วอลลู่ม และ โทนคอนโทรล

Tone and volume control stages

Cutting out harsh high frequency harmonics seems to be one of the underlying principles of the TS series. Following the clipping stage there is a 1K resistor leading to a 0.22uF capacitor to ground. This acts like a simple RC lowpass filter, with the rolloff point being 723Hz. This means that the output of this stage is down 20db (10:1) at 7230 Hz, and another 6db (20:1) at 14KHz, close to the top of the audio range. From this simple lowpass filter, the signal goes to the active tone control stage. The control is a 20K potentiometer strung from the (-) to the (+) input of the second opamp section. The wiper of the control is tied to a series RC combination to ground. This RC is a 220 ohm resistor and a 0.22uF capacitor. As a series network, at frequencies above the point at where the capacitive impedance is less than 220 ohms (which happens at about 3.2KHz), the network just looks like the 220 ohm resistor. At frequencies below that point, the capacitor impedance gets larger as the frequency goes down until at some point the capacitor impedance is large even compared with the full resistace of the tone control (20K); this happens at about 36Hz, below guitar frequencies.

The tone control operations are easiest to see if you assume that the tone control is at one end or the other of its range. When fully toward the (+) end, the capacitor shunts the frequencies above 3.2KHz to ground; when fully toward the (-) end, the capacitor shunts feedback frequencies above 3.2KHz to ground. This means that at the (+) side, the signal gets another -6db/octave high frequency rolloff, while when it's at the (-) side the signal finally gets some treble boost, +6db/octave above 3.2KHz. Note that the "boost" actually just levels off the -6db/octave induced by the 1K/0.22uF network ahead of the active control stage, so the treble is just not being cut any more above the turnover frequency for the tone control stage when fully at "treble".

The opamp is set up as a noninverting buffer, which just means that there is no net signal loss through the tone control stage, a gain of 1 - if you can find a frequency where there isn't otherwise a boost or cut from something else.

The volume control is fairly standatd, a 100K audio control with the output of the tone control stage connected to the "hot" lug, the "cold" lug connected to AC ground, and the signal taken from the wiper.

ภาค Clipping

Clipping Stage

The clipping stage is a fairly ordinary variable gain opamp stage with a few tricks to shape the amount of clipping and the frequency at which it occurs. The signal from the input buffer stage feeds the (+) input of the opamp section, so the output is in phase with the input. In all members of the TS family except the TS10, this is a direct connection from the coupling capacitor to the emitter of the input buffer. In the TS10 there is a 220 ohm resistor in series with the (+) input. In all models the input is biased to the 4.5V bias source with a single moderate value resistor, usually 10K; this seems not to make any difference in the sound. The gain of a noninverting opamp stage set up like this is [1+ Zf/Zi] where Zf is the equivalent impedance of the feedback network from the output pin to the (-) input, and Zi is the equivalent impedance from the (-) input to AC ground.

Zi is formed by the series resistor and capacitor from the (-) input to ground. This combination is frequency selective, in that the capacitor impedance is inversely proportional to frequency. At DC, the capacitor is an open circuit; it's impedance goes down as frequency goes up. At very high frequencies, the capacitor is effectively a short circuit, and the resistor is the sole determining factor in the gain, the capacitor impedance being negliglible compared to the resistor. At the point where the capacitor impedance equals the resistor, the gain of the entire circuit begins to fall off toward a gain of one. With the stock 4.7K resistor and 0.047uF capacitor, this frequency is 720Hz. Only notes and harmonics above this point get the full gain of the distortion stage, and everything below it gets pregressively less gain - and distortion. This fact probably accounts for the lack of "muddiness" of the distortion in the TS series as bass notes are clipped least.

Zf is the parallel combination of the clipping diodes, a 51pf capacitor, and the series combination of a 51K resistor and the 500K "Drive" control. Ignoring the diodes and capacitor for a moment, and assuming that the signal frequency is above the 720 Hz rolloff point of the Zi network, the gain of the clipping stage is (51K + drive control)/4.7K. This means the gain of the whole stage can be varied by changing the drive control setting between 1 + (551K/4.7K)= 107 (about 44db) and 1+ (51K/4.7K), about 12.

