【电子管胆前级】你能自己动手搞定！ 制作软削波效果器 （Mojo Maestro ）

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多年来，我在音频和录音论坛中一直告诉人们，失真是一种廉价的资源，完全没有必要花数千美元购买带有电子管和变压器的“求和”混音器或其他设备，只为获得一些微妙的失真效果。只需使用两个二极管和几个电阻，就能轻松实现可控的软削波。为了证明这一点，我最终决定亲手制作这样一台设备，结果便是Mojo Maestro。

图1：我使用Microsoft Visio设计了连接器布局、前面板孔位，并为塑料项目外壳标注标签。

Mojo Maestro是一个简单的装置，能够产生从非常轻微到明显明显的失真效果——既可用于为声音过于干净的乐器音轨增添一点颗粒感，也可用于让整体混音更紧密地融合在一起；甚至可以进行强烈的削波，为任何需要“魔力”或“脏感”的音乐信号添加色彩。Mojo模式还会接入一个电容器，温和地削减最高频段，以抵消因失真而产生的刺耳杂音。在较柔和的设置下，整体效果类似于将音乐通过真空管放大器或模拟磁带录音机处理，但不会带来磁带特有的嘶嘶声和抖动。

图1：我使用了免费的LTspice仿真软件。LTspice集成了丰富的元器件库，以及信号发生器、示波器和FFT分析仪。

为了设计这个电路，我使用了如图1所示的免费LTspice仿真软件。尽管电路中只有六种元件，但相比在实体面包板上用跳线反复试验，这种方法更简便快捷。LTspice允许你绘制模拟电路原理图，并通过软件进行测试，以观察其频率响应及其他特性。就像数字音频工作站（DAW）软件能虚拟化一个配备效果插件甚至合成器的完整录音室一样，LTspice则虚拟化了一个装满各种元件的元器件库，以及一套高品质的测试设备工作台。

过去，我曾用LTspice验证过四阶高通和低通滤波器的设计、基于555定时芯片的多音锯齿波发生器，以及一种将音频隔离变压器置于运算放大器反馈回路中的电路，以尽量降低变压器的失真。与这些项目相比，这次的设计简直轻而易举！但即便如此，仿真过程仍然非常有用。

LTspice中的示波器视图让我能够观察在不同控制设置和输入电压下波形的削波情况，其快速傅里叶变换（FFT）显示则能准确展示各个频率下的失真程度。我最终选用了一个10 kΩ的线性电位器（替换图1中的R2），用于调节从轻微到极端的失真效果，同时还增加了一个带有“Mojo/粘滞”位置的开关，以控制最大失真量。

图2：这是Mojo Maestro单通道的电路原理图。


开启你的Mojo体验  

图2展示了电路原理图，图1显示了带标签的塑料项目外壳，图2则展示了内部元件的组装情况。请注意，LTspice原理图中的10 kΩ电阻仅用于模拟后续设备预期的输入阻抗。图2中所示的“实际”原理图详细列出了我所使用的具体元件。由于这是一个无源器件，其工作表现取决于输入信号电平。此外，随着失真度的增加，输出电平会降低，因此你可能需要在信号链的后段调高音量。

最初，我使用的是1N4148硅信号二极管，这种二极管在正向导通时约在0.6 V开始导通。这似乎与标称+4 dBu（1.23 V）信号电平的专业音频设备相匹配。但很快我发现，要获得明显的听觉效果，需要较大的输入信号，因此我改用了1N270锗二极管，其导通电压约为0.2 V。这使得你可以根据需要将效果强度从轻微调整到强烈，既适用于消费者设备中常见的信号电平，也能兼容低电平工作的专业设备。

我大多出于玩笑，但部分也是为了掩饰这其实只是几个无源元件，因此在前面板上标注了“尖端电路设计，效率极高，可由输入信号自行供电！”当然，事实确实如此。

我使用了一个带中间断开位置的4PDT拨动开关，以实现真正的旁通模式。即使将“Amount”旋钮调至最小，只要输入信号电平不是极低，仍会有一些效果。Odd/Even（奇偶）开关可选择仅对负峰值进行削波，从而同时引入奇数次和偶数次谐波；或启用第二个二极管对正负峰值均进行削波，主要产生奇数次谐波。当设置为“Glue”时，“Amount”控制旋钮可在10:1的范围内调节软削波效果，范围受限于1 kΩ电阻R2。

