Einfachster Gitarrenverzerrer...Blicke aber nicht durch ;-(

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Autor
Einfachster Gitarrenverzerrer...Blicke aber nicht durch ;-(

    







BID = 475939

PaddyW

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Hallo zusammen,

bitte geht gnädig mit mir um...ist lange her mit der Schulphysik (ca 14 Jahre).

Erstmal den Schaltplan: Bild eingefügt

Vom Prinzip her eine Transistorstufe mit regelbarem Poti.
Was mich nun etwas irritiert:
Eine einfache Verstärkerstufe wäre ja Basisschaltkreis (in diesem Fall der Induktionsoutput der Gitarrentonabnehmer/Wechselstrom) und der Ausgangsstromkreis, also was an an den Verstärker geht...

Aber:
-Warum den Kondensator am Gitarreneingang? Wenn ich mich richtig erinnere (wovon ich jetzt mal nicht ausgehe) läßt der doch nur den Ladestrom durch und sperrt dann, oder? Was bringt das? Der Entladestrom geht doch dann Richtung Gitarre, was dann in einer abgehackten Sinuskurve resultieren dürfte, oder?
-was ich allerdings komplett nicht nachvollziehen kann...was macht R1 da?!? Wurde der nicht dafür sorgen, das wenn die Gitarre den Verlauf "Gitarre/Basis" auf Minus schaltet, das der Saft der Batterie als Ladestrom des Kondensators in die Gitarre geht?
-Frage 3: Was macht das Diodenpaar da?

...ich weiß, bis auf den Transistor hab ich da nicht wirklich viel verstanden, aber bitte helft einem Einsteiger etwas weiter.

Cu Paddy

[ Diese Nachricht wurde geändert von: PaddyW am 26 Nov 2007  9:58 ]

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Kondensator -> Sperre für Gleichspannung, Durchgang für Wechselspannung (vereinfacht dargestellt )
R1 stellt den Arbeitspunkt des Transistors ein, der Transistor macht ein wenig Verstärkung und die Dioden kappen das verstärkte Signal oben und unten ab. Das macht die Verzerrung. Ohne die Dioden wärs nur ein Vorverstärker.

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PaddyW

Gerade angekommen


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Danke für die schnelle Antwort, ich sehe wieder etwas klarer.

Hoffe ich Noobe nicht zu sehr, aber ich wills halt nicht auf gedeih und verderb nachbauen, sondern verstehen. Danke für Schlagworte wie "Arbeitspunkt". Sowas kann man prima googlen; ohne ist es halt schwerer was zu finden.

Also sperrt der Kondensator an der Basis den Batteriestrom davor ab auf die Gitarre durchzugehen, hab ich das richtig verstanden? Wenn aber eine Seite angeschlagen wird (z.B. ein A mit 440Hz) entsteht ein entsprechender Wechselstrom (440Hz/U u. I nach Wickelung) der dann jeweils beim Laden/Entladen einen Pegel auf die Basis bringt?

Das mit dem Abkappen hab ich noch nicht ganz verstanden.
Der Poti regelt dann also wieviel über die Dioden gekappt wird oder wieviel als Bypass durchgeht? Haste zu dem Thema evtl. noch ein Schlagwort zur Hand?


BID = 475982

perl

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Zitat :
Also sperrt der Kondensator an der Basis den Batteriestrom davor ab auf die Gitarre durchzugehen,
Für den linken C: Einerseits das, andererseits würde die Spule eines induktiver Tonabnehmers die Basisvorspannung nach Masse ableiten, und dann funktioniert der Transistor nicht mehr.
Für den rechten C: Ohne ihn würde ständig Strom durch R3 und D2 fliessen und leitende Dioden sind sehr niederohmig. Das würde das NF-Signal kurzschliessen.