Going back to the clipping diodes now, the diodes have no effect until the signal at the output is greater than the threshold voltage of the diode. In the stock TS series, these are silicon signal diodes, with a turn on voltage of about 0.5 to 0.6v. As a diode turns on, the equivalent resistance of the diode goes down as the diode turns on harder. Effectively, there is a small range from about 0.4V to 0.7V (the exact voltages depending on the type of diode, the package, the doping, etc, etc.) where the diode resistance goes from an open circuit to a very low value, perhaps a few ohms for signal diodes. So as the diode turns on, the gain of the opamp stage changes, going down to just over 1 if the diode can be considered a short circuit compared to the 4.7 K resistor on the (-) input. Even if the Drive control is set for a gain of 100, the diodes conducting cause the gain to drop to 1 for only those portions of the signal where the product of the input signal and the gain exceeds the diode threshold. This means that the signal is "clipped" at the forward voltage of the diode; because there are two opposing diodes, this happens for both signal polarities.

A "typical" guitar signal if there is sch a thing, can be expected to be in the range of 30 to 100mV for most pickups when the string is picked, trailing off as the note decays. For such signals, and especially in the lower notes, with the drive control turned down the sound out of the TS is fairly clean as the signal hardly breaks over the clipping diodes. With the drive control turned up, even a 30mv signal would be boosted to 3V if not limited by the clipping diodes, so there is enough gain here to give some distortion at least on the pedal's own to any reasonable guitar signal.

The small 51pf capacitor across the diodes acts to soften the "corners" of the clipped waveform somewhat. This softens the distortion somewhat. The action of the 51pf is most noticeable when the drive control is maxxed out, so it softens the distortion most when the gain (and distortion) is highest. Put another way, the capacitor's impedance goes down with increasng frequencies, so it starts cutting the gain of the stage when the impedance of the capacitor is equal to the resistance of the 51K resistor plus the setting of the drive control. This rolloff frequency is lowest in the audio range and most noticeable when the resistance of the drive control is highest.

กันชนหน้า

input buffer stage ด่านแรกที่เราต้องเจอ
ดูจากวงจร...นิ่คือวงจร emitter follower ธรรรมดาๆนี่เอง. ทรานซิสเตอร์ที่ใช้ใน TS-808 และ TS-9 จะใช้เบอร์ 2sc1815 ที่มีเกนขยายสูงแต่สัญญาณรบกวนต่ำและยังมีราคาถูกอีกต่างหาก. แต่เราจะพบเห็นการใช้เบอร์ที่ต่างไปจากนี้ในโมเดลอื่นๆ. แต่มันไม่ได้มีความหมายอะไรนักในภาคนี้ เพราะยังไม่ใช่ส่วนขยายสัญญาณ เพียงแต่ใช้จัดอิมพิแดนซ์ให้เหมาะสมก่อนที่จะส่งไปยังภาคขยายถัดไป. โดยรับแรงดัน bias 4.5 โวลต์ที่ขา base ผ่าน R ค่า 510K ซึ่งเป็นส่วนที่มีความสำคัญมากสำหรับภาคอินพุท. ต่อมาที่ R ที่ขา emitter ในที่นี้ใช้ขนาด 10K เพื่อให้เหมาะสมกับทรานซิสเตอร์ 2sc1815 ที่มีเกนขยาย =300 และมีอินพุทอิมพิแดนซ์ที่ 3M ที่ขา base. เพราะฉะนั้น R bias 510K นี้จึงมีส่วนสำคัญในการรับมือกับสัญญาณอินพุทที่มีอิมพิแดนซ์สูงทุกชนิด. ภาคอินพุทนี้ถูกต่อเข้ากับวงจรตลอดเวลาโดยไม่มีสวิทช์ใดๆมาขวางกั้น. และวงจรส่วนนี้ถูกประยุกต์เพื่อใช้งานกับ Wah Pedal เพื่อแก้ไขปัญหาการดรอป (tone sucking)ของสัญญาณเสียงที่มีสาเหตุจากอิมพิแดนซ์ที่ไม่เหมาะสมในเวลาต่อมา. และเป็นชนวนให้ผู้คนหันมาสนใจในเรื่องของการทำ True Bypass ซึ่งเราจะได้กล่าวถึงในตอนต่อไป. สัญญาณที่ถูกส่งมาจากขา emitter ถูกแบ่งออกเป็นสองทาง. คือส่งไปที่ส่วนของวงจร Bypass โดยผ่านทาง JFET และ C 0.1uF , อีกทางหนึ่งถูกลำเลียงไปยังภาค Clipping ผ่าน C คัปปลิ้งสัญญาณค่า 1uF ชนิด electrolytic แบบไม่มีขั้ว (Non Polar ; NP) ซึ่งเป็นค่าที่เหมาะสมเพียงพอกับสัญญาณความถี่เสียงของกีต้าร์. เฉพาะใน TS-10 เท่านั้นที่มีการเพิ่ม stage ของวงจร emitter follower นี้คั่นระหว่างอินพุทบัฟเฟอร์กับวงจรสวิทช์ตัดต่อที่ใช้ JFET.

