Шо то є?
Сьогодні я добиваю проект що тягнеться на справді більше ніж рік - вже 13тий місяць, і я сподіваюсь я підходжу до фінішу. На даний момент вона вже зібрана, протестована у замовника і забрана від нього назад (апд. - повторно вручена)) ) - нещасний терпить бо мені треба поробити для вас гарні фоточки))
Не буду вдаватись в деталі, але одна з причин по якій це зайняло так багато часу, можливо буде комусь з вас знайома - "непереносимість обов'язків", тому якщо ви часами робите свої хоббі своїми зобов'язаннями і страждаєте від цього, знайте, ви не самі)) (і вихід є)) )
Схема пацієнта:
Всі потенціометри на схемі - по 50k, B, тобто лінійні (у європейських виробників, у китайців навпаки, А - лінійні В - логаритмічні)
Ця ж схема в кращій якості - [тут] та в розділі з ресурсами.
В нижньому правому кутку можна побачити назву цієї конкретної схеми - Boy in Well.
Deep Blue Delay або DBD - по такому імені я його знав на початку роботи, тому буду використовувати цю назву, і ту схему, бо вона простіше читається (хоча тут вже кому як), а початково я її збирав по такій схемі:
Є на справді ціле сімейство ділеїв базованих на PT2399, наприклад як нижче. Мікросхема була створена компанією Princeton Technology Corp (PTC), має вбудований Аналого-цифровий конвертер, 44Kb RAM та цифро-аналоговий конвертер, і вона швидко захопила ринок через свою компактність, універсальність та простоту обслуговування.
Схеми для Echo Dream 2 та DLY-1 будуть в кінці статті в ресурсах, якщо комусь цікаво
Розбір схеми
Примітка: колись в майбутніх статтях я детальніше розгляну речі про які буду тут говорити, такі як фільтри частот, різні функції кондерів та особливості роботи опампів, зараз лише дам уявлення що і куди. Якщо не хочете чекати поки вийде окрема стаття - питайте в коментах про те що вас цікавить, постараюсь відповісти.
Розглянемо частини схеми по окремості
Ланцюг живлення:
Діод потрібен як захист від переполюсовки - в разі неправильного підключення струм піде по ньому а не по схемі, бо він матиме менший спротив відносно неї. При цьому, якщо підключена батарейка - просто сяде, якщо бп з захистом - вимкнеться, якщо без захисту - гітлєр капут. Насправді це малоймовірна ситуація, бо зазвичай в педалях і бж до них використовується круглий DC конектор з мінусом всередині, втім, в деяких пропрієтарних блоках мінус ззовні, але там зазвичай є захист. Словом - звертайте увагу, що і куди встромляєте, але ця педаль переживе такі фокуси.
Резистори потрібні для створення середньої точки - зміщення напруги. Часами її називають також віртуальною землею, якби відсилаючись на те що в потужних, і в основному старих, підсилювачах використовується "справжнє заземлення" - середня точка обмотки трансформатору, яка дає не тільки половину напруги а й половину струму, чого резисторний дільник не може зробити через високий спротив резисторів. І ні, якщо зменшити спротив резисторів це не вирішить проблему, бо вони будуть паралелитись з сумарним опором навантаження і результат "ділення" буде зовсім інший.
Ось приклад блоку живлення з таким трансформатором:
Щоб внести ясність, в цій статті я буду називати землею мінус живлення, що є одночасно і мінусом сигналу.
R1 та R2 працюють як резисторний дільник і дають нам 4.5V відносно нуля в місці з'єднання.
Якщо ми раптом захотіли заживити схему від вищого струму - працювати це буде і для 12 вольт наприклад - в середній точці буде +6V відносно нуля - однак потрібно враховувати максимальну напругу живлення компонентів, у операційних підсилювачів вона зазвичай 18V і вище, але також потрібно пам'ятати про конденсатори, транзистори, та в нашому випадку - стабілізатор 5V. Я використовував максимально доступний LM7805, його максимальна вхідна напруга - 25V, тому 12 захаває без проблем.
Поруч у нас кондерсатор С4 на 27 мікрофарад - це конденсатор фільтрування та згладжування живлення, або DEcoupling capacitor, хороша практика ставити таких чувачків від 47u до 100u (можна й більше але немає особливого сенсу робити це в педалях) на кожне плече дільника, тобто один між мінусом і центром, і один між центром та плюсом.
