Merakit Efek Gitar 'Distortion'

1. Classic Guitar Distortions yang dapat Anda temukan dalam Boss GP-10

Sejak adanya gitar listrik, musisi mulai bermain-main dengan suara gitar yang terdistorsi dengan cara men-drive amplifier gitar melewati kemampuannya. Pada awal tahun 1950an, suara gitar yang cacat dan kaya akan harmonik (overtone) ini merupakan hal yang baru dan terdengar menyenangkan di telinga.

Pada tahun 1960an mulai diperkenalkan perangkat pedal 'fuzz' yang membuat suara gitar sengaja terdistorsi secara elektronik, contohnya: Fuzz Face dan Big Muff Pi. Sejak saat itu musik rock berkembang dengan sangat pesat dan lahirlah berbagai pedal distorsi yang beberapa di antaranya kini menjadi klasik (seperti gambar 1 di atas). Pedal-pedal tersebut kini menjadi referensi dan Anda dapat menemukan simulasinya dalam berbagai multi efek modern, termasuk Boss GP-10.

Bicara soal distorsi gitar tidak akan pernah habis-habisnya, Pada kesempatan kali ini kita akan fokus pada The Guv'nor buatan Marshall dan mencoba merakit variasi tiruannya, yakni MI Audio Crunch Box Distortion.

THE GUV'NOR
Perusahaan Marshall Amplification terkenal dengan amplifier gitar yang sinonim dengan musik rock keras terutama pada tahun 1980an. Pada tahun 1988 Marshall terjun ke bisnis efek pedal dan memperkenalkan pedal pertamanya, yakni The Guv'nor. Pedal yang memiliki lima tombol kontrol, yaitu: GAIN, BASS, MIDDLE, TREBLE, dan LEVEL ini originalnya dibuat di Inggris sebelum dihentikan produksinya pada tahun 1992.

Skema elektroniknya telah ditiru entah berapa banyak kali, mulai dari perusahaan besar hingga butik (bahkan Marshall sendiri membuat kloningannya seperti: Marshall Drivemaster dan GV-2 Guv'nor Plus). Dari penelusuran di internet saya dapati beberapa tiruan dan varian dari The Guv'nor, antara lain: Danelectro Daddy-O, MI Audio Crunch Box Distortion, LovePedal SuperLead, Wilson Effects Sparkling Blue, Suhr Riot, JHS Angry Andy, dan entah masih berapa banyak lagi.

2. Some of Marshall Guv'nor Clones

Tampilan dan casing bisa saja berbeda-beda, namun bagaimana dengan isi perut alias rangkaian elektronik Guv'nor yang sebenarnya? Untuk itu saya membandingkan skema rangkaian Guv'nor original yang saya temukan pada website generalguitargadgets.com dengan rangkaian The Chancellor dari website BYOC (Build Your Own Clone).

3. Skema Rangkaian The Chancellor (replika The Guv'nor) yang saya temukan dari website BYOC

BYOC Chancellor adalah kit untuk dirakit sendiri bagi musisi penggemar elektronik yang gemar membuat pedal sendiri. Secara elektronik, kit ini persis sama dengan skema yang saya temukan di generalguitargadgets.com kecuali ada satu dua komponen yang berbeda. Nilai komponen yang tercantum dalam warna biru adalah nilai original menurut generalguitargadgets.com seperti tampak dalam gambar 3 di atas.

Sinyal gitar akan dikuatkan dua tahap oleh dual Op-Amp TL072 sebelum dibuat cacat (clipping) oleh dua buah dioda (D1 dan D2) yang dalam hal ini berupa LED (Light Emitting Diode) merah. Setelah itu sinyal ditapis oleh rangkaian tone control tiga band sebelum keluar ke terminal keluaran. Perhatikan bagian tone control ini yang saya beri kotak warna merah. Dalam beberapa tiruan The Guv'nor dan yang akan saya rakit, bagian ini diganti dengan tone control sederhana seperti pada gambar 4 di bawah.

Beberapa tiruan Guv'nor mengubah tone control pasif tiga band menjadi tone control sederhana yang hanya memiliki satu knob "TONE" saja seperti yang bisa kita temukan pada LovePedal SuperLead, MI Audio Crunch Box Distortion, atau Suhr Riot.

The Guv'nor yang saya rakit kali ini adalah versi Crunch Box Distortion (buatan MI Audio, Australia) yang skema rangkaiannya seperti tampak pada gambar 4. Perhatikan bagian tone control yang diganti dengan rangkaian yang lebih sederhana.

ANALISA RANGKAIAN ELEKTRONIK
IC yang digunakan adalah dual operational amplifier LM833 yang dapat diganti dengan TL072, TL082, NJM4558, atau IC lainnya yang sejenis. Kapasitor C1 adalah HPF (high pass filter) sebagai kopel masukan untuk mencegah arus DC yang ada pada kaki nomor tiga IC Op-Amp LM833 mengalir sampai ke gitar, dengan nilai yang diperbesar maka frekuensi cutoffnya turun di sekitar 7Hz. Dengan nilai kapasitor original yang 0.01uF maka frekuensi cutoffnya di kisaran 15Hz, masih di luar jangkauan frekuensi audio. Demikian juga halnya dengan kapasitor C7 yang nilainya dibesarkan tidak berpengaruh terhadap suara akhir.

