Hallo zusammen, ich habe Fragen, die die Verwendung von n-Channel Mosfets (2N7000 oder BS170)als Clipping-Dioden in Gitarren-Pedalen betreffen. Natürlich habe ich bereits viele Artikel und Foren zu diesem Thema durchgelesen, aber letztendlich entstehen dadurch immer weitere Unklarheiten und das Verstehen bleibt aus. Die Methode Mosfets als Clipping-Dioden zu verwenden scheint irgenwie der Heilige Gral der Pedalbuilder zu sein und dem entsprechend gibt es viele Mythen und Halbwahrheiten, aber keine wirklich nachvollziehbare Erklärung der Zusammenhänge. Ich bin mittlerweilse sogar fast soweit zu glauben, dass die verbreiteten Schaltungen gar nicht funktionieren dürften. Daher habe ich mir gedacht, ich frage mal besser bei echten, neutralen Elektronikern nach. Jetzt also die Fragen: Gehe ich recht in der Annahme, dass die in den Datenblättern der o.g. Mosfets eingezeichnete Diode zw. D und S (Kathode an Drain) die so genannte Inversdiode oder Body-Diode ist? Wenn man Drain und Gate miteinander verbindet entsteht zw. D/G und S die besagte Diode (mit erhöhter Schwellspannung und Softknee beim Clipping). Wie ist diese gepolt, bzw. wo befinden sich Anode und Kathode? Und wie ist diese Diode mit der Body-Diode verschaltet? Das ist für mich der Knackpunkt und ich finde hierzu keine konkreten Informationen. Danke schon mal Sascha
Hi https://de.wikipedia.org/wiki/MOSFET#Inversdiode Das wird Alles wohl genau das Selbe bezeichnen. MfG
Wie, du hast nichts gefunden?! Also wenn ich bei Google MOSFET und BODYDIODE eingebe, dann finde ich aber genau was du wissen willst - wie rum sie liegt und wieso weshalb warum. Um die Frage zu beantworten, sie liegt für gewöhnlich in Sperrrichtung zum gewöhnlichen Betrieb. Das heißt bei NFETs mit Anode an Source und mit Kathode an Drain. Bei PFETs eben genau anders herum.
Sascha J. schrieb: > Ich bin mittlerweilse sogar fast soweit zu > glauben, dass die verbreiteten Schaltungen gar nicht funktionieren > dürften. Welche wären das denn? Ob und wie gut eine bestimmte Verzerrerschaltung funktioniert, hängt ja immer auch von der elektrischen Umgebung, also den Pegeln und Klangfiltern ab, und nicht zuletzt vom Geschmack des Betreibers.
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Sascha J. schrieb: > Wenn man Drain und Gate miteinander verbindet entsteht zw. D/G und S die > besagte Diode (mit erhöhter Schwellspannung und Softknee beim Clipping). Ja. > Wie ist diese gepolt, bzw. wo befinden sich Anode und Kathode? Anode ist Drain/Gate. > Und wie ist diese Diode mit der Body-Diode verschaltet? Die liegen beide antiparallel zueinander. Also in der einen Richtung wirkt die Body-Diode, in der anderen die Gate/Drain-Source-Diode.
Patrick J. schrieb: > Hi > > https://de.wikipedia.org/wiki/MOSFET#Inversdiode > > Das wird Alles wohl genau das Selbe bezeichnen. > > MfG Danke, dass habe ich mir schon gedacht, wollte es aber nochmal bestätigt haben.
Stefan S. schrieb: > Wie, du hast nichts gefunden?! Ich habe nicht behauptet, dass ich nichts gefunden habe. Und wie schon erwähnt habe ich auch jede Menge gelesen! Außerdem ist für mich hauptsächlich das Zusammenspiel von Body-Diode und Mosfet-Diode interessant. Leider gibt es hier jede Menge Aussagen, die mir zumindest teilweise einleuchten, aber die konkreten industriellen Schaltungen mehr oder weniger sinnlos erscheinen lassen.
