✍ Electra distortion

... um projecto simples para a breadboard.

Como primeiro projecto de utilização do suporte para a breadboard vamos construir um circuito básico de distorção com apenas um transístor: um Electra distortion. Há numerosos exemplos deste tipo de circuitos e mais umas quantas modificações que uma pesquisa na net revelará, no entanto, vou restringir-me à versão standard.

Primeiro projecto:

O primeiro projecto de utilização do suporte para a breadboard (ver artigo anterior) é este Electra distortion, uns 0.5 Eurs em componentes.

Tem a seguinte lista de material.

Material

Esquema do circuito

O esquema da distorção Electra corresponde a uma configuração em emissor comum com um par de díodos invertidos à saída. A figura seguinte mostra o screenshot do circuito implementado no software TINA-TI da Texas Instrumentes (http://www.ti.com/tool/tina-ti).

O software TINA-TI é excelente para simular circuitos e estudar algumas configurações antes de as concretizar.

Simulações usando o TINA-TI

A figura seguinte mostra a forma das tensões de entrada e saída. Note-se que a tensão produzida pelos pickups (single coil) de uma guitarra são da ordem de 0.1V (apenas uma corda, força normal) ou 0.5V para um acorde (ou bordões tocados com força). Claro que depende da localização dos pickups (neck, bridge) e até mesmo do fabricante. No entanto 100mV é um bom valor inicial para ser usado como amplitude do sinal para simulação de circuitos. Devido à baixa impedância de entrada deste pequeno circuito a resposta em frequência é dependente dos pickups usados na guitarra (aqui aplica-se os mesmos comentários que se lêem sobre o fuzz-face). O esquema anterior inclui os componentes para a simulação de um pickup de guitarra assim como os pots de volume e de tone.

A figura seguinte mostra a forma das tensões de entrada e saída para 1kHz e 0.1V de amplitude.

Um bonito sinal limitado por diodos. Soft ou hard cliping?

Podemos obter a resposta em frequência usando o mesmo software. Não tomando em consideração as características dos pickups tem-se o gráfico seguinte para o ganho em função da frequência:

Um perfil mais ou menos plano depois 100Hz (um filtro passa alto).

Se incluir a simulação dos pickups vê-se claramente o que acontece quando o circuito sobrecarrega a saída da guitarra. Tem uma resposta em frequência na banda dos médios. O circuito completo “guitarra+Electra” tem uma resposta em frequência como um filtro passa banda.

Montagem na breadboard

A montagem na breadboard é simples. São poucos componentes.

Note-se o conector DIY para a bateria feito de uma bateria velha.

É uma boa prática tomar notas sobre o circuito, terminais do transístor, especificidades da montagem, etc. E depois de testar o circuito com o amplificador adicionar umas notas extra, como soa, como reage, como se comporta com diferentes guitarras, pedais, condições atmosféricas, etc.

Fica mais ou menos assim, não é necessário estarmos preocupado com a beleza da montagem. Note-se que não tinha nenhum condensador de 100nF, os de 150nF servem perfeitamente!

Nunca é demais relembrar que as montagens em breadboard são provisórias e desde que não haja nenhum curto-circuito todas as regras são válidas!

Medições usando o osciloscópio e o gerador de sinais

É importante para estudo construção ter um osciloscópio e um gerador de sinais. Com o gerador de sinais podemos ver se as simulações que foram feitas têm alguma correspondência com o circuito montado e visualizar a resposta no osciloscópio. A concordância neste caso é razoável, com um sinal de 1kHz à entrada, o simulador parece dar mais ganho ao transístor do que aquele realmente tem, mas tudo ok. A variabilidade dos parâmetros dos transístores é normal (sim, podia escolher um com as propriedades pretendidas com algumas medições).

A figura seguinte mostra o que acontece ao sinal de saída quando se aumenta a amplitude do sinal de entrada. O sinal é “clipado” de uma forma simétrica à saída pelos díodos passando, à medida que se aumenta a amplitude do sinal, de soft-clipping a hard-cliping. Depois o transístor começa a “fugir” do seu ponto de funcionamento inicial e dá-se o hard-clipping com uma estrutura assimétrica.

O som produzido pela guitarra quando o sinal sofre este tipo de alterações é bem conhecido. O clipping simétrico possui componentes harmónicas em todas as frequências, incluindo a 3ª. Resultando num som mais áspero, cortante e até dissonante. Para amplitudes maiores o clipping torna-se assimétrico e introduz harmónicas pares (duplicação de frequência, uma oitava) suprimindo, em proporção, os harmónicos cuja frequência é tripla da fundamental, adicionando ao som uma estrutura “mais quente” e agradável.

Esta descrição pode ser muito bem vista analisando a resposta em frequência do sinal de saída, i.e. estudando as suas componentes de Fourier (matemático francês do sec. XIX), olhando para as diferentes parcelas que compõem o sinal de saída da distorção.

Para além do efeito da resposta em frequência se alterar devido à baixa impedância deste circuito relativamente à impedância dos pickups da guitarra, temos ainda o efeito da distorção. A figura seguinte mostra bem as contribuições extra de harmónicas que este pequeno circuito adiciona ao sinal. O sinal de entrada está a amarelo o de saída a azul, o sinal roxo, parte de baixo do ecrã dá-nos o peso que cada frequência tem na composição do sinal de saída.

O primeiro pico corresponde à frequência do sinal original 1kHz, o segundo à segunda harmónica de 2kHz, uma oitava acima (ver o sinal de saída deformado na parte superior do ecrã). Os picos seguintes correspondem às harmónicas seguintes 3ª , 4ª, etc.

É possível também usar a guitarra como fonte de sinal para depois visualizarmos a onda de saída no osciloscópio. O sinal a amarelo é obtido directamente do colector do transístor, o sinal azul aos terminais dos díodos.

Note-se em primeiro lugar as diferentes escalas usadas para registo dos dois sinais, em segundo lugar que é fácil ver a compressão que corresponde ao achatamento da amplitude do sinal de saída: a distorção.

Como soa?

Os 3 soundclips seguintes mostram bem como soa este pequeno circuito. Nada mal para 50 cêntimos em peças! Limpa bem reduzindo o volume da guitarra ;)

Considerações finais

O circuito com apenas um transístor é um exemplo muito relevante em como circuitos simples resultam muito bem em conjugação com instrumentos electrónicos. O exemplo também mostra como devemos ser cépticos e interrogarmos-nos relativamente aquilo que os fabricantes de efeitos para guitarra nos vendem como sendo a última criação em termos artísticos ou de mojo.

Se o DIY serve para alguma coisa para além do exercício puro de experimentação e aprendizagem é o de permitir desfazer preconceitos e falsas verdades que perpetuam a ignorância e um modo de fazer as coisas pouco claro. O que pode ser mais honesto e verdadeiro do que os resultados que se obtém com uma experiência realizada à nossa frente?

Acabo com uma lista de referências do Jack Orman (http://www.muzique.com) com algumas modificações ao circuito:

Palavras chave/keywords: guitarra, distroção, diy, breadboard

Criado/Created: 25-05-2017 [23:06]

Última actualização/Last updated: 29-05-2017 [22:41]


GNU/Emacs

1999-2017 (ç) Tiago Charters de Azevedo

São permitidas cópias textuais parciais/integrais em qualquer meio com/sem alterações desde que se mantenha este aviso.

Verbatim copying and redistribution of this entire page are permitted provided this notice is preserved.