Привет, Хабр! Влияет ли усилитель на звучание электрогитары? Это один из немногих вопросов, на который каждый любитель данного инструмента уверенно даст утвердительный ответ.
«Стекло» Fender, звонкое звучание Vox, незабываемый дисторшн Marshall и «злость» Mesa-Boogie легко распознает любой интересующийся гитарной музыкой.
Компактные педали на транзисторах и микросхемах, повторяющие характер звучания тех или иных ламповых усилителей, существуют уже давно, как цифровые, так и аналоговые. На примере Joyo JF-16 British Sound мы разберёмся, в чём состоит индивидуальность гитарного усилителя, и как её сымитировать.
Большинству гитаристов требуются, прежде всего, звучания Marshall для перегруза и Fender для чистого звука, хотя любители треш-метала предпочтут Mesa-Boogie, а энтузиасты мат-рока — Vox. Также свои ценители есть у Orange и Soldano, а настоящим гурманам необходим Dumble.
Я часто собираю кастомные педали гитарных эффектов, среди которых «маршаллоидам» принадлежит львиная доля. Вот некоторые из них:
Также мы недавно изучали педаль Jackhammer от Marshall — компании, которая первой начала производить «усилители в коробочках», подав пример десяткам, сотням и тысячам последователей.
Героиня сегодняшнего рассказа — тоже маршаллоидная педаль, но от компании Joyo. Её полные клоны производятся также под брендами Harley-Benton и Ammoon.
Этот замечательный экземпляр дисторшна JF-16 British Sound, доставшийся мне в обмен на «треугольный» транзисторный Big Muff, мы сможем послушать в конце статьи.
Данная полноразмерная педаль снабжена отсеком для девятивольтовой батарейки «Крона» с удобной съёмной крышечкой, позволяющей не откручивать винты и не снимать дно корпуса для замены батарейки.
Однако ключевое достоинство семейства предусилителей SansAmp и их многочисленных клонов, много лет выпускаемых всеми, кому не лень, состоит не в корпусах, а в схеме.
Изначально она была разработана в 1989 году инженером по имени Эндрю Барта, основавшим компанию Tech 21 NYC. Заметим, что на тот момент с выхода Marshall Guv`nor прошёл всего год.
Есть мнение, что транзисторные «усилители в коробочке» — это удел новичков и нищих музыкантов, тогда как профессионалы играют в полноценные, полноразмерные и полновесные ламповые стеки.
Однако Эндрю Барта довёл компактные предусилители до такого совершенства, что продукцией его компании стали пользоваться гитаристы из супергрупп Metallica, Guns N' Roses, Pink Floyd, Rolling Stones, KISS, Nirvana, Rammstein, Scorpions, Tool, ZZ Top, Van Halen, Sepultura, Pantera, Linkin Park, Megadeth, Exodus, Slayer, Anthrax, Children of Bodom, Lamb of God, Smashing Pumpkins, Rage Against the Machine, Bon Jovi, Def Leppard, Marilyn Manson, Testament, Manowar, The Who, Trivium, King Crimson, Genesis, Aerosmith, The Offspring, Nickelback, Skid Row, а также музыканты, работающие со Стивом Ваем, Оззи Осборном, Ингви Мальмстином, Джо Сатриани и Стингом.
Итак, что это за чудесная схема, которая так понравилась суперпрофессионалам, и каким образом она способна повторять звучание культовых ламповых усилителей? Давайте разберём её по порядку.
Узел питания и входной повторитель
В отличие от большинства гитарных педалей, где во имя как можно более полного использования заряда батарейки диод защиты от переполюсовки питания обратносмещённый и включается параллельно входу питания, здесь использован последовательный диод Шоттки.
Далее идут электролитический и керамический конденсаторы, шунтирующие внутренние и внешние помехи, а также резистивный делитель виртуальной земли, она же искусственная средняя точка Vcom.
Входной буфер, обеспечивающий высокое входное и низкое выходное сопротивление, собран по схеме истокового повторителя на полевом транзисторе с изолированным затвором (MOSFET).
Стабилитрон между затвором и истоком защищает транзистор от пробоя входным напряжением.
Узел предварительного усиления
«Волшебство» подражания культовым ламповым усилителям начинается здесь. Неинвертирующий усилитель на половинке микросхемы TL072 дополнен двумя частотнозависимыми RC-цепочками в делителе отрицательной обратной связи.
Ниже приведены номиналы и граничные частоты этих цепочек для разных вариантов предусилителя.
AC Tone (Vox) — 10 кОм, 22 нФ, 723 Гц и 22 кОм, 47 нФ, 154 Гц.
British (Marshall) — 10 кОм, 18 нФ, 884 Гц и 22 кОм, 47 нФ, 154 Гц.