Hp M. schrieb: > Sascha J. schrieb: >> Ich bin mittlerweilse sogar fast soweit zu >> glauben, dass die verbreiteten Schaltungen gar nicht funktionieren >> dürften. > > Welche wären das denn? > > Ob und wie gut eine bestimmte Verzerrerschaltung funktioniert, hängt ja > immer auch von der elektrischen Umgebung, also den Pegeln und > Klangfiltern ab, und nicht zuletzt vom Geschmack des Betreibers. Ganz konkret geht es mir um den Joyo Ultimate Drive, und weil das ein China-Clone vom Fulltone OCD ist, natürlich auch um dieses Pedal. Es gibt auch verschieden Selbstbauprojekte und weitere Industriegeräte, die sehr ähnlich sind. Dass diese Schaltungen durchaus funktionieren, liegt auf der Hand, aber die Erklärungen dazu hinken irgendwie. Ich wollte hier aber Nicht_Gitarren-Fuzzis nicht unbedingt mit solchen Details behelligen, kann aber auf Wunsch durchaus noch mehr ins Detail gehen. Die Anmerkungen zu Pegeln, Filtern, Geschmack sind mir durchaus klar. Ich melde mich wieder.
ArnoR schrieb: > Sascha J. schrieb: >> Wenn man Drain und Gate miteinander verbindet entsteht zw. D/G und S die >> besagte Diode (mit erhöhter Schwellspannung und Softknee beim Clipping). > > Ja. > >> Wie ist diese gepolt, bzw. wo befinden sich Anode und Kathode? > > Anode ist Drain/Gate. > >> Und wie ist diese Diode mit der Body-Diode verschaltet? > > Die liegen beide antiparallel zueinander. Also in der einen Richtung > wirkt die Body-Diode, in der anderen die Gate/Drain-Source-Diode. Danke, genau das wollte ich wissen! Hab's mir zwar schon so zusammengereimt, aber nirgends in diesem Wortlaut gefunden. Wollte aber Gewissheit. Ich erklär mein Problem noch genauer, sobald ich ein bisschen Zeit dafür habe.
ArnoR schrieb: > Sascha J. schrieb: >> Wenn man Drain und Gate miteinander verbindet entsteht zw. D/G und S die >> besagte Diode (mit erhöhter Schwellspannung und Softknee beim Clipping). > > Ja. Nein. Es ist sehr, sehr eigenwillig, einen MOSFET, dessen Gate und Drain verbunden sind, als "Diode" zu bezeichnen. Technisch ist das schlicht falsch. Und dem Verständnis der Schaltung hilft das auch nur sehr bedingt. Ich weiß, daß du es gut mit dem TE meinst, wenn du seine schrägen Ansichten verstehend interpretierst. Aber ich glaube, ihm wäre am Ende mehr geholfen, wenn man ihm die Verwendung korrekter Begriffe nahelegt. Wenn nötig, dann auch mit Gewalt.
