Calculadora para cry baby

[Victor Nery]

Saudações,

Andei fazendo alguns experimentos nesse circuito e lendo alguns artigos e acho que muito do resultado final se deve aos valores dos componentes do circuito. O que gostaria de saber dos amigos é como calcular esses valores... Por exemplo: Eu queria uma faixa de frequência entre 100Hz e 2000Hz e tenho um indutor de valor x. Quais deveriam ser os valores dos capacitores e resistores Hfe dos transistores e potenciômetro para atingir meu objetivo?

Abraço

[Patines]

Posso te ajudar.
Olhe em: http://search.4shared.com/postDownload/OLx-tPgg/SimulaClassico.html
Lá tem valores de frequencias simuladas no wha clássico.

Baixas frequencias de 470HZ para ganho em 95%.  Se aumentar o ganho, diminui esta frequencia, pois o capacitor de realimentação aumenta virtualmente.  para diminuir esta frequencia até 100HZ, deverá aumentar o valor do capacitor de quadrado de 470/100.  Bem,  4.7X4,7 = 22.  O capacitor deve ser: 22 X 10nF = 220nF.
Para potenciômetro em 5%, frequencia em 1447HZ.  Acontece que para aumentar este valor, com o mesmo capacitor, tem que diminuir o valor do indutor do quadrado de 2000/1447 = 1,38.  1,38X 1,38 = 1,91.  Isso dá quase 2X.

Veja que se o potenciômetro fosse ao mínimo(na simulação vai ao 5%), a frequencia aumentaria ainda mais, sendo muito alta, suspeito que mais que 2000HZ.  Acho que esta especificação já está satisfeita, ou depende de regulagem mecanica na cremalheira do teu pedal.  Para limitar esta faixa de frequencia num valor menor, basta colocar um resistor em série com o potenciômetro, no lado do GND.  Se colocar um resistor de 4k7 em série com 100k(potenciômetro), limitaria em 5%, daria 1447HZ a frequencia máxima, segundo a simulação.  Se colocar um resistor de 10k, limitaria em 1160HZ, e assim  por diante, é só olhar a simulação.

As frequencias são proporcionais ao inverso da raiz quadrada do valor do capacitor e do valor do indutor. de realimentação, de maneira que se tu mudar o valor do capacitor e indutor, vai mudar as frequencias.

Outra maneira para mudar a faixa de frequência de um pedal Wha, basta mudar o ganho da primeira etapa, ou seja, colocar um resistor de maior valor entre o Vcc e o coletor do transistor da primeira etapa. Pode ser que mude o ponto DC de polarização, então tu terá que mudar resistores de polarização.  Eu acho mais fácil mudar o capacitor que não altera a polarização.

Tenta meter um capacitor de 220nF no lugar daquele de 10nF pra ver o que acontece.

Os transistores:  quanto maior o ganho, melhor funciona...  porem aumenta o nível de ruído.  Mudando os ganhos numa ampla faixa, pouco mudam as frequencias de ressonância, pois está posta na realimentação.  o ganho regenerativo(dado pelos resistores) e o ponto de polarização(corrente na primeira etapa) tem mais influência da frequencia mínima que o hfe.

o hfe muda a impedância da primeira etapa, tendo maior influência no ganho realimentado e no Q do circuito, o quão larga é a faixa de ressonância, quando de "gordo" vai soar.

Isso na teoria, como tu queria saber.  Na prática, vai lá muda e escuta.

T+

[Victor Nery]

Saudações,

Era exatamente essa a minha dúvida. Fiz um experimento e troquei um capacitor box por um novo de mesmo valor e isso mudou bastante a resposta. Daí meu próximo passo será através desses cálculos, encontrar os componentes adequados para por na equação e ter algo mais próximo do que quero. O que notei num onerr que segue o esquema do crybaby é que o valor do indutor tem também um papel crucial na resposta e os valores dos componentes devem ser ajustados de acordo com ele; pois quando substitui para os valores do clássico cry baby, não ficou nada legal. Esse raciocínio está correto?

Grande abraço e obrigado pela Luz

[Patines]

O circuito do Crybaby controla a faixa de frequencias variando virtualmente o valor do capacitor por efeito Miller:
http://www.ufrgs.br/eng04030/aulas/teoria/cap_06/miller.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Miller

No caso do Crybaby, quanto maior a componente realimentada, maior será o capacitor virtual e menor será a frequencia de ressonância.

O ganho da primeira e tapa se calcula assim: Rc/(Re + re)
re= 25mV/Ic (os 25mV variam com a temperatura)
Re= resistor entre emissor e GND
Rc= resistor entre Vcc e coletor (podemos considerar este resistor em paralelo com 470K da polarização e com 100k do potenciômetro)
Ic= corrente de coletor -> por isso, se alterar a polarização, além da resposta simétrica, se altera o ganho

exemplo:
bateria de 9V, corrente em RC de 180uA:
re= 25mV/180uA = 134
Re=470
Rc = 22k // 470k // 100k = 17366

G = 17366/(134+470) = 28,8

O capacitor virtual, com potenciômetro no máximo seria aproximadamente: 28,8 *10nF = 288nF !

Veja que se o capacitor fosse = 0 (potenciômetro no mínimo)  haveria uma singularidade(divisão por 0).  Isto na prática significa que a frequencia seria muito alta, fora da faixa audível. -> Retificando: Verifiquei depois que não existe divisão por zero, mas por 1, o capacitor fica com seu valor normal

O indutor, na prática, quanto maior o seu valor, mais estreita a faixa de variação.