Якщо міряти мультиметром, +4.5V у нас буде між центром та землею при плюсовому щупі на центрі, і так само між центром та плюсом, при щупі на плюсі - бо центр має менший потенціал відносно плюса і більший відносно мінуса. Тож конденсатори впаюємо з відповідною полярністю.
На цьому шматку схеми у нас кондер лише на одному плечі, в цій схемі інший ніби загублений, хороший тон ставити на обидва, паралельно резисторам.
Далі йде стабілізатор U1 і його обв'язка - C1, C2 та С3 - вони допомагають йому гарно виконувати свою роботу, однак на схемі DBD він без друзяк, бо може і обійтись, мікруха їсть приблизно 8мА тож для економії місця можна їх викинути. (але щоб було гарно і спокійно на серці, не розділяйте членів сім'ї)) )
Далі на черзі - Input Buffer
R10 - резистор проти клацання під час підключення кабелю
С15 та R11 - утворюють фільтр низьких частот, (high PASS filter), значення підібрані так щоб блокувати частоти нижче 4 герц, і мабуть головне його призначення - С15 увімкнений як конденсатор що блокує постійний струм. Він може з'явитись в схемі небажано в результаті КЗ десь в іншому місці, шумів, якщо того просто вимагає схема, наприклад при живленні транзисторів, якщо ми десь використовуємо Phantom Power - живлення по тим же дротам що передають сигнал.
Також він називається coupling capacitor. Назви плутають, але запам'ятати можна так: DEcoupling це той що "РОЗпарює", РОЗ'єднує плюс та мінус живлення, бо плюсу та мінусу не можна зустрічатись напряму, а coupling - той зо "спарює", поєднує вхід та вихід сигналу, бо така їх доля, бути разом :].
Якщо коротко, працює coupling cap так - якщо в одному ланцюгу у нас постійний струм та змінний, постійний один раз заряджає кондер і більше нікуди не тече, а змінний бігає вперед-назад і розряджає-заряджає його, тобто ніби-майже його і нема.
Виконувати його роль теж часто ставлять бочечку ємністю 1uF - і ми побачимо такі далі в схемі.
Далі йде операційний підсилювач в інвертуючому підключенні (це коли через мінус, inverting input). Чому інвертуючий - бо під час своєї роботи він видає "перевернутий" сигнал, там де було -5V стане +5V і навпаки, а там де 0V - буде 0V. По суті для слухача це не має особливого значення якщо схема нескладна, і тим більше якщо далі в ній в послідовному підключені йде ще один інвертуючий опамп який "мінусує" наш "мінус".
Проблеми можуть початись якщо в нас сигнал з інвертуючого опампу замішується з сигналом з паралельного неінвертуючого - але про це теж колись потім, в нормально розрахованих і намальованих схемах ви такого не зустрінете тому "мунтажнікам-висотнікам" можна не паритись.
Резистор R12 360k визначає рівень гейну - якщо дуже хочеться можна замінити його на потанцювометр, щоб регулювати його потужність, але це вже на ваш смак. Я ж робив це в іншому місці - розповім чому.
Разом з С16 він утворює фільтр високих частот що блокує 9.4 kHz.
Йдемо далі
PT2399 та обв'язка
Тут ми не будемо надовго затримуватись, згадаємо про головне, детальний розбір в ПДФі в ресурсах, звідти ж і скріни, але там інглішом, тому якщо комусь дуже цікаво але сам не гу-гу, пишіть, може й перекладу повністю).
Безпосередньо звуковий сигнал через весь цей лабіринт не проходить, а лише по дорогам зазначеним на малюнку.
Входить він через деякі фільтри і 16ту ногу, виходить з 14тої вже з затримкою та повтореннями - так, як результат своєї роботи мікросхема видає саме ехо, чистий сигнал проходить через перший опамп і замішується потім з обробленим, нижче в статті покажу на схемі що і як.
Нога 6 - вхід VCO, або Voltage Controlled Oscilator, щось типу "годинника" для різних звукових схем та мікросхем, для користувачів модульних синтезаторів це знайомий термін.