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Guten Morgen, der Vollständigkeit halber, hier noch kurz eine Zusammenfassung meines ursprünglichen Problems und was ich rausgefunden habe. Ich habe ein Joyo Ultimate Drive und habe dies auf Fulltone OCD Spezifikationen umgefrickelt. Bei der Beschäftigung mit den Schaltplänen von UD und OCD und Beiträgen in verschiedenen Foren und Websites bin ich über diverse Behauptungen gestolpert und wollte dann genauer wissen, wie diese einzuordnen sind. Nur bin ich halt kein ausgebildeter Elektroniker und daher war das nicht ohne Umwege, zumal relativ viel Mist mit relativ viel Überzeugung behauptet wird. Einer schrieb z.B., dass sein OCD erst richtig gut klingt, seit er einen der antiparallelen Mosfets rausgelötet hat. Ein anderer, dass man unbedingt die Germanium-Diode kurzschliessen müsse, die in Serie zu dem zweiten Mosfet liegt (ab OCD Version4). Einigkeit herrscht darüber, dass der OCD seinen besonderen Klang durch das Mosfet-Clipping habe. Natürlich sind das erstmal Geschmacksfragen, aber dennoch... Richtig spannend wurde es, als ich gelesen habe, dass die Germanium-Diode im UD seit 2010 grundsätzlich falsch herum eingebaut sei, weil der Aufdruck auf der Platine falsch sei. Da ich sogar zwei der besagten UDs habe, konnte ich das einfach überprüfen. Meine Erkenntnisse sind: Die Schaltpläne von OCD V4 und UD sind insbesondere was die Mosfet-Clipping-Stufe angeht gleich. Die Abweichungen betreffen hauptsächlich die Poti-Werte und -Kennlinien. Tatsächlich ist die Germanium-Diode wie auf dem Print aufgedruckt eingebaut und das widerspricht tatsächlich dem Schaltplan. Ich habe also mit der Diode experimentiert und dabei festgestellt, dass es nahezu keinen Unterschied macht, ob man die Diode überbrückt, dreht, entfernt (nur noch ein Mosfet aktiv) oder eben so lässt wie sie war, zumindest in meinem Setup (Pedal mit mittlerem Drive und Level als Overdrive vor einem voll aufgerissenen Marshall JCM800 2210. Dabei viel mir aber auch auf, dass bei meinen UDs Source+Gate miteinander verbunden sind und nicht wie im UD- allen OCD-Schaltplänen angegeben Drain+Gate. Also wollte ich gebauer wissen, wie das zu verstehen ist und daher auch die Fragen nach Polarität und Verschaltung der Dioden. Unterm Strich lässt sich sagen, dass der besonder Klang eher vom verwendeten OP-Amp TL082 und dessen Clipping-Eigenschaften als von der Clipping-Stufe abhängt und das es in dieser Schaltung mit zwei antiparallelen Mosfets egal ist ob S+G oder D+G miteinander verbunden sind, da in jedem Fall die Body-Dioden wirken. Entweder direkt, oder über Kreuz. Die Body-Diode des zweiten Mosfets ist gleich gepolt wie der als Diode geschaltete erste Mosfet und leitet wegen ihrer niedrigeren Schwellspannung immer vor dem Mosfet. Bei dem zweiten Mosfet und der ersten Body-Diode gilt entsprechend das Gleiche für die andere Halbwelle. Die Schaltung verhält sich also wie zwei antiparallele Silizium-Dioden plus Germanium-Diode um das Clipping unsymmetrisch zu machen. Die eigentliche Frage ist also, warum machen die Hersteller und Pedalbauer so ein Tamtam um Mosfet-Clipping, wo es zwei einfache Dioden genauso tun würden, oder gibt es doch ein hidden secret? Sascha
Sascha J. schrieb: > Die eigentliche Frage ist also, warum machen die Hersteller und > Pedalbauer so ein Tamtam um Mosfet-Clipping, wo es zwei einfache Dioden > genauso tun würden, oder gibt es doch ein hidden secret? Probier doch einfach mal zwei Silizium-Standarddioden aus. Vermutlich wirst du keinen Unterschied hören.