Zitat :
Das mit dem Abkappen hab ich noch nicht ganz verstanden.
Der Poti regelt dann also wieviel über die Dioden gekappt wird oder wieviel als Bypass durchgeht?
Das Poti ist ein ganz gewöhnlicher Lautstärkeregler.
Unabhängig davon fangen die beiden Dioden recht plötzlich an zu leiten,
wenn die Spannung an ihnen mehr als 0,65V beträgt. (Gleichrichterwirkung).
Auf diesen Wert wird die Signalspannung vor dem Poti also begrenzt.
Da das Signal eine Wechselspannung ist, die positive und negative Spannungswerte hat, und eine Diode nur in einer Richtung leitet, sind hier zwei antiparallel geschaltet. D1 begrenzt die negativen, D2 die positiven Halbwellen auf 0,65V.
Wenn du eine kleine Sinusspannung an den Eingang legst dann wird sie zunächst unverzerrt verstärkt. Erst wenn die Anmplitude an den Dioden 0,65V erreicht, setzt die Begrenzungswirkung ein und der Spitzenwert wird plattgedrückt.
Wenn die Eingangsspannung noch höher wird, wird das Ausgangssignal zunehmend trapezförmiger und bei ganz hohen Eingangspageln nahezu rechteckig. Die Amplitude an den Dioden stigt aber nie über 1,3Vss (Spitze-zu-Spitze-Wert, den man auf einem Oszilloskop leicht ablesen kann).


P.S.:
Was ist das denn für eine seltsame Diodenmixtur ?
Die 1N34 ist eine, evtl. schon antiquarisch wertvolle, Germaniumdiode und hat eine völlig andere Kennlinie als die, als Netzgleichrichter wohl ebenfalls nicht für NF-Zwecke prädestinierte, 1N4001.

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 26 Nov 2007 14:26 ]

BID = 476127

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So in etwa sieht das bildlich aus. Natürlich wird das in der Praxis nicht so exakt aussehen!

Mal angenommen, am Kollektor des Transistors erscheint eine sinusförmige Spannung, deren Maximum bzw. Minimum + 3 V bzw. - 3 V ist. Ohne die Dioden würde die Darstellung auf einem Oszillografen so aussehen wie die blaue Linie.
Schaltet man nun die Dioden hinzu, begrenzen diese die Spannung und schneiden sozusagen die Kappen der sinusförmigen Kurve ab (rote Linie). Das ergibt bei der Wiedergabe über einen Lautsprecher einen ganz anderen Klang.



BID = 476163

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Die Wahl der Dioden hat durch unterschiedliche Kennlinien Einfluss auf den Klang der Verzerrung. Mit 2 richtig alten Germaniumdioden klingts am weichesten. Mit so richtig alten Glaskolbendioden kanns schon beinahe nach Röhre klingen. Nimmt man Si-Dioden werden die Sinüsse härter abgekappt und es gibt mehr Rechteck als bei Germaniumdioden -> es klingt härter (kratziger).

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PaddyW

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Hi,

ich hab mir das ganze mal genauer angesehen und werde durch den Wechselstrom noch verwirrter als vorher. Ich hab mal versucht im Bild einzuzeichnen welche Spannungsrichtungen vorliegen, aber irgendwie bekomme ich das nicht hin...:

C1 ist ja beim Spielen durchlässig, da Wechselstrom anliegt.
Wenn aber nun vom Git_Out über C1 ein positiver Strom an der Basis des Transistors anliegt schaltet der durch...was ist aber wenn ein negativers U anliegt?!? R3 fungiert ja als Spannungsteiler (oder?) doch wie soll ich den richtig bemessen, wenn die Last im Schaltkreis durch den Poti nicht genau bestimmbar ist (nur als Wertebereich)?

Muß ich das so verstehen, dass an der Basis immer Plus anliegt, nur die Höhe durch den Wechselstrom der Tonabnehmer schwankt? (sonst würden ja alle negativen Spannungen an der Basis stecken bleiben).

Doch was ist dann auf der der Emmitterseite? Die Spannung liegt ja immer von Emitter zu R2 an. Dadurch fließt der Strom durch D1. Wenn ich aber nun den Pegel von C1 zur Basis nehme...der ja immer in Plus liegt (nur mit schwankender Höhe), dann verstehe ich D2 und C2 nicht?!?