Тут ми можемо задати цю напругу від якої залежить швидкість повторів звуку фіксовано, одним резистором, але так зовсім нецікаво, тому ставимо потанцювометр з резистором на 2.7k для підстраховки, щоб позбутись від артефактів при викручуванні потенця в нуль.
Але взагалі то, цей вхід можна використовувати для синхронізації з іншими схемами, тому тут весь його потанцював не розкривається, втім, для цього проекту - цього достатньо.
Кондери на ногах від 7мої до 13тої - "ДЛЯ ВНУТРІШНЬОГО ВИКОРИСТАННЯ", вони визначають деякі параметри роботи схеми і деякі є фільтрами частот на етапі обробки сигналу, що і як працює знову дивитись в оригінальний документ.
Синьою лінією у позначений ланцюг по якому бігає вже сформований оброблений сигнал, там він забігає на потанцювометр REPEATS який кормить схему цим же сигналом, а від рівня потужності фідбеку залежить кількість повторів сигналу, або по іншому - швидкість затухання.
Там само він йде на потець LEVEL, який, ви не повірите, визначає потужність обробленого сигналу що буде далі домішуватись до чистого - тобто гучність ефекту, або присутність ефекту в сигналі.
Output Buffer
Це своєрідний міксер для нашого необробленого, "dry"(сухого) та обробленого, "wet"(мокрого), сигналу - бо нам потрібен і перший удар по струні і ехо від нього.
Резистори R15 R13 замішують його в пропорції 1.1 : 1 в користь мокрого, бо він а пріорі трошки слабший ніж оригінальний.
Далі у нас друга половинка мікрухи, опамп в інтвертуючому включенні, теж з фіксованим гейном, але коли мій замовник тестив педаль, сказав що вона занадто тиха, при цьому четверту ручку-вертілку він не хоче, тому я замінив R16 на підлаштовуваний резистор, як на фото, виставив потрібний гейн і всі залишились задоволені (а шоб мало не показалось, фпаяу одразу 200к - а патамушо можу >:], гейну мало не буває)) ).
С19 та R16 це фільт високих частот (132 kHz), C20 R17 R18 - фільтр низьких частот - 1.59 Hz.
Втім, дивлячись на ці цифри, підозрюю що значення підібрані так щоб вони не впливали на чутний спектр звуку, але виконували інші функції - наприклад С20 - "спарювальний" конденсатор а R18 - "підтяжка" з землі, а також можливо анти-чпок резистор, як на самому вході схеми.
Ще раз поглянемо на загальну схему щоб зрозуміти концепцію
А взагалі, опампи тут потрібні щоб не залежати від потужності сигналу пристрою на вході і вхідного імпедансу пристрою на виході, а також щоб запобігти взаємодії кишок схеми з кишками інших колег по звуковому тракту
Якщо я нічого не забув, по теорії це все, далі розповім як я збирав цю схему.
Мій процес
Почалось це все 30 грудня 2022 року, так ми з колегою вирішили відсвяткувати, і це був не єдиний проект яким ми тоді займались - але про нього колись в далекому майбутньому).
Знайшли схему, закупили деталі, і поїхали, "за день справимось" - злий жарт іронії)).
Першою помилкою було брати плату з фабрично майже рандомно розведеними доріжками, не уявляю собі ситуації коли комусь взагалі буде зручно таким користуватись - мабуть лише для лінивих дуп які впаюють одну мікруху і три пенька до неї.
Пайка тоді була теж не на рівні - ОЦЕ, це вже виправлений варіант того що було, дуже шкода що не зробив фото до, з горами "зубів" та лісами заізольованих термухою перемичок, то був би хороший поганий приклад)
Дріт, що починається внизу справа, обходить всю плату і закінчується просто справа - це земля. Він спеціально незамкнутий, щоб уникнути земляних петель, які створюють шуми через різницю потенціалів між різними дорогами від деталі до головної точки землі.
По фен шую, якщо уявити в голові якусь схему, так щоб головним елементом була земля - потрібно щоб у нас утворилась топологія зірки або сніжинки - тобто є головне перехрестя земель, і від нього відходить скільки завгодно променів, головна умова - вони ніде не повинні замикатись, тому у мене це виглядає як щупальце, або корінь, що обплітає плату і дає всім доступ до заземлення, == до мінуса живлення.