Der Trick ist, dass die positive und die negative Halbwelle unterschiedlich behandelt werden. Daher auch die Kombination aus Silizium- und Germaniumdiode. Die haben unterschiedliche Flussspannungen und daher begrenzt die eine Diode eher als die andere. Ein zweiter Faktor ist, dass der Kennlinienknick nicht so stark sein darf wie z.B. bei einer Z-Diode. Der Knick muss soft verlaufen, dann ist auch der Übergang zur Zerre soft (wie beim AC30 zum Beispiel). Alles zusammen spielt darauf hin, dass die Kennlinie einer Röhre kopiert werden soll. Das Clipping Verhalten muss langsam gehen. Das sieht man auch, wenn man sich das Signal am Oszi anschaut. Da darf kein Knick oder Kante im Signal sein. Also einfach mal den Sinus einspeißen und schauen. Unstetigkeitsstallen in der Kurvenform produzieren dir sehr hohe Oberwellen. Und die sind es die für das Kratzen und Kreischen von schlechten Verzerrern verantwortlich sind. Ziel ist es (durch die unterschiedliche Bewertung von positiver und negativer Halbwelle) nur gerade Oberwellen zu erzeugen. Dann bekommst du den warmen, dennoch kraftvollen Zerrsound hin. Gruß, Jens
Harald W. schrieb: > Probier doch einfach mal zwei Silizium-Standarddioden aus. Vermutlich > wirst du keinen Unterschied hören. Das schätze ich auch. Trotzdem werd' ich's mal probieren genauso wie das magisch-mystische Mosfet-Clipping mit Drain+Gate verbunden. Entweder jeweils eine Diode in Reihe mit den Mosfets, die die Body-Dioden blocken, oder halt nur einen Mosfet, der dann zusammen mit seiner Body-Diode für asymmetrisches Clipping beider Halbwellen sorgt. Scheinbar gibt es auch eine dritte Variante bei der die Mosfets gegensinnig in Reihe gechaltet sind und sich die Body-Dioden gegenseitig blocken, oder so ähnlich. Aber die ursprüngliche Frage, warum die Pedalbauer mit Mosfets rumfummeln, wo es doch einfache Dioden genauso tun würden, bleibt bestehen. Oder gibt es doch einen Unterschied zwischen Body-Diode und Silizium-Diode, der diesen Mehraufwand rechtfertigt? Gruß Sascha
Sascha J. schrieb: Oder gibt es doch einen Unterschied zwischen Body-Diode und > Silizium-Diode, der diesen Mehraufwand rechtfertigt? > > Gruß > Sascha Nein, die Body-Diode ist nichts anderes als eine schnöde Si-Diode- sie leitet ab etwa 0,8V. In der Gegenrichtung aber leitet die drain-source-Strecke erst, wenn die notwendige gate-source-Spannung aufgebaut ist - und das passiert erst zwischen 2 und 4V, je nach Typ. Dadurch ergibt sich eine "unsymmetrische Anti-Paralleldiode", und daraus entstehend geradzahlige Oberwellen. Und damit hat man mal wieder ein mystifizierbares Produkt, über das man den angehenden Gitarrenfuzzies das lockere Geld aus der Tasche ziehen kann.
Mark S. schrieb: > Nein, die Body-Diode ist nichts anderes als eine schnöde Si-Diode Ich hab's ja befürchtet, aber dennoch will mir dieser offensichtliche Etikettenschwindel nicht runter. das ist ja wie wenn du einen Trekker kaufst und der stehen bleibt, sobald du 'nen Hänger dranhängst. Man könnte dann wenigstens eine der oben bereits erwähnten Schaltungen benutzen, wo tatsächlich der magical-mystical-super-duper-soft-knee-hohe Schwellspannung-soft clipping Mosfet-Clipper zum Einsatz kommt, mal ganz unabhängig davon wie es dann klingt. Aber da fällt mir noch was ein. Ich habe bei DIYstompboxes.com einen Thread OCD - 3 different revisions with 3 different Mosfet Clipping Setups gelesen, wo es angeblich eine Clipping-Variante gibt, bei der bei einem der beiden antiparallelen Mosfets Source und Gate nicht miteinander verbunden sind, sondern Source über eine Diode mit Gate und Vcc verbunden ist. Wie wirkt sich das aus? Am einfachsten findet man den Thread wenn man bei der Google-Bildersuche OCD - 3 different revisions with 3 different Mosfet Clipping Setups eingibt. Der oberste Treffer zeigt die dazugehörige Zeichnung. Meines Erachtens ist die Zuordnung der OCD Versionen zu den Clipping-Stufen fragwürdig. Ich denke, dass das rechte Bild den Versionen 1-3 entspricht, das mittlere ab Version 4 gilt und das linke Bild so nicht vorkommt. Trotzdem interessiert mich wie sich diese Diode auswirkt, oder ob es sich nur um ein Hirngespinnst handelt. Sascha
Wenn man die unter "Joyo Ultimate Drive" zu findende Schaltungen anschaut, dann findet eine Eingangsstufe mit TL08x, gespeist mit +-4,5V, Verstärkung von 10..500fach. Der Opamp kann mit der Versorgung +-3,5V am Ausgang bringen, er geht also bei "clean" bei 350mVp in die Begrenzung, bei "max Zerr" braucht er dazu gerade mal 7mV. Das bekommt man allein mit den Fingern auf dem Griffbrett mehrfach hin. Wo entsteht nun die Verzerrung? In der magischen MOSFET-Diode? Oder vielleicht doch im Opamp?
