El Ruby Amp es un mini amplificador de guitarra basado en el chip LM386. Se trata de una versión mejorada de su predecesor, el Little Gem Amp, el cual también fue diseñado por Runoffgroove.
Las principales mejoras del Ruby Amp con respecto al Little Gem residen en su nuevo buffer de entrada, un reposicionado del control de volumen y una actualización del potenciómetro de ganancia.
Índice:
1. Esquma Eléctrico del Ruby Amp.
1.1 Buffer de Entrada.
1.2 Circuito de Volumen.
1.3 Circuito de Ganancia.
1.4. Técnicas de Estabilización.
2. Respuesta en Frecuencia del Ruby Amp.
3. Ajuste del Ruby Amp.
4. Mods sobre el Ruby Amp.
4.1 Análisis del Ruby Bassman.
4.1.1 Respuesta en frecuencia del Ruby Bassman.
4.2 Análisis del Ruby Hiwatt.
4.2.1 Respuesta en Frecuencia del Ruby Hiwatt.
4.3 Conector de Auricular.
4.4 Pre-set Gain Ceiling / Ganancia Máxima Limitada.
4.5 Alimentación a 12v.
1. Esquema Eléctrico.
La complejidad del originalmente sencillo diseño del Smokey Amp se ve aumentada al añadir nuevas funcionalidades, siendo la principal de ellas su nuevo buffer de entrada.
Este nuevo buffer JFET canal N resuelve una de las principales carencias del amplificador operacional LM386, su baja impedancia de entrada.
El buffer de entrada se basa en un amplificador basado en un transistor JFET en drenador común. Inspirado en los diseños de Jack Orman, elimina el efecto de carga del circuito generando una alta impedancia a su entrada, y por consiguiente, evita la perdida de definición del tono original de la señal de la guitarra entrante al LM386. A su vez, el buffer también entrega una impedancia de salida baja manteniendo una ganancia unitaria.
La impedancia de entrada queda definida por el valor de R1, es decir, 1M5. El valor de R2 no es tan crítico y puede variar entre 3.3K y 10K sin afectar demasiado en el tono. Es preferible usar valores bajos puesto que así se consigue mas corriente en el ciclo negativo de la señal de audio, momento en el que esta resistencia de pull-down es la única fuente de corriente.
La impedancia de salida depende del Jfet, pero puede considerarse del orden de varios cientos de ohmios.
1.2 Circuito de Volumen
El potenciómetro R3 limita la amplitud de la señal entrante al 386. Al ir aumentando el volumen, se puede percibir a nice breakup. Recuerda que los límites en la tensión de entrada del LM386 se sitúan en ±0.4V y que sobrepasar estos límites supondrá un recorte en la señal.
1.3 Circuito de Ganancia
El potenciómetro logarítmico de 1K (R4) se coloca entre los pines 1 y 8 para ajustar la ganancia desde 41 (28dB) a 200 (46 dB) basándonos en la fórmula genérica de ganancia del LM386:
Donde Z1-5 y Z1-8 son las impedancias vistas desde respectivos pines. La resistencia interna Z1-5 es 15K y 1.35K para Z1-8.
1.4. Técnicas de estabilización
Siguiendo las notas de aplicación del LM386, algunas medidas pueden seguirse para incrementar la estabilidad y prevenir la degradación de la señal:
- Condensador en el pin 7:
A diferencia del Little Gem, el Ruby Amp monta un condensador de 100uF (C3) entre el pin 7 del 386 y masa. Se utiliza para evitar que el ruido de la alimentación sea amplificado y alcance la salida. De esta manera, la etapa de alta ganancia del chip queda aislada del ruido de alimentación, posibles transitorios, etc.
- Condensador en la fuente de alimentación:
El pin 6 de alimentación es conectado a masa a través de un condensador de desacoplo de 100 uF para prevenir oscilaciones. Este condensador debe montarse lo más cerca posible del chip.
- Red Zobel:
Una red Zobel implementada con una resistencia de 10Ω (R5) y un condensador de 47nF (C4) conectado a masa es añadida a la salida con el fin de estabilizar el amplificador y recuperar los tonos puros eliminando ciertos espurios. La red RC es un circuito de compensación para la carga (altavoz), no para el amplificador. Para más información, revisar el diseño similar presente en el Little Gem Amp.