American (Fender) — 22 кОм, 47 нФ, 154 Гц.
California (Mesa-Boogie) — 22 кОм, 47 нФ, 154 Гц.
Oxford (Orange) — 10 кОм, 10 нФ, 1592 Гц.
Liverpool (The Beatles) — 3.3 кОм, 22 нФ, 2192 Гц и 22 кОм, 47 нФ, 154 Гц.
154-герцовый фильтр верхних частот, присутствующий во всех моделях «волшебной коробочки», кроме Oxford, служит для предотвращения «захлёбывания» усилителя басами, в результате чего получается грубый первобытный фузз, применимый далеко не во всех музыкальных контекстах.
Вторая цепочка, отсутствующая у American и California, имеет более высокую частоту среза и задаёт первоначальную структуру усиления для дальнейшего перегруза.
Также следует обратить внимание на значительную ёмкость конденсатора между выходом и входом операционного усилителя. На частоте 7.2 килогерца сопротивление этого конденсатора переменному току сравняется с номиналом резистора R9. Получается фильтр нижних частот.
Вместе эти два или три фильтра мягко подчёркивают либо нижнюю, либо верхнюю середину частотного спектра гитарного аудиосигнала и действуют подобно ненавязчивому прозрачному овердрайву, такому, как Rocktron Austin Gold.
При более высоком коэффициенте передачи могло бы получиться нечто похожее на Tube Screamer, однако это всего лишь первая из многих ступеней обработки сигнала, которой высокое усиление не требуется.
Усилитель с характером
Следующая, чуть более сложная ступень построена вокруг могучего регулятора «Характер» (Character) или «Голос» (Voice) на второй половинке микросхемы TL072.
Это активный фильтр на базе инвертирующего усилителя. Здесь конденсатор С12 вызывает ощутимый завал верхних частот, тогда как С11 — завал нижних. Таким образом, перед нами ещё один полосовой фильтр.
На этот раз, он перестраиваемый, причём одна и та же ручка регулирует как усиление, так и амплитудно-частотную характеристику.
Резистор R10, отсутствующий в моделях Oxford и Liverpool, делает регулировку более мягкой.
Узел перегруза
Следующий узел использует пару операционных усилителей — целую микросхему TL072 или половину TL074, смотря как удобно трассировать плату.
Схема весьма напоминает Marshall BluesBreaker, только RC-цепочки, отвечающие за формирование частотной структуры перегруза, перенесены в узлы предыдущих ступеней усиления.
Зачем добавлен резистор R16? Постоянная времени R16C14 равна 10 секундам, так что это никак не обратная связь по звуковой частоте. Однако данная цепь имитирует характерную просадку питания выходного каскада лампового усилителя мощности при сильной атаке. А ещё, форма сигнала становится асимметричной, обогащаясь «тёплыми» чётными гармониками.
Также вместо встречно-параллельного соединения двух последовательных пар кремниевых диодов 1N4148 в цепи отрицательной обратной связи второго операционного усилителя применён двуханодный стабилитрон, сделанный из встречно-последовательной пары обычных стабилитронов.
Благодаря этому, достигается очень мягкое ограничение. И дополнительно в выходной сигнал подмешиваются шумы, генерируемые обратно смещёнными стабилитронами.
И вот что интересно: во всех предыдущих секциях усиления конденсаторы хотя бы малой ёмкости между выходом и инвертирующим входом операционных усилителей имеются, а здесь их нет. Как будто автору схемы нравятся шумы стабилитронов.
Симулятор гитарного громкоговорителя
Однако после секции перегруза мы наблюдаем мощный «пескорез» — систему активных фильтров, имитирующую гитарный громкоговоритель и позволяющую включать педаль эффекта не только в чистый или перегруженный канал гитарного усилителя, но и в линейный вход микшерного пульта или звуковой карты.
Симуляторы кабинетов с лёгкостью отфильтровывают нежелательные шумы, и поэтому разработчики хайгейновых педалей нередко встраивают в них элементы спикерсима. Например, на схеме дисторшна Thor мы уже встречали маленький отключаемый спикерсимоподобный узел.
А у рассматриваемых педалей «с характером» он не огромный, но и не маленький. Неотключаемый спикерсим собран на двух операционных усилителях.
Пусть вас не смущают положительные обратные связи через конденсаторы C18 и С21. Эта схема гарантированно не перейдёт в режим генерации, так как усиление единичное: оба операционных усилителя задействованы в качестве повторителей напряжения.
Данные активные фильтры нижних частот второго порядка реализуют топологию Саллена-Ки.