Carl D. schrieb: > Wo entsteht nun die Verzerrung? In der magischen MOSFET-Diode? Oder > vielleicht doch im Opamp? Genau das habe ich oben ja schon vermutet! Es handelt sich eher um theoretische Betrachtungen, schließlich klingt das Teil ja, zumindest für meinen Geschmack, sehr gut und hat sogesehen kein Gebastel nötig. Aber man weiß ja nie was einem noch so über den Weg läuft, und da ist es immer ganz hilfreich ein bisschen Bescheid zu wissen.
Wenn Du wirklich mal Hintergrundwissen zu Gitarrenverstärkertechnik erlangen willst, ist folgendes frei verfügbares Buch eine Quelle des Wissens: http://www.jeanpierrepoulin.com/PDF/transistor.pdf Teemuk weiß was er schreibt, im Gegensatz zu all diesem Bullshit, der da sonst so im Inet rumvagabundiert.
Sascha J. schrieb: > ich habe Fragen, die die Verwendung von n-Channel Mosfets (2N7000 oder > BS170)als Clipping-Dioden in Gitarren-Pedalen betreffen. Hast du mal einen Beispielschaltplan wie das in der Praxis aussieht?
Ja, prinzipiell schon. Kann ich einfach Links hier rein schreiben? Oder soll ich Grafiken einfügen, die müsste ich aber auch erst downloaden. Am einfachsten wäre es m.E., wenn ich einfach den genauen Google-Suchbegriff hier reinschreibe, aber das ist ja nicht so recht auf Gegenliebe gestoßen. Aber an mir soll's nicht scheitern!
Poste Links oder papp einen runtergeladenen Schaltplan als Bild an Deinen Post.
Sascha J. schrieb: > Kann ich einfach Links hier rein schreiben? Ob du kannst, weiß ich nicht. Verbieten wird es dir keiner. > Oder soll ich Grafiken einfügen Das wäre im Zweifelsfall am besten. Vor allem, falls der Krempel hinter einer Paywall oder einem Javascript-Verhau stecken sollte. Oder wenn es erst eine längliche Beschreibung bräuchte, welchen Schaltplan du denn meinst. Noch ein Vorteil wenn du den Schaltplan selber hochlädst: du kannst vorher mit einem Zeichenprogramm die Bauteile markieren, um die es dir in der Schaltung geht. > Am einfachsten wäre es m.E., wenn ich einfach den genauen > Google-Suchbegriff hier reinschreibe, aber das ist ja nicht so recht auf > Gegenliebe gestoßen. Weil es nicht funktioniert. Die Google-Suche liefern nicht jedem die gleichen Treffer in der gleichen Reihenfolge.
