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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Orcad Pspice V9.1 Simulation von Gitarrenverzerrer


Autor: S. F. (deffman)
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Hallo zusammen,

hab hier ne Schaltung von nem Gitarrenverzerrer gefunden. Und zwar 
diesen Thread:

Beitrag "Könnte mir jemand diese Schaltung erklären?"

Jetzt wollte ich das ganze mal simulieren, aber irgendwie macht mir 
Pspice da jetzt nen Strich durch die Rechnung.

Das schematic schaut so aus:

http://i44.tinypic.com/2d9oat.jpg

Wenn ich jetzt den pos. Eingang plotte, kommt das folgende Ergebnis 
heraus:

http://i43.tinypic.com/mt1f9u.jpg

Warum ist hier kein Offset von ca. 4,5V zu sehen? Auf dem Ausgang ist 
zwar das korrekt verstärkte AC Signal zu sehen, aber auch ohne Offset.

Habe das Orcad Schematic auch noch angehängt. Die Simulation ist auf 
Transient gestellt. Liegt es evtl. daran?

Vielen Dank im Voraus für eure Hilfen!

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> Das schematic schaut so aus:
> http://i44.tinypic.com/2d9oat.jpg
Ok, das ist wohl das Grundgerüst. Es ist schließlich noch kein 
verzerrendes Element drin.

> Wenn ich jetzt den pos. Eingang plotte, kommt das folgende Ergebnis
> heraus:
> http://i43.tinypic.com/mt1f9u.jpg
>
> Warum ist hier kein Offset von ca. 4,5V zu sehen? Auf dem Ausgang ist
> zwar das korrekt verstärkte AC Signal zu sehen, aber auch ohne Offset.
Offenbar hast Du bei der Spannungsquelle keinen Offset eingestellt.

Achso, jetzt verstehe ich, woher die 4,5V kommen sollen:

Schau Dir doch mal R1, R2 und R3 an. Woher sollen die 4,5V denn kommen, 
wenn Du die Spannung so gut isolierst. Der Innenwiderstand Deiner 
4,5V-Quelle beträgt immerhin 1,5MOhm.

Demgegenüber beträgt der Innenwiderstand der Wechselspannungsquelle 
(Gleichspannung=0V!) nur 10k. Die Wechselspannungsquelle ist daher "viel 
stärker".

Du mußt das Audiosignal kapazitiv einkoppeln, dann ist der 
0Hz-Innenwiderstand der Wechselspannungsquelle unendlich und die 1,5MOhm 
sind wieder niederohmig im Vergleich dazu.

Schau doch mal in Deiner Originalschaltung nach: Da wurde das auch 
gemacht:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/37766/Di...

> Habe das Orcad Schematic auch noch angehängt. Die Simulation ist auf
> Transient gestellt. Liegt es evtl. daran?
Nein. Transient ist in Ordnung und liefert die zuverlässigeren 
Ergebnisse.


Gruß,
  Michael

Autor: S. F. (deffman)
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Oh mann, ja klar. So spät am Abend sollte man einfach ins Bett gehen. 
Jetzt funktioniert zumindest mal die Grundschaltung. Wollte die 
Schaltung eben Schritt für Schritt aufbauen, um alles nachvollziehen zu 
können.

Eventuell kommen später dann noch Fragen nach ;)

Aber jetzt gehe ich erst einmal ins Bett, bevor ich nochmal so einen 
Murx produziere!

Gruß Stefan

Autor: Exe (Gast)
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Hi
Bei Verwendung von split-load, also +/-Spannungsversorgung des Ops 
könnte man sich die Arbeitspunkteinstellung über die 4.5V sparen. Dies 
geht allerdings nur theoretisch da diese Verzerrer zwischen Instrument 
und amp-Eingang eingeschleift werden und eine 9V Batterie enthalten. 
Verzerrer im amp sind kritisch da hoch brummgefährdet.
Noch zur expliziten Schaltung.
Der Tiefpass am Instrumenteneingang wie der in der Invertalbeschaltung 
senken unter 100Hz deutlich die Gesamtverstärkung damit Rumpel und Brumm 
unterdrückt werden. Der doppelte 220Ohmer kann auch ein 470Ohmer sein, 
das ist Unfug.
Die verstärkte Spannung nach Vu ca 500 im Maximum wird zunächst am Op 
durch die beiden LEDs geklemmt und dann nochmals einstellbar durch die 
Diodenklemmung. Danach folgt ein "kleiner" Kuhschwanzentzerrer und der 
Lautstärkeregler.
Eine Schaltung die auf Anhieb funktionieren sollte. Der 4558 ist passend 
gewählt da er rauscharm ist.