Наступна проблема - операційні підсилювачі. Це була ціла епопея, бо з ними я возився приблизно два місяці, і так і не зрозумів що ж з ними не так. В такому випадку майже завжди виручає простий як цеглина метод - відпочинь, і збери заново. Або перезібрати з тих самих деталей, або окремий "інстанс" - цей варіант довше але завжди краще, бо тоді можна проаналізувати в чому помилка, і не постраждати знову від таємно дохлої деталі, (звісно ж, якщо у вас з другого разу все вийшло).
В одну із спроб я розпаяв обидва буфери і зібрав на окремій платі, для, як мені здавалось на початку, простоти обслуговування і полегшення процесу збірки, вийшло шото такоє:
Одним словом - пенсійний фонд.
Після того як я виніс опампи на окрему платку і раком її припаяв до головної, потрібно було ще трохи повозитись, і - і це мені кожен раз не дає спокою - і схема по невідомій причині запрацювала.
Втім, коли я приїхав її тестити у замовника, не все пішло так гладко - в комбіку Line 6 Spider IV було чутно лише піки сигналу, сильні удари по струнах, все інше обрізалось.
Для контексту - вхідний буфер даного агрегату:
Далі починається містика - ну як, для мене це містика, для вас шановні читальники і підшипники можливо вже майже все ясно, якщо так - дайте знати про ваші теорії, буду дуже вдячний, бо на справді я не знаю чи колись вирішу цю проблему сам.
Бо сталось найгірше!.. і не таке вже й погане, з того що могло статись - проблема не відтворилась!
Тобто, повернувшись додому і зачекавши десь з 7 місяців, я взявся за екзгумацію цього нєчта: почав з перепайки на нормальний лад, бо те що ви бачите зверху на картинці - практично необслуговуєма біда.
В процесі я наткнувся на ще один цікавий ефект - звук що входив на опамп в частині вхідного буферу не знімався одразу на виході з нього, там була повна тиша, через що я довго ламав голову чому він не працює і що не так, але як виявилось він знімався з того ж місця але через конденсатор.
"Дебажу" схеми я найпростішим способом - слухаю сигнал на різних частинах схеми через перероблені дешеві офісні колонки. Дуже сумніваюсь що справа в них - їх схема виглядає максимально просто.
Але найгірше те що я і цю пробему не зміг відтворити - вона виникла колись давно зі схемою зібраною на бредборді, тому та "спроба" не збереглась.
Коли ж я на днях намагався отримати той самий ефект на бредборді і в зібраній педалі, там все працювало і звук знімався з кожного місця з'єднань деталей.
Тому якщо у когось є якісь ідеї на тему - ласкаво прошо до обговорення.
Чому мені це цікаво? Схема то працює в результаті, але невідомість причини проблеми погрожує тим, що вона повернеться знову в самий непідходящий момент, ну і крім того, хочеться знати що мене мучало.
Я підозрюю, що це одна з тих загадкових проблем які мене діставали на протязі всієї роботи з опампами, і зокрема в дуже давньому випадку - коли я два місяці днями дебажив схему яку вперше зібрав за тиждень, (але це вже інша історія) і яка теж "запрацювала сама".
Тож життєва дорога нашого головного героя така: пайка на дуже швидку і ненабиту руку, ремонт, проблема з небажаним ефектом нойз-гейту, перезбирання без внесення змін в конструкцію - і після цих змін він нарешті запрацював як треба. Я був би радий списати виправлення проблеми з обрізанням слабкого сигналу на перезбір - однак, в той же час поки комбік не хотів нормально слухати педаль, інші мої пристрої робили це без проблем. Тому питання залишається відкритим.
Після перепайки і вміщення схеми в нормальний, відносно солідний корпус, виглядяє педаль наступним чином:
Пусте місце присутнє, але набагато краще так, ніж возитись з усіма цими дротами в тісняві, правильне рішення для компактних пристроїв як на мене - витравлення плати з місцями для монтажу всіх елементів, коли після збірки у нас залишається 1-3 деталі з'єднані дротами, і їх простіше запхнути в коробочку, ніж 9 як у мене.
Плати я поки не травлю бо немає для цього умов - це чекає мене в майбутньому.
