芯耀
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作者簡介：本文是第二屆電力電子科普征文大賽的獲獎作品，來自上海科技大學(xué)李晨曦的投稿。
為了得到失真音色，人們往往需要把音箱的音量開到很大，這樣做不僅擾民，而且得到的聲音也很不穩(wěn)定，那么有沒有一種方法能夠在較小的音量下得到失真音色呢？隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，失真類效果器應(yīng)運而生。
在介紹失真類效果器之前，需要先簡單介紹一下二極管削波電路。二極管削波電路通常由一個或多個二極管、電阻和電容組成。當(dāng)輸入信號的振幅超過二極管的導(dǎo)通電壓時，二極管開始導(dǎo)通，將多余的部分截去，使輸出信號的振幅保持在一個較小的范圍內(nèi)。這樣就可以實現(xiàn)信號的削波效果。
失真類效果器以其失真度從弱到強可大致分為三類，過載、失真、法茲。
01、過載 (Overdrive)
過載效果器通過對音頻信號進行軟削波，從而得到失真程度較低的輸出信號。以Ibanez公司推出的Tube Screamer為例，輸入信號先通過一個緩沖電路，其由經(jīng)典的三極管放大電路構(gòu)成，以確保各頻段信號的完整性（這種設(shè)計被廣泛使用在不同種類的效果器中）。
圖7. 輸入緩沖電路
隨后信號通過削波模塊進行失真處理。如圖所示，二極管削波模塊被巧妙的放置在放大器的反饋回路中，這通過將原信號與硬削波后的反饋信號疊加，我們就能夠得到模擬電子管軟削波處理后的輸出信號。
圖8. Tube Screamer的削波放大電路
經(jīng)過載效果器軟削波處理后的音色飽滿、厚重，此類效果器對于吉他手的演奏動態(tài)非常敏感，演奏者可以通過控制演奏的力度進而控制破音程度，以表達情緒上的變化。著名布魯斯吉他手Stevie Ray Vaughan就經(jīng)常使用Tube Screamer進行演奏。
02、失真 (Distortion)
失真效果器是對電子管硬削波信號的模擬，能夠在低增益下還原出電子管音箱高增益下的失真音色。以Boss公司推出的DS-1為例，其二極管削波模塊被放置在運算放大器的輸出端，直接對輸出信號進行硬削波處理。
圖10. DS-1的削波放大電路
失真效果器的音色相較于軟削波的過載更加尖銳、粗獷、有力，常被樂手們應(yīng)用于硬搖滾樂與金屬樂中，如Guns N' Roses，AC/DC等樂隊。我們現(xiàn)在所聽到的大部分電吉他音色往往都為失真效果器處理后的音色。
03、法茲 (Fuzz)
法茲效果器誕生于上世紀(jì)60年代中期，其結(jié)構(gòu)非常簡單，其內(nèi)部往往只有十幾個元器件。以Fuzz Face為例，其原理為增大三極管基極的偏置電壓，從而使放大器工作在截止區(qū)域，進而得到近似于方波的硬削波輸出信號。
圖12. Fuzz Face電路的直流偏置點
法茲效果器的聲音更加狂放，顆粒感極強，聽感上就像是音響紙盆壞掉的聲音，在上世紀(jì)70年代被廣泛運用于布魯斯音樂中。著名吉他手，被譽為吉他之神的Jimi Hendrix經(jīng)常使用Fuzz Face進行演奏。在90年代，一些另類搖滾樂隊也會使用法茲以達到富有張力的情緒表達，如Nirvana樂隊。
失真類效果器為電吉他注入了靈魂，從溫暖的過載到狂野的法茲，每一種音色都是技術(shù)與藝術(shù)的結(jié)晶。下期我們將探索時延類效果器和哇音效果器的奇妙世界，帶你領(lǐng)略空間感與動態(tài)濾波的魅力，敬請期待！
參考資料
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Distortion_(music)
[2] https://www.analogethos.com/post/tube-amp-explained-intro
[3] https://robrobinette.com/Tube_Guitar_Amp_Overdrive.htm
[4] https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode-clipping-circuits.html
[5] https://www.amplifiedparts.com/tech-articles/spring-reverb-tanks-explained-and-compared
[6] https://www.electrosmash.com/
[7] https://reverb.com/
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