作者簡介

本文是第二屆電力電子科普征文大賽的獲獎作品，來自上海科技大學李晨曦的投稿。

為了得到失真音色，人們往往需要把音箱的音量開到很大，這樣做不僅擾民，而且得到的聲音也很不穩定，那么有沒有一種方法能夠在較小的音量下得到失真音色呢？隨著半導體技術的發展，失真類效果器應運而生。

在介紹失真類效果器之前，需要先簡單介紹一下二極管削波電路。二極管削波電路通常由一個或多個二極管、電阻和電容組成。當輸入信號的振幅超過二極管的導通電壓時，二極管開始導通，將多余的部分截去，使輸出信號的振幅保持在一個較小的范圍內。這樣就可以實現信號的削波效果。

失真類效果器以其失真度從弱到強可大致分為三類，過載、失真、法茲。

01 過載 (Overdrive)

圖6. Ibanez Tube Screamer 808

過載效果器通過對音頻信號進行軟削波，從而得到失真程度較低的輸出信號。以Ibanez公司推出的Tube Screamer為例，輸入信號先通過一個緩沖電路，其由經典的三極管放大電路構成，以確保各頻段信號的完整性（這種設計被廣泛使用在不同種類的效果器中）。

圖7. 輸入緩沖電路

隨后信號通過削波模塊進行失真處理。如圖所示，二極管削波模塊被巧妙的放置在放大器的反饋回路中，這通過將原信號與硬削波后的反饋信號疊加，我們就能夠得到模擬電子管軟削波處理后的輸出信號。

圖8. Tube Screamer的削波放大電路

經過載效果器軟削波處理后的音色飽滿、厚重，此類效果器對于吉他手的演奏動態非常敏感，演奏者可以通過控制演奏的力度進而控制破音程度，以表達情緒上的變化。著名布魯斯吉他手Stevie Ray Vaughan就經常使用Tube Screamer進行演奏。

02 失真 (Distortion)

圖9. Boss DS-1

失真效果器是對電子管硬削波信號的模擬，能夠在低增益下還原出電子管音箱高增益下的失真音色。以Boss公司推出的DS-1為例，其二極管削波模塊被放置在運算放大器的輸出端，直接對輸出信號進行硬削波處理。

圖10. DS-1的削波放大電路

失真效果器的音色相較于軟削波的過載更加尖銳、粗獷、有力，常被樂手們應用于硬搖滾樂與金屬樂中，如Guns N' Roses，AC/DC等樂隊。我們現在所聽到的大部分電吉他音色往往都為失真效果器處理后的音色。

03 法茲 (Fuzz)

圖11. Fuzz Face

法茲效果器誕生于上世紀60年代中期，其結構非常簡單，其內部往往只有十幾個元器件。以Fuzz Face為例，其原理為增大三極管基極的偏置電壓，從而使放大器工作在截止區域，進而得到近似于方波的硬削波輸出信號。

圖12. Fuzz Face電路的直流偏置點

法茲效果器的聲音更加狂放，顆粒感極強，聽感上就像是音響紙盆壞掉的聲音，在上世紀70年代被廣泛運用于布魯斯音樂中。著名吉他手，被譽為吉他之神的Jimi Hendrix經常使用Fuzz Face進行演奏。在90年代，一些另類搖滾樂隊也會使用法茲以達到富有張力的情緒表達，如Nirvana樂隊。

失真類效果器為電吉他注入了靈魂，從溫暖的過載到狂野的法茲，每一種音色都是技術與藝術的結晶。下期我們將探索時延類效果器和哇音效果器的奇妙世界，帶你領略空間感與動態濾波的魅力，敬請期待！

參考資料

[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/