Autor: S. F. (deffman)
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Hallo exe,

danke für deinen Kommentar. Ja das mit dem dualsupply ist mir schon 
klar. Aber hatte mit Orcad schon öfters Probleme, wenn ich den negativen 
Supplyeingang auf Masse gehängt habe. Deshalb die negative 
Spannungsversorgung.

Ich habe den Eingangsfilter auch einmal versucht zu simulieren. Das war 
mein entsprechendes schematic zum Verzerrereingang:

http://i44.tinypic.com/2d28x84.jpg

R4 ist hierbei der Eingangswiderstand des Ops 4558 (habe ich aus 
Datenblatt entnommen) und R2 der Widerstand vom Spannungsteiler. Ich 
hoffe mal das stimmt so.

Herausgekommen ist folgender Plot:

http://i39.tinypic.com/s6txzr.jpg

Das stimmt auch  mit meiner Berechnung der Grenzfrequenz von fg=26.983 
Hz überein.

Ist das nicht ein bisschen zu niedrig? Sollte man nicht C2 ein wenig 
kleiner machen um fg zu erhöhen und das Brummen genügend zu dämpfen?


Und dann noch eine Frage zu dem 1nF Kondensator direkt am Eingang, der 
an Masse hängt. Um dessen Einfluss zu simulieren, muss ich ja irgendwie 
den Strom der Spannungsquelle begrenzen. Habe jetzt versucht, statt 
einer Spannungsquelle eine Stromquelle IAC an den Eingang zu hängen. 
Aber irgendie sagt mir Orcad immer dass Node N$003 floating ist. Es sind 
aber definitiv alle Bauteile verbunden. Weiß jemand wo dran das liegt? 
Als Einstellung habe ich AC-Sweap angeklickt. Die Orcad-Schematic habe 
ich wieder angehängt.

Vielen Dank mal wieder im Voraus!

Gruß Stefan

Autor: Exe (Gast)
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Hi Stefan.
Die Ersatzschaltung ist richtig. Um den 1nF-C zu erfassen muss der 
Innenwiderstand des Gitarrenausgangs und desen Induktivität ermittelt 
werden. Das ist die eingezeichnete Urwechselspannungsquelle, dann in 
Reihe Spule, Widerstand bis zum 1nF-C.
In der Praxis dient dieser C nur dazu das "Schwirren" der Gitarrenseiten 
zu unterbinden und Eigenschwingungen zu verhinder. Erst so ab ca 20KHz 
greift dieser C überhaupt.
Das Brummen wird in der Tat wenig bedämpft aber es geht mehr um 
Rumpelgeräusche die bereits durch festes Auftreten auf wacklige 
Bühnenbohlen zunächst auf den Corpus der Gitarre übertragen werden und 
dann auf den Eingang.
Dafür dürfte es passen.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> Aber irgendie sagt mir Orcad immer dass Node N$003 floating ist. Es sind
> aber definitiv alle Bauteile verbunden. Weiß jemand wo dran das liegt?
Die Fehlermeldung mit Floating bekommst Du, weil der Simulator immer 
erst versucht, die Gleichspannung an jedem Knoten zu ermitteln.

 A           C2
 *-------*---||----
 |       |
 |       |
(-) i   --- C1
 |      ---
 |       |
 *-------*----------
 GND

Die Gleichspannung an Knoten A ist allerdings unbestimmt. Es fehlen 
beispielsweise die Ladungen auf den Kondensatoren zum Zeitpunkt 0.

Schalte einfach zusätzlich einen hochohmigen Widerstand von A nach 
irgendwohin, z. B. 1MOhm parallel zur Stromquelle, dann meckert der 
Rechner nicht mehr.