Se colocar um indutor maior, a faixa fica menor
Se colocar um indutor menor, a faixa fica maior(fora de utilidade para certos instrumentos)

Pode-se fazer o circuito trabalhar idêntico a outro, com valores diferentes de indutor, obviamente, alterando o ganho da primeira etapa ou o capacitor de realimentação (geralmente é 10nF).
Eu criei aquele tópico:
http://www.handmades.com.br/forum/index.php?topic=3048.0

Abraços, T+

[felixmeirelles]

Saudações,

Era exatamente essa a minha dúvida. Fiz um experimento e troquei um capacitor box por um novo de mesmo valor e isso mudou bastante a resposta. Daí meu próximo passo será através desses cálculos, encontrar os componentes adequados para por na equação e ter algo mais próximo do que quero. O que notei num onerr que segue o esquema do crybaby é que o valor do indutor tem também um papel crucial na resposta e os valores dos componentes devem ser ajustados de acordo com ele; pois quando substitui para os valores do clássico cry baby, não ficou nada legal. Esse raciocínio está correto?

Grande abraço e obrigado pela Luz

Vitor pelo o que o Patines explicou e pela olhada que dei no Onner acho que o problema das modificações dos valores dos componentes passivos é justamente a falta do buffer de entrada(com mpsa13) no Onner Cry, acho que os 2 transistores do crybaby original também tem ganhos diferentes.

O circuito do Cry da Onner deve ter sido dimensionado para o uso dos trasistores mais baratos usados pela Onner.

[Victor Nery]

Saudações,

Pois é... mas lembro que troquei os transistores por de ganho maiores e não mudou nada... Talvez por não haver uma diferença tão grande entre os 2N3904 e os BC549 (a diferença era de mais ou menos 100). Vou fazer um experimento colocando um buffer na entrada. Algum problema em usar um buffer alternativo, fet, mosfet, opamp por exemplo?

Abraço

[Patines]

O hfe típico do 2n3904 é de 90 para a corrente do Crybaby.  a simulação foi feita com hfe de 200 ou maiores e não houve muita alteração por causa disso.  Acho que com o BC549 deveria funcionar bem. pois o hfe típico é de 200.

Logicamente, quanto maior o hfe, melhor deveria funcionar.

.......

E retificando a mensagem ali de baixo, o capacitor virtual (por efeito miller) seria de (28,8 + 1) * 10nF = 298nF

Abraços. T+

[felixmeirelles]

Saudações,

Pois é... mas lembro que troquei os transistores por de ganho maiores e não mudou nada... Talvez por não haver uma diferença tão grande entre os 2N3904 e os BC549 (a diferença era de mais ou menos 100). Vou fazer um experimento colocando um buffer na entrada. Algum problema em usar um buffer alternativo, fet, mosfet, opamp por exemplo?

Abraço

Eu tentaria o original com o MPSA13 e os dois MPSA18...

Aqui tem uma discussão estensa sobre esse buffer mais eu confesso que só entendo a diferença na prática, porque em relação ao Cry eu prefiro com buffer.
http://www.diystompboxes.com/smfforum/index.php?topic=88277.0

Se você quiser eu posso te mandar esse kitzinho de transistores de brinde sem custos porque você já é freguês antigo.  

[Patines]

Eu tentaria o original com o MPSA13 e os dois MPSA18...

Minha crença era que o "original"  não tinha buffer.

Eu considero que o buffer melhore o funcionamento, mas não muito.  Um buffer de saída sim, pode melhorar muito, pois dependendo da impedância de entrada do próximo circuito, o funcionamento do efeito Miller pode ser bem melado.

Por exemplo se coloca o fuzz com os seus típicos 10k de impedância de entrada, o wha funcionaria para frequencias mínimas bem maiores que o 470HZ, pois o ganho diminuiria bastante.

Abraços, T+

[Victor Nery]

Saudações,

Pois é... daí a ideia de usar um buffer com mosfet pois a impedância de entrada é bem mais alta que os BJTs tanto na entrada quanto na saída. Por falar nisso vejo muitas “adaptações“ onde substituem BJTs por Fets ou Mosfets. Seria possível num circuito de wah numa configuração de um crybaby ou até mesmo naquela mais comun do Twin-T?

Abraço

[Patines]

Saudações,

Pois é... daí a ideia de usar um buffer com mosfet pois a impedância de entrada é bem mais alta que os BJTs tanto na entrada quanto na saída. Por falar nisso vejo muitas “adaptações“ onde substituem BJTs por Fets ou Mosfets. Seria possível num circuito de wah numa configuração de um crybaby ou até mesmo naquela mais comun do Twin-T?

Abraço

Na entrada acho possível usar um buffer a mosfet sem problemas.  Na saída, acho que com adaptação direta ao coletor do transistor de ganho, um bipolar é mais indicado, pois o circuito do Crybaby tem uma possibilidade de sinal de grande amplitude.  O MOSFET não seria de boa adaptação com o gate diretamente no coletor, por causa da polarização, limitando a amplitude de sinal.   Um MOSFET na saída deveria ter circuito de polarização de gate e o sinal acoplado por capacitor.

Para o circuito de wha, usar MOSFET iria criar problemas na polarização, necessitando mais componentes e ajuste, pois o VGS(th) pode variar numa faixa grande para qualquer MOSFET.  Acredito que o circuito a transistor bipolar possibilita um ganho maior na primeira etapa, se prestando melhor ao circuito de Wha-Wha.  Como buffer, após o potenciômetro, vale o mesmo comentário que um buffer na saída.

De qualquer forma, para descartar a possibilidade de usar MOSFETs, necessitaria se estudar o caso da polarização e ganho.

Abraços, T+