Félvezetős torzítóáramkör modellezése

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Bank Balázs Lajos
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

Az 1900-as évek második felében az elektromos gitár és a különböző torzítópedálok hatalmas népszerűségre tettek szert, és nagymértékben meghatározták a könnyűzene hangzásvilágát. Ezen eszközök működése a nemlineáris áramköri elemek által okozott harmonikus torzításon alapul. A stúdiótechnika digitalizálódása során megjelent az igény a klasszikus analóg eszköz működésének modellezésére. Így digitális környezetben az analóg eszközökkel azonos hangzás érthető el. Ez a megoldás mai napig töretlen népszerűségnek örvend, ugyanis mára minden személyi számítógépben rendelkezésre áll a szükséges számítási kapacitás ilyen modellezett digitális eszközök használatára.

A Big Muff Pi torzítópedál számos népszerű zenész kedvelt eszköze volt a 70-es és 80-as években. A dolgozat ezen torzítóáramkör vizsgálatát és matematikai modelljének megalkotását dokumentálja. A modell létrehozásához a torzító kapcsolási rajzából, a benne lévő elemek karakterisztikáiból és az összekapcsolásukból fakadó kényszerekből indultam ki. Az alkalmazott módszerekhez tartozó elméleti alapok az elméleti összefog-lalóban találhatóak, mely az áramkörök modellezéséről, a lineáris és nemlineáris rend-szerek leírásáról, diszkretizálási eljárásokról szól.

Az áramkör működésének vizsgálatához a LTSpice szimulációs programot használtam. Egyenletek felírásához és rendezéséhez Maple-t, és a modell fejlesztéséhez Matlab-ot használtam. Az áramkört a valóságban is megépítettem.

A dolgozat bemutatja az áramkör részletes működését, az alapján négy részegységre bontását és egyszerűsítését, a blokkok áramköri kapcsolásán és az elemek modelljein alapuló folytonos idejű modell megalkotását, és azok diszkretizációját implicit és explicit Euler-formulával. A diszkrét modelleket blokkonként összevetettem a Spice szimu-lációval, majd erőforrás igény és hangzásbeli hűség szempontjából kiválasztottam az optimálisabbat.

A végleges modellt a megépített áramkörrel és a Spice szimulációval egyaránt összeha-sonlítottam. A modell hangzása az eredeti áramkörhöz képest kicsit karcosabb. Ennek oka feltételezhetően a diódamodellben keresendő. A modell a Spice szimulációhoz ké-pest pedig picit tompább hangzású, amit a torzító fokozatokban linearizált tranzisztorok okoznak.

Az elkészített modell optimalizálatlan, további munkát igényel, hogy valós időben fut-tatható legyen. Továbbá a hanghűség növelése érdekében az áramköri elemek pontosabb mérése szükséges.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.