而Mojo模式则采用更小的限流电阻（120 Ω），以实现更强烈的削波效果。此模式还会启用电容C1，温和地衰减最高频率成分，不过你也可以省略这一功能，并用DPDT开关替代SW1，这样成本更低且更常见。或者，你可以尝试使用其他电容值来改变高频衰减的幅度和频率范围。

值得一提的是，对于静态波形，对称的波形只包含奇数次谐波，而不对称的波形则同时包含奇数次和偶数次谐波。因此，方波和三角波仅包含奇数次谐波，而锯齿波和脉冲波则同时包含两种类型的谐波。还需注意，无论奇/偶次谐波开关如何设置，只要输入信号不是单一频率，调制失真（IMD）总会伴随谐波失真一同产生。这一现象适用于所有电子设备，包括使用电子管和变压器的设备以及模拟磁带录音机。此外，任何引入偶数次谐波的设备，也都会同时引入奇数次谐波。

进一步来说，在播放音乐时，任何形式的谐波失真都会带来相应程度的调制失真。由于本测试的目标是为录音增添色彩，因此我并未特意用多个频率测试Mojo Maestro以测量其调制失真成分，因为此时测量数据本身并不重要。不过，我确实使用100赫兹正弦波进行了基本功能测试，并附上了一些截图。

图3：Mojo Maestro 可以轻柔、强烈或介于两者之间的程度来截断信号。

图4：当施加相当极端的失真时，FFT 显示屏展示了生成的奇次与偶次谐波成分。

图3展示了我使用几种不同设置通过该设备录制的一些波形。图4显示了在施加相当强烈的失真时，FFT 屏幕上生成的奇次与偶次谐波成分。可以看到，红色尖峰在100 Hz及其奇数倍频率（如300 Hz、500 Hz、700 Hz等）处最为明显。蓝色尖峰则表示电路中仅使用一个二极管时的频谱，其波形在100 Hz基频的每个整数倍处均出现峰值。

设计与组装  

为了适配不同的设备，我在左右输入端采用了Neutrik公司巧妙设计的NCJ6FI-S组合式XLR和0.25英寸接口；而输出端则需要并联独立的接头。我本可以再增加一组并联的RCA插孔以提高灵活性，但由于手边已有大量转接头，因此觉得没必要额外费力。当然，你也可以根据个人喜好选择任意类型的连接器。

图1所示的原理图仅显示了左声道，但右声道结构相同。尽管该设备在专业录音室中很有用，但由于其结构非常简单，因此没有必要过度设计。因此，XLR输入和输出的1号引脚（地线）和3号引脚（信号负极）被连接在一起，然后与0.25英寸插孔并联。XLR引脚编号清晰明了，对于0.25英寸电话插孔，端子标签分别为环（未使用）、尖（热端）和套（地线）。

图5：为了避免接线错误，我首先制作了这个布局图。

这个电路非常简单，无需使用印刷电路板，但我仍需要一种方法来牢固地安装元件。我之前另一个项目中剩下了一些多余的MIDI风格DIN插孔，于是用环氧树脂将其中两个固定在机箱内部，作为支撑件来固定元件，类似于接线端子排。尽管我把Mojo Maestro装进了无屏蔽的塑料盒中，但它设计用于处理线路电平信号，因此我不担心会引入嗡嗡声或噪声。同样重要的是，该电路的阻抗相对较低，这也有助于减少噪声拾取。

几乎所有现代音频设备都具有低输出阻抗和相对较高的输入阻抗，因此内部无需使用屏蔽线缆。为避免接线错误，我先根据图5所示的布局图进行规划，然后按照该布局图将所有元件和导线焊接在一起，而不是直接依据原理图操作。

我多年来收集了大量电子元件，其中一些已有四十多年历史。因此，我认为至少检查一下二极管是否仍然正常工作是明智之举。我很庆幸自己这么做了，因为其中有一个二极管被装反了。我反复检查了三次，并与其他四个二极管进行对比，因为在我的多年经验中，还从未见过这种情况！

为了这个项目，我购买了新的开关和连接器，因此不必担心焊点或内部触点出现氧化或腐蚀问题。不过，我还是用刀片轻轻刮掉了二极管引脚上的少量氧化物，以确保它们能良好地焊接。说到开关，在安装拨动开关时，你会发现接线端子的位置与手柄方向相反。幸运的是，如果接反了，只需将开关旋转180度即可，而无需拆掉所有焊线再重新焊接。同样，一定要仔细查看连接器的引脚编号，因为在背面焊接时，引脚顺序会与数据手册上通常显示的正面视图相反！

