Richardo X cikkét felhasználva szeretném bemutatni a torzító (azaz a distortion) pedálok működését.

A torzítás története röviden

Az 50-es években, az elektromos gitár elterjedésének idején, az erősítők főleg az énekes hangjának erősítésére szolgáltak, nem tudták a gitárosok által elvárt hangzást biztosítani. Az egyetlen módszer az volt, hogy feltekerték a hangerőt, és reménykedtek, hogy az elektroncsövek nem olvadnak meg, és a szomszédok se hívják ki a rendőröket. A 60-as években bevagdosott hangszórómembránokkal próbálkoztak. Még ugyanebben az évtizedben megjelentek az első effektpedálok, amik a bevagdalt membránok hangját próbálták meg utánozni.

Fajtái

Torzító pedálok tekintetében beszélhetünk (a továbbiakban angolul) overdrive, distortion, fuzz és crunch effektekről. Az overdrive kellemes, lágy hangzású (pl Eric Clapton, Les Paul zenéjére jellemző), míg a distortion sokkal keményebb, zúzósabb (Sabbath, Megadeth, Metallica, stb). A fuzz kásás, fémes hangzásra utal (Jimi Hendrix). A crunch pedig az overdrive és a distortion keveréke (ACDC).

A torzítás mestersége

Az igazi, klasszikus distortion/overdrive hangzást először elektroncsövekkel sikerült elérni, amiket nagy bemenőjellel túlvezéreltek. Igazándiból semmi sem tudja teljesen utánozni a csöves erősítők lágy, kellemes hangját, ugyanakkor rengeteg hasonló hangzást biztosító kütyü kapható. A legtöbb ilyen eszköz tranzisztorokat, műveleti erősítőket, diódákat és egyéb félvezetőket tartalmaz, de lehet kapni rendes, csöves effektpedálokat is (A RHCP is ilyeneket használ).

A hanghullámok torzítására több lehetőség is kínálkozik:

1) Túlvezérelt tranzisztorok
Az erősítőcsöves megoldáshoz hasonlóan itt is túlvezérléssel érik el az overdrive hangszínt. A tranzisztort erősítési tartományának felső határán járatva, kásás, torz hang érhető el. Ilyen megoldásokkal főleg a "Fuzz Box"-okban találkozhatunk. A tranzisztor anyagának variálásával különböző hatás érhető el: a szilícium tranzisztorok (és ez igaz a szilícium diódákra is!) fémes, a germánium tranzisztorok lágyabb, a JFET és MOSFET tranzisztorok pedig erősítőcsőhöz hasonló hangot állítanak elő.

2) "Durva" hanghullám-nyirbálás (a módszerről részletesebben kicsit lejjebb)
Elterjedt megoldás, két, fordított helyzetű diódát (egyenirányító diódát, vagy LED-diódát) helyeznek el az áramkörben. A módszer lényege, hogy ahhoz, hogy a diódán áram folyjon, a két kivezetése közötti feszültségnek el kell érnie a dióda nyitófeszültségét (néhány tized volt). Tulajdonképpen olyan, mint egy szelep. Így viszont a műveleti erősítőből távozó jel egy része a dióda működtetésére fordítódik, a hang szinusz-görbéjének csúcsait "lecsípi" a dióda, ez okozza a hang torzulását.

3) "Lágy" hanghullám-nyirbálás
Az előzőhöz hasonló módszer, bár ez inkább overdrive-szerű hangot állít elő. Ebben az esetben a diódák a műveleti erősítő vagy tranzisztor visszacsatoló ágába vannak bekötve, és lekerekítik a szinuszgörbét. (A jó öreg Ibanez TubeScreamer is így működik.)

4) Egyéb módszerek
Csak megemlítem, hogy hanghullámot lehet Zéner-diódával és CMOS-inverterrel is torzítani, ezekkel a megoldásokkal a csöves erősítőt utánzó pedálokban találkozhatunk.

Műveleti erősítők

A műveleti erősítő (ME, opamp -- az angol operation amplifier kifejezésből) minden bizonnyal az egyik legismertebb alkatrész a torzítás világában. Néhány mondatnál többet nem akarok írni róluk, mert a laikusoknak nem mond semmit a neve.

ME-t többféleképpen lehet alkalmazni. Beszélhetünk invertáló, nem-invertáló és differenciál erősítésről.

A nem-invertáló erősítő úgy néz ki, hogy a bemenőjel a műverősítő nem-invertáló bemenetére érkezik, és a visszacsatolás az invertáló bemenet és a kimenet között van.



Ebben az esetben az erősítési tényező (R1+R2)/R2-vel egyenlő. Az ellenállások nagyságát néhány kiloohm körül érdemes megválasztani. A nem-invertáló kapcsolás különlegessége a C1-gyel jelölt elektrolit kondenzátor. A kondenzátor és az R2-es ellenállás aluláteresző szűrőt képez (később kitérek rá). A kapcsolás hátránya, hogy az erősítési tényező (gain) nem lehet 1-nél kisebb, azaz hanghullámok csillapítására nem alkalmas. Erre egyébként pedálgyártáskor nincs is szükség.