2. Respuesta en Frecuencia
La respuesta en frecuencia es ajustada a través de dos filtros paso alto en cascada:
- La frecuencia de corte del primer filtro paso alto se sitúa en torno a 360Hz y es obtenida a través de C1 y R3 (obsérvese que el potenciómetro de volumen es cargado con la resistencia de entrada del amplificador operacional, es decir 50K). La frecuencia de corte es variable o dependiente del volumen siguiendo la ecuación de más abajo. Sin embargo, esta variación no deseada puede considerarse insignificante y a bajo volumen resulta imperceptible.
- El segundo filtro paso alto formado por el condensador C5 y la carga del altavoz (8Ω) implementa un clásico filtro para bajos quewill start rolling off bass para evitar petardeo en el pequeño altavoz y para eliminar cualquier componente DC de la señal de salida. Puedes encontrar información más detallada en la sección "Smokey Amp. Amp Frequency Response" puesto que esta parte del diseño es heredada del Smokey Amp.
Por consiguiente, teniendo en cuenta los dos filtros, el gráfico ganancia/frecuencia presenta el siguiente aspecto:
El gráfico superior muestra entre azul y rojo las respuestas entre mínimo y máximo volumen gradualmente. La ganancia está fijada a 100 (40dB) para esta simulación.
El primer filtro paso alto formado por C1 y R3 tiene una frecuencia de corte de 360Hz aproximadamente (Fc1), por debajo de esta frecuencia el nivel de la señal se ve reducido 20dB/dec.
El segundo filtro paso alto formado por C5 y la carga del altavoz tiene su frecuencia de corte situada en 90Hz (Fc2), disminuyéndose el nivel de la señal 40dB/dec por debajo de esta frecuencia.
Es importante destacar el importante rol que juega el buffer de entrada en la respuesta en frecuencia. Debido a la baja impedancia interna del LM386, en diseños previos como el Smokey Amp o el Little Gem el circuito podía verse cargado con las pastillas de la guitarra.
Recurriendo a un buffer de entrada de alta impedancia, se asegura la integridad de la señal de la guitarra y se preserva todo el rango de tonos.
3. Ajuste del Ruby Amp
Los potenciometros de ganancia/volumen son altamente interactivos. Runoffgroove aporta algunos consejos:
- Sonido limpio: subir el potenciómetro de volumen al máximo e incrementar lentamente el potenciómetro de ganancia. Encontrar el punto justo antes de que el sonido empiece a romper y de esta manera se obtiene el máximo volumen limpio posible.
- Sonido overdrive: incrementar el potenciómetro de ganancia hasta el nivel máximo deseado y a continuación ajustar el potenciómetro de volumen.
Si al situar el potenciómetro de ganancia al máximo todavía no se obtiene la distorsión deseada, hay que elevar el potenciómetro de volumen para incrementar el nivel de señal entrante en el 386.
4. Modificaciones (mods)
Este amplificador soporta varias modificaciones:
4.1 Análisis del Ruby Bassman
Este mod busca imitar el tono del clásico Fender Bassman:
- Con el volumen a la mitad de recorrido y por debajo, observarás suaves y chispeantes limpios con buena profundidad.
- Con el volumen a alto nivel, se obtiene una buena distorsión perfecta para tocar blues. La transición de sonido sucio a limpio puede controlarse a base de punteos y rasgueos añadiendo una nueva dimensión a tu sonido.
Modificación Bassman paso a paso:
- Sustituye el condensador de .047uF que hay entre la fuente del FET y el potenciómetro de volumen por uno de 0.1uF.
- Añade un condensador de 220pF (C6) entre los terminales 2 y 3 del potenciómetro de volumen.
- Elimina el potenciómetro de ganancia y sustitúyelo por una resistencia de 2K2 (R4) entre los pines 1 y 8.
En el Ruby Bassman, la ganancia está fijada a 30. Recuerda que en el Ruby original la ganancia varía de 41 a 200, por lo que en este mod la distorsión incluso se verá más disminuida.
Donde Z1-5 y Z1-8 son las impedancias vistas desde respectivos pines. La resistencia interna Z1-5 es 15K y 1.35K para Z1-8.
4.1.1 Respuesta en frecuencia del Ruby Bassman
El gráfico superior muestra entre azul y rojo las respuestas entre mínimo y máximo volumen gradualmente. Como ya se ha mencionado, la ganancia en este mod está fijada a 30.
El tono obtenido se asemeja bastante al amplificador original, añadiendo únicamente algo más de bajos como puedes ver en la tabla de comparación Ruby vs Bassman vs Hiwatt. En este mod, el primer filtro paso alto reduce la frecuencia de corte de 360Hz a 211Hz aproximadamente, resultando una señal con más bajos y más cuerpo. Si juntas esto al hecho de que el nivel de ganancia es menor, el amplificador resultante entregará un tono limpio más suave y una señal más 'override' que distorsionada.