man kann es aber kompliziert gestalten... https://www.google.de/search?q=joyo+ultimate+drive+schematic&newwindow=1&tbm=isch http://4.bp.blogspot.com/-_pwztcRxxis/Ty0xtP0wq9I/AAAAAAAAA3M/1lDrCwrPZO8/s1600/Harley_Benton_-_Ultimate_Drive_schematic.jpg
Angehängte Dateien:
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ocd_schem.gif
24 KB -
OCD_Clippings.png
35 KB -
Shaka_Braddah_3.png
180 KB
Ergänzend zu den bereits verlinkten Ultimate Drive Schaltplänen, noch ein OCD Schalplan mit ein paar Anmerkungen. Dann habe ich noch ein Bild mit verschiedenen OCD Clipping-Stufen angehängt, hier interessiert mich die Wirkung der Diode zwischen Source/Vcc und Gate im linken Beispiel. Und dann noch ein Beispiel mit echtem Mosfet-Clipping, den Shaka Braddah 3.
Blöde Frage, aber wäre es nicht besser, die MOSFETs in den Rückkopplungszweig des OPs zu packen? https://www.mikrocontroller.net/attachment/332426/ocd_schem.gif
hlm schrieb: > Blöde Frage, aber wäre es nicht besser, die MOSFETs in den > Rückkopplungszweig des OPs zu packen? > > https://www.mikrocontroller.net/attachment/332426/ocd_schem.gif Ja, das wäre besser. Es ist ziemlich sinnfrei den ersten OP-Amp zu übersteuern und dahinter dann eine Verzerrerstufe zu setzen in dem Glauben, man erzeuge auf diese Weise den Röhrensound. Da aber der Glaube bekanntlich Berge versetzen kann, ist dies kein wirkliches Problem.
Was wäre denn nun, wenn man das Gate gar nicht anschließt und offen lässt? Rein hypothetisch.
Sascha J. schrieb: > Was wäre denn nun, wenn man das Gate gar nicht anschließt und offen > lässt? > Rein hypothetisch. Wenn das Gate offenbleibt, ist der zustand möglicherweise undefiniert. Man könnte aber das Gatemit ca. 10k auf Source schalten, dann liegt das Gate sicher auf Source-Potential. In dem Fall wird wahrscheinlich die Bodydiode das einzige sein, was leitet. Du kannst übrigens ganz leicht von Hand die I-U-Kennlinien von Dioden aufnehmen. Dann kannst du das Übersteuerungsverhalten quasi schon aus dem selbst-gewonnenen Diagramm ablesen.
Angehängte Dateien:
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OCD_Clippings.png
35 KB
hlm schrieb: > Du kannst übrigens ganz leicht von Hand die I-U-Kennlinien von Dioden > aufnehmen. Dann kannst du das Übersteuerungsverhalten quasi schon aus > dem selbst-gewonnenen Diagramm ablesen. Ja, wie das? Und wo wir schon mal dabei sind, was macht den nun die Diode im linken Abschnitt (V3) im angehängten Bild?
Angehängte Dateien:
Schau mal hier, so eine Kennlinie willst du im Prinzip erstellen: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/Dioden-Kennlinie_1N4001.svg https://de.wikipedia.org/wiki/Diode#Statisches_Verhalten Im Anhang ein kleines Schaltbild, wie ich es machen würde. U ist eine einstellbare Spannungsquelle (ca. 0 bis 5V) Der R (10k) simuliert deinen Vorwiderstand. Zw. MP1 und MP2 und zw. MP3 und MP4 misst du mit deinem Multimeter die Spannungen. Möglicherweise ist es in deinem Fall besser, direkt die eingestellte Eingangsspannung (U) gegen die Ausgangsspannung (Diode MP3/MP4) zu messen. Dann messen: Ausgangsspannung gegen Eingangsspannung x1 0,0V x2 0,1V x3 0,2V x4 0,3V usw. Am Anfang ist die Spannung über der Diode proportional zur Eingangsspannung U. Irgendwann schlägt dann die diode zu (bei Si ab ca. 0.6V) und die Kurve verbiegt sich.
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