Input buffer stage

Referring to the schematic, the input stage is a plain vanilla emitter follower. The input transistor in the 808 and 9 is the 2SC1815, a cheap high gain, low noise transistor. I have seen a couple of other types in the other models, but the exact type of transistor has no significant effect on the sound. It is used to provide a gain of 1 (that is, no voltage gain) and a high input impedance. The base is tied to the common 4.5 V bias source through a 510k resistor, this forming essentially all of the input impedance. The input impedance of an emitter follower stage is the equivalent input biasing resistor in parallel with the input impedance of the emitter follower; this is the current gain of the stage times any emitter resistor. In this case the emitter resistor is 10K, and the typical gain of the 2SC1815 is 300, for an input impedance of 3M at the transistor base. Therefore, the 510K biasing resistor accounts for almost all of the signal loading at the input.

This input stage is always connected to the input signal, not switched at all. Since complaints of "tone sucking" do not follow the TS9 and 808 around, apparently this is a high enough impedance to avoid loading guitar pickups too much like the common wah pedals do. Parenthetically, it's possible to avoid the "tone sucking" of the wah pedals by copying the TS series input buffer in front of them. Some people have expressed interest in converting the TS to a true bypass switching arrangement; I'll explain how to do that later.

The emitter follower output feeds two stages: a JFET through a 0.1uF capacitor, part of the "bypass" switching and the clipping stage, through a 1uF non-polarized electrolytic, a large enough value to not interfere with any guitar frequencies. In the TS10 only, there is an additional stage of emitter follower between the input buffer and the switching JFET.

เขาเป็นใคร??

Tube Screamer คือต้นตำนานแห่งเสียงโอเวอร์ไดรว์อันแสนคลาสสิกในยุทธภพแห่งกีต้าร์จากIbanez.นับจากนาทีที่ Stevie Ray Vaghan ร่ายเวทย์มนต์บทกีต้าร์ในท่อนโซโลเพลง Voodoo chile ผ่านกล่องเล็กๆสีเขียวใบนี้ทำให้TS-808 และTS-9 เป็นที่หมายปองของขุนขวานทั่วหล้าทำให้เกิดความต้องการและราคาค่าตัวที่ีมีอัตราเติบโตสูงขึ้นไม่แพ้กัน. ลูกหลานรุ่นถัดมาของวงษ์ตระกูล Tube Screamer อาทิ TS-10 , TS-5, TS-9 reissueและอื่นๆที่คลอดคลานออกมาเหมือนได้รับมรดกเป็นความกดดันจากคุณงามความดีีของบรรพบุรุษที่ได้จารึก
ไว้บนผืนโลก.
สมาชิกทั้งหมดของ Tube Screamer เกิดจากความแตกต่างความคิดของวิศวกรผู้ออกแบบที่มีทัศนคติที่ แตกต่างกัน อย่างมากมายในแต่ละรุ่น. ทำให้ผู้คนเริ่มสังเกตุได้ว่า มีอะไรบางอย่างที่ทำให้ Tube Screamer แต่ละตัวให้เสียงได้ไม่เหมือนกัน และการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ภายในก่อให้เกิดผลลัพธ์บางอย่างที่ติดตามTubeScreamerจะทำงานได้อย่างสมบูรณ์ที่สุดก็ต่อเมื่อ เราใช้มันต่อเข้าที่อินพุทของแอมป์หลอดที่มีอินพุทอิมพิแดนซ์ประมาณ ประมาณ1 M ohm. TubeScreamerจะช่วยขับให้แอมป์ประเภทนี้แสดง ศักยภาพของเสียง Distortionที่ซ่อนอยู่ภายในของตัวมันออกมา และมันเป็นเสียงที่น่าฟังมากจริงๆ.

The Technology of the Tube Screamer

The Tube Screamer series of distortion/overdrive boxes from Ibanez has a reputation that has led them to pass into musical urban myth. Helped along with Stevie Ray's use of them, the TS 808 and TS 9 have been sought after and traded up to astronomical prices. The other members of the TS family, the TS-10, the TS-5 and the TS-9 reissue have had a more troubled reception.

All the members of the TS family share a common technical design, with the similarities vastly overwhelming the differences. Later, I'll go over some of the things that DO make differences in these pedals, and some mods to effectively convert one to the other.

The TS series seems to be at its best when driving the input to a tube amplifier - that is, a triode grid connected to ground through a resistance of about 1M. All the TS series are capable of making their own distortion, but by itself, this distortion is much less interesting that what you get into a tube amp input.