Az invertáló erősítő kapcsolásban a bemenet az invertáló bemenetre van kötve egy ellenálláson keresztül. A nem-invertáló bemenet a földre van kötve.



Az erősítési tényezőt az R1 és R2 állítja be. GAIN = R1/R2. A hangveszteség elkerülése végett a gitárerősítőknek és effekteknek legalább 100 kiloohm bemeneti impedanciával kell rendelkezniük, ez azt jelenti, hogy az R2-nek legalább 100 kiloohmosnak kell lennie. Egy tízszeres erősítéshez R1 értékének legalább 1 megaohmnak kell lennie. Sajnos a nagy értékű ellenállás nagy zajt is jelent.

Felül- és aluláteresztő szűrők

A megfelelő működéshez az effektpedáloknak ki kell szűrnie bizonyos hang-tartományokat. A rádióhullámoktól és a zajkeltő mély hangoktól pédául meg kell szabadulni. A legalapvetőbb szűrő egy földre kötött ellenállásból és egy kondenzátorból áll. A felüláteresztő szűrő a határfrekvenciánál magasabb tartományokba eső hangokat engedi át, az aluláteresztő pedig a határfrekvencia alattiakat.



A határfrekvenciát az alábbi képlettel lehet kiszámolni:
f = 1/(2*pi*R*C)
Ahol f a frekvencia Hertz-ben (Hz), R az ellenállás nagysága Ohm-ban, C a kondenzátoré Farad-ban. Mikrofarad-nagyságrendű kondenzátorok esetén az R több megaohm is lehet. A határfrekvenciákat célszerű 40Hz és 30'000Hz nagyság körül megválasztani. Basszusgitár, vagy nagyon lehangolt gitár esetén érdemes csak 40 Hertz alá menni.

Például: 



erősítés = (10k + 1k)/1k = 11

Az erősítési tényező általában 100 és 200 közé esik.

C1 = 1/(2*pi*10000ohm*40Hz) = 0,039uF (mikrofarad) = 39nf (nanofarad)

39 nanofarados kondi nem létezik, viszont van 50 nano-s, 1 mikro-s. Van 22 nf-os is, de az 72Hz-es limitfrekvenciát jelentene, ami túl magas.

C2 = 1(2*pi*1000ohm*30000Hz) = 530pf (pikofarad)
Az ehhez legközelebb eső érték, a 470pf.

Az effektpedál tápellátása

Nos, a tápellátásról oldalakat lehetne írni, én ezt nem teszem meg, akit bővebben érdekel a dolog, tekintse meg az eredeti cikket, vagy nézzen utána a műveleti erősítő alapvető tulajdonságainak, illetve a "feszültségosztó" nevű jelenségnek.

Hangszín és hangerő

A torzító effekteket többnyire 3 potméterrel lehet beállítani: túlvezérlés (drive/gain), hangerő és hangszín. A drive/gain a torzítás mértékét, a hangerő a kimenőjel erősségét állítja be, a hangszínszabályzó többnyire egy állítható aluláteresztő szűrő.

Az előbbi kettő egy feszültségosztó potenciométer segítségével korlátozza az áramkörbe bejutó, illetve az abból kijutó jel nagyságát.

A hangerőszabályzó ellenállás elé célszerű egy elektrolitkondenzátort kötni, ami megakadályozza, hogy egyenáram jusson az erősítőbe. A kondi nagyságának megválasztásakor arra is ügyelni kell, hogy a kondenzátor és a hangerő-potméter hangszínszabályzóként is működik, ezért egy viszonylag nagy kapacitású darabot célszerű választani (10uF már megteszi).

A Big Muff nevű hangszínszabályzó kapcsolást évtizedek óta használják előszeretettel az effekt-tervezők, mert sokoldalú és nagy hangtartományt fed le.

A hanghullám-lecsípő diódákról



A torzító-diódákkal jól el lehet szórakozni, mire megtalálja az ember a neki tetsző hangzást biztosító darabot. A fenti kapcsolási rajzon látható a 2 féle torzítási megoldás. A lágy torzítás (D1 és D2) lekerekíti a görbéket, míg a durva (D3 és D4) csak a hullám tetejét csípi le. A lágy torzítást germánium és szilíciumdiódákkal (1N4001), a durvát szilíciumdiódákkal (1N914) lehet legjobban megvalósítani. Érdemes azért kipróbálni más diódákat és LED-eket is.

Egy ábra az eredeti oldalról a diódák működésének szemléltetésére (klikk a nagyobb képhez):



Ez tehát az overdrive és distortion pedálok elvi működése. Nincs szükség semmilyen speckó mikrocsipre vagy félvezetőre. Egy szimpla műverősító, pár ellenállás, kondi és dióda, és kész is.Azért egy nyák-ot nem árt gyártani hozzá, meg egy árnyékoló alumíniumdoboz is sokat dob a cuccon, de lényegében pár száz (max pár ezer) forintból nagyon fasza torzítókat lehet összehozni.