľký a tak sa teraz ťažko nastavuje. Jeho hodnota by mala byť okolo 2k2.

Pre úplnú dokonalosť návrhu by som mohol použiť simuláciu obvodu pre zvolenie vhodnejších

veľkostí potenciometrov ekvalizéru. V momentálnom stave nezaberajú na celej svojej dráhe, ale iba na

časti dráhy.

Výrobok by bolo treba umiestniť do kovovej krabičky, ktorá sa spojí so zemou a bude

poskytovať tienenie celému obvodu.