我之前制作的最后一个音频设备比这个复杂得多，耗时又耗材，因此花200美元购买一个专业冲压并标注好的前面板也完全值得。但对于这个简单的项目，我觉得没必要投入如此高昂的成本。于是，我决定将控制面板打印在卡纸上，再将其粘贴到塑料项目盒上。我使用 Microsoft Visio 设计了连接器布局、前面板孔位以及标签，然后将设计内容打印在一张法律尺寸的纸上。接着，我把纸张包裹在盒子周围，并用橡胶胶水在四个角点进行局部粘合，以固定位置，方便后续钻孔。

每个开关和连接器孔的正中央都印有一个小“x”，这样在钻孔时很容易找到精确的中心点。所有孔位钻好并去除毛刺后，我再次打印面板，这次选用较厚的卡纸。用美工刀在卡纸上切出所有孔洞后，我用一层薄薄的接触胶将卡纸粘贴到外壳上。最后，安装好连接器和其他元件。虽然卡纸不如真正的蚀刻或丝网印刷耐用，但看起来比 Dymo 塑料标签美观得多！如果你愿意，也可以使用彩色卡纸，或者打印完成后喷一层清漆，以增强耐磨性和防污能力。

图2：这个电路过于简单，无需使用PCB，因此利用多余的DIN连接器作为支架来安装元件。

亲自听一听

要收听Mojo Maestro的效果，可前往audioXpress网站的补充材料部分，下载Zip文件。该文件中包含六个音频示例，分别使用了Glue或Mojo、Odd或Even的不同设置，以及Amount旋钮的不同位置。

修改建议  

除了尝试不同的电容值以在增加更强烈失真时控制部分亮度外，你还可以考虑加入一对真正的音频变压器，因为它们对声音的色彩影响与削波不同。Triad TY-250P在正常线路电平下具有合理的保真度，且价格不到6美元，非常实惠。这款变压器声称在20至20 kHz范围内响应平坦，误差小于1 dB，并能承受高达20 mW的功率，足以满足专业音频设备常需处理的较高线路电平需求。

如果你尝试这一改装，我建议将变压器连接在电路输入端，以便控制信号在进入削波前施加到变压器上的幅度。否则，二极管会限制电平，从而制约你推动变压器进入饱和状态的程度。ax

零件清单
每声道各两个：
R1：1K  
R2：1K  
R3：120  
C1：0.047 uF 薄膜电容  
D1 和 D2：1N270 或同等锗二极管  
与您的音频设备相匹配的输入和输出接头  
各一个：  
R4：10K 双联线性电位器  
SW1：4PDT 拨动开关，中间为断开位置  
SW2：DPST 拨动开关  
足够容纳所有元件和接头的塑料或金属外壳



关于作者
伊桑·温纳从事音频工程和专业音乐工作已超过45年。他目前是RealTraps公司的首席设计师，专门设计用于录音室和听音室的声学处理产品。他的音乐视频《大提琴回旋曲》在YouTube及其他网站上的播放量接近两百万次。他由Focal Press出版的著作《音频专家》可在amazon.com以及他个人网站ethanwiner.com上购买。

本文最初发表于《audioXpress》，2017年10月

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这是销售的套件和成品说明：

Mojo Maestro 是 Audio Expert Ethan Winer 设计的一款 Color 格式插件。Ethan 曾在《AudioXPress》杂志上发表 Mojo Maestro 电路，旨在说明：“完全没有必要花数千美元……只为获得一些微妙的失真效果。”如今，Ethan 慷慨地将该电路开放给 Color 格式使用。

Mojo Maestro 是一款经过验证、可靠的二极管失真电路，具备多种自定义选项。“Glue”模式可提供柔和的饱和度，为平淡无味的音轨增添温暖感；而“Mojo”模式则提升增益，带来强烈、类似吉他效果器的失真效果。

失真方式还可选择“SYM”（对称）或“ASYM”（非对称）。在 SYM 模式下，两个钳位二极管均启用，同时截断波形的正负两端，产生偶数谐波（如第2、4次等），失真效果更为明显；而在 ASYM 模式下，其中一个二极管被移除，仅对波形的一侧进行截断，从而生成奇数与偶数谐波，并能更好地保留原始信号的完整性。

除了音色出色之外，Mojo Maestro 还是一个理想的实验平台，可用于探索各种电路和失真效果。

功能

由Ethan Winer设计  
对称与非对称削波模式  
“胶合”和“Mojo”增益模式  
兼容Colour格式  
套装包含所需全部组件