Спикерсимулятор – эмулятор гитарного кабинета на любой слу­чай жизни

А не получить ли нам удовольствие от игры в линию, забыв про простые схемы комбоэмуляторов и выбрав сложную, но ниш­тя­ко­вую?

В большинстве случаев спикерсимулятор считается примитивной альтернативой гитарного комбика при записи «в линию» в домашних условиях, либо при воспроизведении инструмента на стандартной широкополосной аппаратуре. Как правило, он представляет собой набор из 3-4 фильтров, как низких, так и высоких частот (а иногда даже и полосовых) для формирования незамысловатой формы АЧХ. Однако, как не бейся ты башкой о стену, столь простое устройство не в состоянии сымитировать реальных и довольно хитросплетённых характеристик кабинета, причём, не только частотных, но и динамических.

От музыкантов часто можно услышать, что лучший спикерсимулятор - это эквалайзер. И с ними в этом отчасти можно согласиться, так как любой приличный гитарный эквалайзер (типа Boss EQ-200) стоимостью 200...300 американских денег в совокупности с ФНЧ превзойдёт по качеству эмуляции большинство промышленных аналоговых спикерсимуляторов.
Однако и тут не всё так хорошо, как хотелось бы. Каждый индивидуальный гитарный динамик совместно с корпусом гитарного кабинета имеет сложную АЧХ с множеством резонансов по всему спектру отведённых ему частот. Получить точную копию АЧХ кабинета посредством октавных полосовых фильтров с относительно низкой добротностью (а именно такие используются в гитарных эквалайзерах) не представляется возможным. Неким выходом из положения будут являться более узкополосные полуоктавные фильтры с более высокой добротностью.

Помимо амплитудно-частотных характеристик устройства было бы неплохо, если бы спикерсимулятор учитывал и специфические динамические свойства кабинета, обусловленные компрессией сигналов гитарным динамиком. Как это происходит? На пиках мощности катушка динамика начинает выходить из магнитного зазора, при этом "отдача" подвижной системы резко уменьшается и происходит мягкое клиппирование, что дополнительно окрашивает звук кабинета благозвучной компрессией.

Итак, тезисы сформулированы, задачи поставлены, осталось облечь всё это хозяйство в форму какой- либо схемы электрической принципиальной.

Рис. 1 Схема спикерсимулятора

Первый каскад на операционном усилителе OP1.1 – это обычный повторитель напряжения. Он имеет высокое входное сопротивление, определяемое номиналом резистора R1, и низкое выходное.

Усиление второго каскада (OP1.2) регулируется в пределах 1...25, что позволяет подключать ко входу устройства инструменты как с высокими, так и с довольно низкими уровнями сигнала.
Помимо усиления этот каскад отвечает за формирование динамических характеристик, присущих гитарному громкоговорителю, т. е. осуществляет мягкое ограничение поступающего сигнала, начиная с некоторой заданной амплитуды. Происходит это за счёт цепи обратной связи, образованной резисторами R4...R7, диодами D1, D2, а также светодиодами красного свечения LED1, LED2. Эта цепочка осуществляет мягкую и несимметричную компрессию сигнала, аналогичную эффекту при "вылете" катушки гитарного динамика за края магнитного зазора.
Номиналы элементов цепи подобраны таким образом, чтобы практически во всём диапазоне обрабатываемых амплитуд выходной сигнал обладал определённым спектральным набором (с преобладанием чётных гармоник).

Как известно, в ламповых кабинетах максимально яркое звучание образуется при достаточно высоких уровнях громкости, близких к порогу насыщения усилительных элементов и началу компрессии громкоговорителя. Также и в нашем случае потенциометр R3, регулирующий чувствительность устройства, следует установить в такое положение, при котором будет наблюдаться указанный выше эффект.

Всё остальное – это десятиполосный полуоктавный эквалайзер с полосовыми фильтрами второго порядка.

Выходной фильтр нижних частот (OP2.2) дополнительно подавляет высокочастотные составляющие сигналов с частотами выше 6,3 кГц.

Такой джентельменский набор позволяет не только с высокой достоверностью нарулить АЧХ любого промышленного кабинета, но и создать собственный в соответствии с личными пристрастиями хозяйствующего субъекта.

Рабочая полоса формирования АЧХ спикерсимулятором составляет 80...6300 Гц.
Ослабление сигналов с частотами, превышающими 6300 Гц, составляет величину - 24дБ на октаву.

А теперь приведём номиналы пассивных элементов полосовых фильтров.

Диапазон (Гц)	Rf1 (кОм)	Rf2 (кОм)	Rf3 (кОм)	Cf1...f2 (нФ)
80 - 125	33	3,6	68	100
124 - 193	33	3,3	68	68
191 - 299	33	3	68	47
295 - 462	30	3	62	33
457 - 714	27	3	56	22
706 - 1104	36	4,7	75	10
1091 - 1706	39	4,2	75	6,8
1686 - 2637	33	3,3	68	5,1
2606 - 4076	33	3,3	68	3,3
4027 - 6300	30	3,6	62	2,2

Приведённые в таблице элементы должны иметь отклонения от номинальных значений не более 5%.

Помимо TL072 в устройстве можно применить широкий ассортимент одиночных или сдвоенных ОУ, таких как: TL07*, TL06*, КР1407УД2 и т. д.

При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже спикерсимулятор не требует налаживания и начинает пахать сразу после включения питания.

При применении экономичных операционных усилителей, таких как TL062 или КР1407УД2, ток потребления устройства от источников питания составит единицы мА. Это даёт возможность запитать его от двух батареек системы "Крона", однако при наличии 9-вольтового сетевого адаптера для гитарных примочек, имеет смысл собрать преобразователь полярности напряжения по аналогии с тем, как это описано на странице (ссылка на страницу).