วงจรที่ใช้งานร่วมกัน

C

การทำงานวงจรโดยรวม

แรงดันไฟฟ้า 9 โวลต์จากแบตเตอรี่หรือจากแหล่งจ่ายไฟภายนอก จะถูกต่อเข้ากับทุกส่วนของวงจร. โดยมีวงจรแบ่งแรงดัน 4.5 โวลต์ไว้สำหรับส่วนที่กำหนดไว้เฉพาะ. ในภาคแบ่งแรงดันนี้ประกอบไปด้วย R 2ตัวที่มีค่าเท่ากัน ซึ่งในวงนี้ใช้ R ขนาด 100K ต่ออนุกรมกันจากจุด 9 โวลต์ไปถึงกราวด์ และดึงไฟ 4.5 โวลต์ออกจากจุดกึ่งกลาง. จากนั้นเพิ่ม C ชนิด electrolytic ขนานกับ R แต่ละตัวเพื่อกรองแรงดันให้ราบเรียบอีกชั้นหนึ่ง. โดยที่ขาลบของ C ต่ออยู่กับด้านกราวด์ของจุดเชื่อมต่อไฟ AC จากภายนอก โดยการเลือกที่จะใช้แหล่งจ่ายไฟจากภายนอกหรือจากแบตเตอรี่ภายในได้จากสวิทช์ตัดต่อภายในของปลั๊กที่ใช้เสียบอแดปเตอร์. และยังมีการตัดต่อไฟ DC ที่แจ๊คอินพุทจากกีต้าร์ด้วย เพื่อตัดวงจรแบตเตอรี่ออกในกรณีที่เราไม่ได้ต่อช็งานเพื่อเป็นการประหยัดพลังงาน. ค่าของ R ที่ใช้ในภาคนี้อาจจะแตกต่างกันไปในแต่ละโมเดล แต่มันจะไม่มีผลกระทบต่อเสียง เพราะที่สำคัญคือขอให้แบ่งแรงดันได้ที่ 4.5 โวลต์เทานั้นเป็นพอ.

ommon/utility Stages

The 9V battery and external 9V input are common to all stages, as is the 4.5V generation stage, used as a bias voltage by all stages. The 4.5V section uses two equal resistors from +9V to ground. The junction of the two resistors sits at « the battery voltage and is decoupled to ground with a large value electrolytic capacitor to hold this point at an AC ground. The input jack switches the battery (-) terminal to ground in the normal power switching arrangement with a stereo jack. The exact value of the bias generation resistors varies somewhat from model to model, but this has no effect on the sound of the unit as long as the bias voltage is about 4.5V.

ดู Block diagram กันก่อน

แผนผัง

ในตระกูลของ Tube Screamer จะใช้วงจรที่คล้ายจนแทบจะเหมือนกัน โดยจะแตกต่างกันไปบ้างก็คือค่าของอุปกรณ์บางตัวซึ่งแปรไปตามวัตถุดิบที่หาได้ในเวลานั้นและรสนิยมทางเสียงอันเป็นส่วนตัวของผู้ออกแบบ. เราจะแบ่งการทำงานของแต่ละส่นออกเป็นภาคๆเพื่อให้มองเห็นและเข้าใจในหลักการทำงานในเบื้องแรกก่อน. ซึ่งวงจรนี้จะใช้ได้กับ Tube Screamer แทบทุกรุ่น. แต่ที่ดูจะแปลกแยกกว่าเพื่อนไปบ้างเห็นจะได้แก่ TS-10 ที่ต้องการแรงดัน bias ที่สูงกว่า

นอกนั้นก็เหมือนๆกันหมด. ซึ่งแบ่งเป็นส่วนๆดังนี้.

1.ภาคจัดการสัญญาณขาเข้า (input buffer)

2.วงจรตัดยอดคลื่นสัญญาณ (clipping amp)

3.วงจรปรับโทนและระดับความดังของเสียง (Tone/volume control )

4.ภาคตัดต่อสัญญาณ (bypass switching)

5.ภาคจัดการสัญญาณขาออก (Output buffer)

All of the TS series are so similar that a single schematic with asterisks and notes can cover them all. This simplified schematic breaks the circuit down into some simpler blocks. There are some housekeeping/utility stages which provide some common functions to several stages. The TS10 is the most different one, and the common bias voltage is higher. Then there are the ones that actually do the work:

• Input buffer
• Clipping Amp
• Tone/volume control
• Bypass switching
• Output buffer

วงจรของ Tube Screamer