Sorry, aber irgendwie fehlt mir da an irgendeiner Stelle etwas zum Verständnis....




[ Diese Nachricht wurde geändert von: PaddyW am  8 Dez 2007 17:33 ]

BID = 479848

perl

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Zitat :
Wenn aber nun vom Git_Out über C1 ein positiver Strom an der Basis des Transistors anliegt schaltet der durch...was ist aber wenn ein negativers U anliegt?!
Der Transistor schaltet nicht, dafür reicht die Größe des Eingangssignals nicht aus.
Lediglich überlagert sich der von der Gitarre kommende Wechselstrom dem aus R1 in die Basis fliessendem Gleichstrom, sodaß der Transistor je nach Polarität ein bischen mehr oder ein bischen weniger leitet. Weil R3 ziemlich hochohmig ist, ruft diese kleine Stromschwankung an R3 eine relativ grosse Spannungsänderung hervor.


Zitat :
Doch was ist dann auf der der Emmitterseite
Die Emitterspannung folgt recht genau der Basisspannung, aber konstant etwa 620mV negativer.


Zitat :
Die Spannung liegt ja immer von Emitter zu R2 an. Dadurch fließt der Strom durch D1
Nein, durch die Dioden fliesst kein Gleichstrom, weil das ja durch C2 verhindert wird.


Zitat :
irgendwie fehlt mir da an irgendeiner Stelle etwas zum Verständnis....
Es scheint so.
Du kannst die Schaltung in verschiedene Baugruppen zerlegen:
1) Zum einen ist da ein linearer Verstärker bestehend aus R1, R2, R3, dem Transistor und der Batterie. Die Spannungsverstärkung ist etwas weniger als V=R3/R2 also vielleicht 65-fach.

2) Die zum zum Betrieb dieses Verstärkers erforderlichen Hilfsspannungen (Gleichspannungen Ub und Uc) werden durch C1 und C2 von Rest der Schaltung ferngehalten.

3) Der Verzerrer, der aus den beiden Dioden besteht, die in Durchlassrichtung leitend werden, wenn mehr als etwa 0,6V an der Si-Diode bzw. 0,3V an der Ge-Diode liegt.
Da der Verstärker keine grossen Ströme liefern kann, steigt die Spannung an den Dioden nach Überschreiten dieser Schwelle kaum noch weiter und das ruft die Abplattung des Sinus und die Verzerrungen hervor.

4) Der Lautstärkeregler, mit dem der Ausgangspegel eingestellt wird. Auf die Funktion der davor liegenden Schaltungsteile hat er praktisch keinen Einfluss.



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PaddyW

Gerade angekommen


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Also für den Pegel der Basis müßte dass dann ja aussehen wie im Bild.
R1 Stellt den Arbeitspunkt (Leerlauf) so ein, dass selbst bei extremen Anschlagen der Seiten der resultierende Mischstrom nicht unter 0 V rutscht, damit die Basis leitfähig bleibt und permanent Strom vom Emitter über die Basis zu Kollektor fließen kann?!?

Für mich stellen sich dann nur 2 Fragen:

1. Über R1 fließt so doch immer Gleichstrom und damit ist C2 immer sperrend.
2. Wenn c2 immer sperrend ist müßte doch alles über Masse abfließen...was bringt mir dann der Poti, der zum Ausgang des Gerätes geht, wenn alles vorher schon über Masse abfließt?

Gibts eigentlich irgendeine Software (wenn möglich Freeware) mit der ich mit den stromfluß solcher Schaltungen mal ansehen kann?