      A           C2
    *----*-------*---||----
    |    |       |
   ###   |       |
1M ###  (-) i   --- C1
   ###   |      ---
    |    |       |
    *----*-------*----------
    GND

Dasselbe Problem bekommst Du übrigens auch bei der Serienschaltung 
zweier Kondensatoren.

Gruß,
  Michael

Autor: Exe (Gast)
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Oups, Gitarrenseiten!

Natürlich -saiten. Herrschaftszeiten!

Autor: S. F. (deffman)
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Hallo mal wieder,

so hatte endlich mal wieder Zeit mich um die Schaltung zu kümmern, da 
ich gerade mit nem anderen Projekt ziemlich Stress habe. Aber nun zum 
Thema:

@Exe: Mit der Rechtschreibung komme ich auch des öfteren durcheinander. 
Aber glaube das hätte hier wahrscheinlich eh niemand gemerkt... mir ists 
nämlich auch nicht aufgefallen ;)

Aber okay, wenn man da noch die Spule am Eingang mit einbeziehen muss, 
dann gibt das natürlich noch einmal nen ganz anderen Sacherverhalt. Weil 
ohne diese kriegt man bei 1kHz schon ne ganz ordentliche Dämpfung. Aber 
gut ist ja ohne Spule. Danke für deine Antwort auf jeden Fall!

@Michael: Danke für den Tip. Jetzt funktionierts wunderbar!

Gruß Stefan

Autor: Exe (Gast)
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Hi S. F.
Die Rechtschreibung ist das nicht. In meinen Texten hier, die viele, 
viele Seiten füllen wirst du auch nicht einen finden.
Verschreiber und Oberflächlichkeiten schon wenn ich nicht sorgfältig 
Kontrolle lese. Aber dazu fehlt mir oft die Zeit.
Ich wies beim ersten Beitrag bereits darauf hin. Als vormals aktivem 
Pianisten und keyboardler ist mir der Unterschied zwischen Saite und 
Seite durchaus bekannt. ;-)
1nF nimmt bei 1Khz einen Blindwiderstand von ca 150KOhm an was von dem 
Gitarrenabnehmer-Ri-wie-wL weit weg ist. Die liegen etwa im 
KOhm-Bereich.
Erst ab so 10-20KHz greift dieser "Entschwingungs-C" weil dann vor allem 
die Abnehmerinduktivität wirksam wird.

Autor: Exe (Gast)
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Nachtrag
Da ist mir noch ein Unikum aus meiner Gitarrenexperimentierzeit 
eingefallen.
Koppelt man den magnetischen Tonabnehmer einer Gitarre an den 
INVERTIERENDEN Eingang DIREKT an und stellt die Verstärkung über einen 
Gegenkopplungswiderstand Rgk wird ein fulminanter Bass aus der Sache. 
Die
Induktivität unter Vernachlässigung des Rcuab hat bei den Bässen den 
kleinsten Blindwiderstand und fällt dann einpolig im Kurzsschluss mit 
steigender Frequenz ab,
So entsteht eine einpolige Filterwirkung etwa wie ein Miller der über 
einen Spannungsfolger am Giterreneingang hängt.
Ein echt brutaler Bass, der seinesgleichen sucht.
Die Spannungsverstärkung folgt dem Gesetz

Vu = -Rgk/(Rcuab + pL)

Für bereits kleine Frequenzen dann näherungsweise

Vu = -Rgk/pL  mit dem Betrag

!Vu! = Rgk/wL

da der Rcuab klein gegen die Reaktanz ist.
Der Nutzwert der Sache dürfte allerdings fraglich sein da der gemeine 
Klampfer eher an schillernden, jubilierenden Höhen interessiert ist denn 
an runden Bässen so schön die auch grummeln wollen.

Autor: S. F. (deffman)
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Hi Exe,

ja das hört sich wirklich nach nem fullminanten Bass an. Ich glaube wenn 
ich mal Zeit habe, werde ich die Schaltung ausprobieren. Da ich öfters 
in meinem Homerecording Studio aufnehme, schadet ein satter Bass auf 
jeden Fall nicht im Repertoire. Danke auf jeden Fall für den Tip!

Gruß Stefan

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