4.2 Análisis del Ruby Hiwatt
Este mod desarrollado por Ricky Don Vance (aka RDV) incluye algunos elementos de ajuste sobre el Ruby aportándole un sonido que puede recordar al amplificador Hiwatt.
Según la opinión de RDV, los amplificadores basados en el 386 son deficientes en cuanto a high-end-frequencies, por lo que este mod busca impulsar los agudos sustituyendo el condensador C1 47nF por uno de 15nF tras el buffer JFET y por consiguiente, limitando el low-end entrante al circuito. Esta modificación también reduce la ganancia, por lo que el ajuste de la misma se sitúa al máximo (200) para mitigar este efecto.
Otro condensador de 1nF (C6) es añadido al control de volumen para evitar la pérdida de agudos.
Modificación Hiwatt paso a paso:
- Sustituye el antiguo condensador C1 de 47nF por uno nuevo de 15nF tras el JFET.
- Incrementa el potenciómetro R3 de 10K a 50K.
- Añade un condensador de 1nF (C6) entre los terminales 2 y 3 del potenciómetro de volumen.
- Interconecta los pines 1 y 8 para obtener una ganancia de 200.
Como muestra la siguiente fórmula, la ganancia se fija a 200:
Donde Z1-5 y Z1-8son las impedancias vistas desde respectivos pines. La resistencia interna Z1-5 es 15K y 1.35K para Z1-8.
4.2.1 Respuesta en frecuencia del Ruby Hiwat
El gráfico superior muestra entre azul y rojo las respuestas entre mínimo y máximo volumen gradualmente. La ganancia está fijada a 200 (46dB) para esta simulación.
El filtro paso alto implementado mediante C1, C6 y el potenciómetro de volumen R3 provoca el incremento de los bajos para las altas frecuencias.
El efecto del filtro de bajos formado por C5 y la carga (altavoz) es añadido al filtro previo, reduciendo dramáticamente la ganancia para frecuencias por debajo de 90Hz.
A diferencia del mod Bassman, el tono del mod Hiwatt difiere bastante del Ruby original. Los filtros acondicionan la señal estimulando los high end tones como RDV esperaba. La ganancia adicional también contribuye a la obtención de un sonido diferente.
Ricky Don Vance asegura que utilizando un condensador de 15n e incrementando el potenciómetro de volumen a 50k, se consigue una tonalidad Pete Townshend when driven by a booster.Además, añadiendo un condensador ajustable de .001uF entre los terminales 2 y 3 del potenciómetro se consigue mantener high-end clarity a bajo volumen. Por último, Ricky deja los pines 1 y 8 desconectados for added headroom.
Comparación de tono Original Ruby vs Bassman vs Hiwatt:
En este gráfico se representa conjuntamente la respuesta en frecuencia de los tres amplificadores. El Ruby original y la modificación Bassman tienen una respuesta muy similar aunque es apreciable el incremento en las frecuencias bajas. Hay que destacar que la ganancia para el Ruby original está fijada a 40. En el mod Hiwatt se aprecia un claro incremento en los harmónicos agudos comparado con el Ruby.
4.3 Conector para auriculares adicional.
El Ruby Amp puede ser modificado para incluir una salida para auriculares adicional al igual que en el caso del Little Gem. Para más información visita Little Gem modifications.
4.4 Pre-set del límite de ganancia
Puedes utilizar un potenciómetro de ajuste de 1k, 2k o 5k en lugar del potenciómetro de ganancia. De esta manera se puede fijar la ganancia a un determinado valor y variar el comportamiento del amplificador con el potenciómetro de volumen.
4.5 Alimentación a 12v
Tanto en los esquemáticos como en el layout se hace referencia a una fuente de alimentación de 9V, pero Mark Hammer recomienda utilizar 8 pilas AA. Los 12V resultantes del pack de pilas prolongan la duración de las mismas.
Cualquier chip LM386 de National Semiconductor y el NMJ/JRC386 (New) de Japan Radio Company pueden utilizarse para implementar este mod.
5. Fuentes.
Ruby Amp by Runoffgroove.
Hiwatt Mod by RDV in DIYstompboxes.
Mark Hammer 12V Modification.
Input Buffers Design by Jack Orman.
Cascading Passive Filters by Ed Ramsden.
Headphones Impedance Explained by NwvGuy.
Ruby Amp Implementation by Infrasonic-Sightings.
Gracias a David Amann y Stefano Martini por su ayuda en este artículo.
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