Первый фильтр в «ливерпульском» исполнении имеет частоту среза 3 кГц и добротность 3.7, в «калифорнийском» F = 2.2 кГц и Q = 2.1, а в остальных F = 2.2 кГц и Q = 2.3. Это подчёркивает верхнюю середину.
Параметры второго фильтра в первых трёх вариантах F = 3.2 кГц и Q = 0.74, а во второй тройке F = 2.9 кГц и Q = 0.82. Получается плавный спад амплитудно-частотной характеристики в области верхних частот. Накладываясь на более крутой спад, реализованный первым фильтром, он становится совсем крутым. А в «калифорнийской» версии предусмотрен ещё и пассивный RC-фильтр на выходе, так как усилителям Mesa-Boogie свойственно «песочить» особенно сильно.
Активный регулятор средних частот
«Неполноценность» описанного спикерсима, проявляющаяся в отсутствии басового резонанса, компенсируется продвинутым темброблоком. Перед нами схема его первого звена.
Здесь номинал R32 влияет только на коэффициент предварительного усиления, тогда как уменьшенная ёмкость C26 придаёт звучанию узнаваемый характер усилителей марки Vox.
Регуляторы низких и высоких частот
Как и вышеописанный, эти регуляторы построены на основе схемы Питера Джеймса Баксандалла, опубликованной в журнале Wireless World в 1952 году.
Выход педали буферизован операционным усилителем, задействованным по схеме повторителя и защищённым от внешних перенапряжений парой обратносмещённых диодов на массу и плюс питания.
Итак, где же различия?
Как мы увидели, основа индивидуальности усилителя закладывается на этапах предварительного усиления и «характера». По сути, и первое, и второе представляет собой полосовые фильтры, только «характер» ещё и с резонансом.
Далее добавляются нюансы темброблока и резонансы инструментального громкоговорителя. В общей сложности, гитарный аудиотракт ограничивает частотный спектр до диапазона, отведённого электрогитаре в миксе, и подчёркивает форманты, делающие звучание узнаваемым.
Нелинейные искажения гитарного сигнала частотнозависимы. То есть, осуществляется перегруз с амплитудным ограничением не по всему частотному спектру, а в области формант.
По формантам мы различаем голоса людей, животных и звуки предметов в окружающем мире. Поэтому неудивительно, что индивидуальность музыкальных инструментов во многом определяется также формантами.
Скрипичные мастера настраивают детали своих творений на определённые частоты. Изначально это делалось для повышения громкости звучания путём фокусирования преобразования энергии колеблющейся струны в колебания воздуха на наиболее воспринимаемые участки слышимого диапазона, пересекающиеся с гармониками (обертонами) извлекаемых нот. Ведь в распоряжении наших предков не было электронных усилителей.
По мере наработки опыта лютиеры научились делать инструменты не только громкими, но и максимально благозвучными и/или выразительными для человеческого уха. С появлением микрофонов, звукоснимателей и усилителей задача, стоящая перед музыкальным аудиотрактом, осталась той же, только из механического он стал электронным, а затем в некоторых случаях и цифровым.
Примеры звучаний
Теперь мы можем послушать, как звучит «британский» вариант рассмотренной схемы при разных комбинациях положений пяти регуляторов, не считая ручки громкости.
Видео на Youtube
Итак, эта волшебная коробочка действительно предоставляет широчайший спектр звучаний от лёгкого блюзового драйва до бескомпромиссного хайгейна в его винтажных и модерновых воплощениях. Экстремальные настройки позволяют получить даже фузз.
Неудивительно, что продукцию Tech 21 NYC полюбили и продюсеры, и гитаристы. Одним она помогает в творческих поисках звука, которого затем добиваются на более основательной аппаратуре.
Для других «усилитель в коробочке» стал лёгким ультрапортативным решением, позволяющим создать дополнительное звучание или заменить основной усилитель в случае его поломки.
У третьих это просто единственный доступный усилитель, и он способен на многое. Лично мне мой самодельный гибридный усилитель с двумя реальными лампами нравится больше, но это может быть делом привычки.
Человек подстраивается под те инструменты, с которыми имеет дело, запоминает понравившиеся настройки и извлекает звук так, что в данных условиях эти настройки звучат лучше всего.
Звёздные профессионалы с их талантом и опытом способны играть прекрасную музыку даже через маленькую коробочку, хотя она и не учитывает всех нюансов «взрослого» электрогитарного тракта.
Тем не менее, сегодняшняя коробочка является весьма продвинутой по сравнению с обычными педалями дисторшна, имеющими три ручки или даже полный трёхполосный эквалайзер (тонстек). Ведь кроме последнего, здесь есть и модуль «характера», и узел, имитирующий амплитудно-частотную характеристику инструментального громкоговорителя.
© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»