На фото дроти продіті через заклепки контактів потанцювометрів і після цього припаяні на кінці цих же контактів. Це на справді, не те що оверкілл, скоріше навіть, трошки безсенсовна спроба продовжити потенцям строк життя. Зайва - бо дроти і так достатньо м'які.
А справа тут в тому, що, коли ми паяємо звичайні по жорсткості дроти до контактів потців, і проводимо з ними якісь маніпуляції - соваємо ці кишки по столу, чи вставвляємо-виймаємо з корпусу - дроти розшатують з'єднання контактів з графітовими доріжками, і це дуже швидко вбиває їх, особливо якщо вироби дешеві та китайські, однак і дорогі не застраховані від такого.
Тому дроти мають бути максимально м'які, щоб кожен рух одного кінця не розшатував те що на іншому.
Довго перегрівати контакти небажано, паяти самі заклепки теж не можна, монтаж тупо в плату теж не зовсім добре, хіба що якщо ви впевнені в своїх деталях, наприклад якщо вони "пристосовані" до цього в якийсь спосіб.
Отак не треба:
Отак, ну багато хто так робить, тому за ці випадки точно не скажу, чи це добре чи недобре:
Тут потанцювометри закріплені на платі, тому під час збірки або ремонту вони вразливі, але після збірки агрегату вони всі фіксуються гайками до корпусу, як і плата, це безпечний варіант але тільки якщо у вас сходяться всі розміри, будь-який люфт або розбіжність в розмірах зажмуть або розтягнуть плату між місцями кріплення шурупами\болтами, що негативно скажеться на самому делікатному місці конструкції - заклепки потців.
Курорт для крутилок - монтаж гайками в корпус, і електричне з'єднання з платою м'якими дротами.
Внизу 3PDT Switch - функціонально можна обійтись і двома рядами контактів, вийде мінімум в 2 рази дешевше, але на практиці індикація схеми в роботі\байпасі - необхідна річ, бо дуже легко заплутатись що де увімкнене якщо ефектів (не тільки педалей) в тракті 2 та більше.
Жовтий та зелений дріт на платі з'єднують вхідний та вихідний буфор з обв'язкою мікрухи, це рудимент моїх війн з опампами, допомагає дебажити схему - там впаяні голдпіни а дроти це укорочені мама-мама патчі які знімаються і уступають місце тестовим щупам.
Потці підключені до плати через пластикові інтерфейси - що теж продовжує їм життя, не мусять волоктись за платою з якою хтось працює.
Контактні колодки теж для цього - за 20 секунд можна повністю від'єднати плату від усіх дротів і вертіти-колупати.
Організація дротів всередині корпусу потрібна не тільки для естетики - коли виріб перетворюється в ящик пандори (як вище в тексті у мене), там складно дійти що до чого, при частому відкриванні-закриванні розшатуються контакти на які припаяні дроти, а це страшно - бо такі речі в випадкових місцях псують роботу схеми і ніколи не попереджують про це.
З індикацією теж прийшлось повозитись - на сайті вказано що вони лед, але корпуси прийшли з лампами розжарювання, тому прийшлось повозитись і замінити на виїдаючі очі прожектори, як тут, на зелений (чому зелений - не питайте, сам не знаю)) )
Ще одна житєпомагайка - пластикові шайби, ті що не для ключів а для пальців, надійно вкручуються і розкручуються медицинськими великими пінцетами, як на фото
На цьому, на сьогодні, усе. Питайтеся-відповідайтеся, ковиряйтеся, і вам гарного вечора!)
Ресурси:
PDF з детальним поясненням роботи схеми Boy in Well (англійською):
https://www.diyguitarpedals.com.au/shop/boms/Boy%20in%20Well.pdf
Відео з детальним поясненням роботи схеми Boy in Well (англійською):
https://www.youtube.com/watch?v=N7Y_1qoq_eM
Про DBD:
https://sfxguitareffects.blogspot.com/2012/02/building-clone-of-deep-blue-delay.html
Death by Audio Echo Dream 2 схема пайки на "рельсовій" платі:
https://dirtboxlayouts.blogspot.com/2020/06/death-by-audio-echo-dream-2-w-charge.html
DLY-1 lo-fi delay:
https://www.skullandcircuits.com/dly-1-lofi-delay/?v=d3dcf429c679
