芯耀
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作者简介：本文是第二届电力电子科普征文大赛的获奖作品，来自上海科技大学李晨曦的投稿。
为了得到失真音色，人们往往需要把音箱的音量开到很大，这样做不仅扰民，而且得到的声音也很不稳定，那么有没有一种方法能够在较小的音量下得到失真音色呢？随着半导体技术的发展，失真类效果器应运而生。
在介绍失真类效果器之前，需要先简单介绍一下二极管削波电路。二极管削波电路通常由一个或多个二极管、电阻和电容组成。当输入信号的振幅超过二极管的导通电压时，二极管开始导通，将多余的部分截去，使输出信号的振幅保持在一个较小的范围内。这样就可以实现信号的削波效果。
失真类效果器以其失真度从弱到强可大致分为三类，过载、失真、法兹。
01、过载 (Overdrive)
过载效果器通过对音频信号进行软削波，从而得到失真程度较低的输出信号。以Ibanez公司推出的Tube Screamer为例，输入信号先通过一个缓冲电路，其由经典的三极管放大电路构成，以确保各频段信号的完整性（这种设计被广泛使用在不同种类的效果器中）。
图7. 输入缓冲电路
随后信号通过削波模块进行失真处理。如图所示，二极管削波模块被巧妙的放置在放大器的反馈回路中，这通过将原信号与硬削波后的反馈信号叠加，我们就能够得到模拟电子管软削波处理后的输出信号。
图8. Tube Screamer的削波放大电路
经过载效果器软削波处理后的音色饱满、厚重，此类效果器对于吉他手的演奏动态非常敏感，演奏者可以通过控制演奏的力度进而控制破音程度，以表达情绪上的变化。著名布鲁斯吉他手Stevie Ray Vaughan就经常使用Tube Screamer进行演奏。
02、失真 (Distortion)
失真效果器是对电子管硬削波信号的模拟，能够在低增益下还原出电子管音箱高增益下的失真音色。以Boss公司推出的DS-1为例，其二极管削波模块被放置在运算放大器的输出端，直接对输出信号进行硬削波处理。
图10. DS-1的削波放大电路
失真效果器的音色相较于软削波的过载更加尖锐、粗犷、有力，常被乐手们应用于硬摇滚乐与金属乐中，如Guns N' Roses，AC/DC等乐队。我们现在所听到的大部分电吉他音色往往都为失真效果器处理后的音色。
03、法兹 (Fuzz)
法兹效果器诞生于上世纪60年代中期，其结构非常简单，其内部往往只有十几个元器件。以Fuzz Face为例，其原理为增大三极管基极的偏置电压，从而使放大器工作在截止区域，进而得到近似于方波的硬削波输出信号。
图12. Fuzz Face电路的直流偏置点
法兹效果器的声音更加狂放，颗粒感极强，听感上就像是音响纸盆坏掉的声音，在上世纪70年代被广泛运用于布鲁斯音乐中。著名吉他手，被誉为吉他之神的Jimi Hendrix经常使用Fuzz Face进行演奏。在90年代，一些另类摇滚乐队也会使用法兹以达到富有张力的情绪表达，如Nirvana乐队。
失真类效果器为电吉他注入了灵魂，从温暖的过载到狂野的法兹，每一种音色都是技术与艺术的结晶。下期我们将探索时延类效果器和哇音效果器的奇妙世界，带你领略空间感与动态滤波的魅力，敬请期待！
参考资料
[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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