BID = 479904

perl

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Zitat :
Über R1 fließt so doch immer Gleichstrom und damit ist C2 immer sperrend.
2. Wenn c2 immer sperrend ist
Offenbar hast du Probleme mit dem Verständnis elementarer Bauteile. Ein Kondensator sperrt immer Gleichstrom, solange er in Ordnung ist.
Ausserdem solltest du in deinen Schaltplan noch die Batterie und die Masseverbindungen von Eingang und Ausgang, möglichst auch Ersatzschaltbilder für die dort angeschlossenen Geräte, einzeichnen, damit du die verschiedenen Stromkreise siehst.


Zitat :
Gibts eigentlich irgendeine Software (wenn möglich Freeware) mit der ich mit den stromfluß solcher Schaltungen mal ansehen kann?

Gibt es.
Hol dir hier http://www.linear.com/ mal das SwitcherCAD.
Das ist ein SPICE Schaltungsimulator mit ein paar herstellerspezifischen Erweiterungen, der im Gegenteil zum berühmteren und recht teuren PSpice kostenlos ist.
Ein paar Modelle für gebräuchliche Transistoren, Dioden und andere Bauteile sind darin anthalten, aber wenn es darum geht das Verhalten spezieller Typen genau zu simulieren, muss man sich deren Modelle bei den Herstellern besorgen.

Ich habe aber Zweifel, ob dir solch ein Schaltungssimulator etwas nützt, solange du nicht weisst, wie elementare Bauteile funktionieren und was der Unterschied zwischen Strom und Spannung ist.





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PaddyW

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Mir ist schon klar das ein Kondensator bei Gleichstrom sperrt.
Was ich nur nicht verstehe ist folgendes:

An C1 liegt durch Induktion erzeugter Wechselstrom an. Daher leitet C1 diesen, sperrt aber den Gleichstrom der Batterie, sobald der Ladepegel erreicht ist.

An C2 liegt aber doch nur Gleichstrom an, da ja über R1 permanent ein Strom zur Basis fließt. vom Knoten zwischen R3/R1 und Emitter kann doch so eigentlich nur Strom in C2 hineinfließen?!? Oder bekommt der aus irgendeiner anderen Richtung Wechselstrom die ich übersehe?

BID = 479936

perl

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Zitat :
PaddyW hat am  9 Dez 2007 14:10 geschrieben :

An C2 liegt aber doch nur Gleichstrom an, da ja über R1 permanent ein Strom zur Basis fließt. vom Knoten zwischen R3/R1 und Emitter kann doch so eigentlich nur Strom in C2 hineinfließen?!? Oder bekommt der aus irgendeiner anderen Richtung Wechselstrom die ich übersehe?

Die Skizze für die Mischspannung an der Basis des Transistors weiter oben gilt prinzipiell auch für die verstärkte Spannung am Kollektor. Die Spannung am Kollektor schwankt also in ihrer Größe. Dadurch wird C2 mal stärker GEladen, dann wieder etwas ENTladen. Es fließt demnach ein sich ständig ändernder Lade- bzw. Entladestrom über C2, der für diesen Wechselstromanteil also keine Unterbrechung, sondern einen mehr oder weniger großen (oder kleinen) Widerstand darstellt. Der Gleichspannungsanteil allerdings wird tatsächlich gesperrt.

BID = 479954

PaddyW

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Das C1 und C2 ja kein Gleichstrom fließt ist ja klar, nur woher soll denn an C2 nun der Wechselstrom kommen?
Aus dem Emmitter ja nicht, denn da fließt ja nur Plus raus, zwar mit schwankendem Pegel, aber doch durchgehen +, und über R1 auch nicht, denn da geht ja der Strom für die Basis durch...

Ich versteh halt nicht von wo da was über C2 fließen soll und wenn da kein Gleichstrom durch soll und kein Wechselstrom anliegt...warum dann überhaupt die Brücke von mit c2?!?


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Zitat :
PaddyW hat am  9 Dez 2007 15:10 geschrieben :

zwar mit schwankendem Pegel

Und dazu liest du dir die Antwort vom PhyMaLehrer noch mal genau durch!Dann sollteste drauf kommen.Ansonsten abmarsch an den Bücherschrank/Bücherei/Internet ,Transistorgrundlagen lernen

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