Benötigen Sie Hilfe beim Entwerfen und Implementieren einer auf einem Operationsverstärker basierenden Verzerrungsschaltung

Ich habe versucht, ein Distortion-Pedal für die Verwendung mit meiner Bassgitarre und meinem Verstärker zu entwerfen. Die Simulationen in LTspice waren vielversprechend, ich habe mich daran gemacht, sie zu implementieren, und kurz gesagt, es hat nicht funktioniert.

Hinweis: Der in der Schaltung verwendete Verstärker dient lediglich der Veranschaulichung. Ich verwende tatsächlich einen OPA2134. Das Blatt ist hier: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa2134.pdf

Dies ist die Grundschaltung, eine bipolare Stromversorgung, um den Operationsverstärker mit Strom zu versorgen und eine 0-V-Referenz bereitzustellen, der Bass darunter mit berücksichtigter Impedanz, der Verstärker rechts davon mit weichem Clipping oben und hartem Clipping rechts . Der Bassverstärker wird durch den 1M Eingangswiderstand dargestellt.

Soweit ich weiß, ist Soft Clipping im Grunde genommen eine logarithmische Verstärkung (hohe Spannungen werden nicht so hoch ) mit einem parallel geschalteten Kondensator, um die Anstiegsgeschwindigkeit zu verringern. Hartes Clipping schneidet die Welle nur ab , sobald sie über etwa 0,7 V geht (natürlich abhängig von der Diode).

Nun, das funktioniert so wie es ist (in Bezug auf die Simulation), und hier sind zwei Beispiele für weiches bzw. hartes Clipping:

Hinweis: Grün ist der Ausgang, Rot ist der um 10 skalierte Eingang. Das Originalsignal sollte eine Amplitude von etwa 40 mV haben, glaube ich. Außerdem muss der Soft-Clipping-Teil der Schaltung getrennt werden, damit Hard Clipping auftritt. Dies würde in der Praxis mit einem Schalter geschehen.

Als ich das sah, baute ich eine kleine Testschaltung, nur mit der bipolaren Versorgung und dem Verstärker. Zuerst habe ich einen 220 Ohm Eingangswiderstand und 440 Ohm für die Rückkopplung verwendet (das Signal würde also um den Faktor 3 verstärkt). Es funktionierte, aber das Rauschen, wenn ich niederfrequente Noten spielte, war wahrnehmbar.

Danach habe ich den Rückkopplungswiderstand für ein 10k-Potentiometer (als variabler Widerstand verdrahtet) geschaltet. Der Verstärker erzeugte zu jeder Zeit ein sehr lautes, niederfrequentes Rauschen. Der Bass war (gerade noch) hörbar, klang aber angesichts des ~50-fachen Verstärkungsfaktors sehr leise.

Bisher sind meine Fragen :

1. Ist die bipolare Stromversorgung ausreichend? Wäre Input Biasing in dieser Situation besser? Wenn ja warum?
2. Ist der Wert der Eingangs- und Rückkopplungswiderstände ausreichend? Sollten beide höher/niedriger sein?

Ich dachte, das Filtern des Eingangssignals könnte helfen, also entwarf ich mit den verfügbaren Komponenten ein Paar einfacher Filter. Dadurch wurde das Signal jedoch massiv verzerrt. Hier sind die Filter:

Ich muss etwas wirklich Dummes gemacht haben (Filter sollen ziemlich einfach sein), denn das Signal sieht so aus:

Wie Sie sehen, hat das Eingangssignal jetzt einen DC-Offset, und der Ausgang sieht so aus .

Hier noch ein paar Fragen :

3. Sind die Filter richtig ausgelegt?
4. Gibt es eine Art Inkompatibilität mit der bipolaren Versorgung?

Ich hoffe, ich war mit den Fragen und Beispielen klar genug, wenn Sie zusätzliche Informationen benötigen, lassen Sie es mich wissen. Vielen Dank im Voraus für Ihre Zeit!

LÖSUNG

Wie in der Antwort beschrieben, bestand die Lösung darin, einen Spannungsfolger in der Stromversorgung zu verwenden, um einen viel stabileren Erdungsknoten bereitzustellen. Das neue Netzteil ist unten:

Hinweis: Die Drähte, die sich schneiden, aber kein blaues Quadrat haben, sind nicht wirklich verbunden. Wenn Sie also das gleiche Problem haben, verbinden Sie Ihren Ausgang nicht mit der Stromversorgung des Operationsverstärkers :)