4. Skema Rangkaian Crunch Box Distortion, angka warna biru adalah nilai yang digunakan pada The Guv'nor

GAIN

Rangkaian yang berbasis The Guv'nor ini menggunakan dua tingkat penguatan yang saling interaktif yakni rangkaian sekitar IC1a dan IC1b. Dengan nilai komponen seperti tertera di gambar 4, maka tingkat pertama memberi penguatan dari 1 sampai 101 kali dengan bass roll off  di 724Hz dan tingkat kedua memberi penguatan antara 9 sampai dengan 100 kali dengan frekuensi high cut off pada 1592Hz.

Rangkaian R3 dan C5 membentuk HPF untuk gain stage pertama di mana nilai R3 dikecilkan setengah dan nilai C5 dibesarkan dua kali lipat dari nilai original. Hasil akhirnya titik cutoff frekuensinya tidak berubah (724Hz). namun dari segi penguatan yang dapat dicapai IC1a bila GAIN diputar maksimum adalah dua kali lipat dari bila R3 = 2k2 (GAIN = 1 + VR1/R3). Jadi tanpa mengubah cutoff filter, MI Audio mencoba membuat knob GAIN memiliki jangkauan gain yang lebih besar. Ibaratnya jika Anda memutar knob GAIN pada Guv'nor original sampai maksimum, maka pada Crunch Box ini kira-kira baru setengahnya saja.

Pengaturan GAIN ini juga mempengaruhi penguatan IC1b, di mana VR1 selain sebagai umpan negatif ke IC1a, ia juga terhubung sebagai bagian dari resistansi masukan IC1b. Jadi apabila VR1 diputar ke kanan maka total resistansi masukan ke IC1b mengecil dan membuat penguatan IC1b yang dikonfigurasi sebagai inverting amplifier membesar (GAIN = R5/(R4+VR1).

Modifikasi lain yang dilakukan MI Audio adalah mengubah nilai komponen R5/C6 dari 680kΩ/220pF menjadi 1MΩ/100pF. Ini adalah LPF yang memberi treble cut off pada gain tingkat dua. Bila nilai R5/C6 diganti ke nilai originalnya, maka titik cutoffnya turun ke 1064Hz (penguatannya juga akan berubah dan dapat Anda hitung dengan rumus penguatan inverting amplifier di atas). Kalau Anda perhatikan rangkaian The Chancellor, justru titik cut offnya dinaikkan ke 4982Hz. Untuk Anda yang suka eksperimen, maka rumus untuk mengganti C6 adalah sebagai berikut:

Fcutoff = 1/(6.28xR5xC6) 

Sinyal yang sudah diperkuat ini bila melebihi 2,2 Volt akan dipotong (clipping) oleh dua dioda LED warna hijau (apakah Anda dapat mengenali dua LED ini pada foto gambar 5 di bawah?) sebelum diteruskan ke bagian pengatur nada alias tone control.

TONE

Seperti yang sudah saya singgung sebelumnya, rangkaian tone control disederhanakan menjadi LPF (Low Pass Filter) saja, di mana VR2 berfungsi mengatur TONE atau treble. Pada PCB yang saya rakit, R8 dan R9 direalisasikan dalam bentuk trimpot 20kΩ, sehingga kita dapat mengatur bagaimana 'tinggi' nada treble yang bisa diatur (anggap ini sebagai pengaturan 'presence' atau 'brilliance'). Karena trimpot ini tidak bisa diakses dari luar kotak, maka sebelum rangkaian dimasukkan dalam kotak dan ditutup, saya kalibrasi trimpot ini dengan memainkan gitar sambil menyetel trimpotnya sehingga suara treble terasa lebih open dan akhirnya saya tetapkan posisi trimpot ini menjadi R8 adalah 600Ω dan R9 menjadi sekitar 19kΩ.

VOLUME

Terakhir, VR3 mengatur VOLUME keluaran. Pada posisi volume di sekitar pukul sembilan, didapat volume yang seimbang antara clean (by-pass) dan distorsi. Bila diputar lebih jauh, tombol ini dapat digunakan sebagai booster.

5. The Guv'nor clone, kit dan PCB yang dapat dibeli di Aliexpress

Dengan biaya sekitar empat ratus ribu rupiah kita sudah bisa memiliki efek pedal "Distortion" yang mumpuni. Seperti layaknya pedal gitar professional, fitur standard industri tersemat dalam pedal rakitan ini, di antaranya:

• Input impedance: 1MΩ
• True by-pass menggunakan saklar kaki 3PDT
• Power supply: baterai kotak 9Volt atau AC adaptor standard 2.1mm jack, negative centre
• Power supply ke rangkaian otomatis OFF bila kabel gitar ke jack INPUT dicabut
• Konsumsi arus listrik yang sangat hemat: di bawah 15mA
• Enclosure: aluminium 1590B

6. Efek Distortion rakitan sendiri

KESIMPULAN

1. Ternyata banyak pedal distorsi menggunakan skema elektronik The Guv'nor sebagai dasar desainnya. Mereka memodifikasi dan melakukan variasi dari skema original.
2. Desain rangkaian elektronik The Guv'nor dan tiruannya adalah penguatan tinggi dua tingkat pada sekitar pita frekuensi 724Hz sampai 1500Hz sebelum dipangkas (clip) menggunakan diode LED
3. Kita bisa membuat sendiri pedal distorsi berbasis The Guv'nor ini dengan membeli PCB atau kit siap rangkai dari GeneralGuitarGadgets (MGV Complete Kit), BYOC (The Chancellor), Aionelectronics (Equinox), AliExpress (Distortion), dan lain sebagainya dengan kualitas butik.

Saya berharap artikel ini bermanfaat dan informatif bagi Anda, dan terima kasih telah membacanya.

Referensi:
http://www.generalguitargadgets.com/effects-projects/distortion/guvnor/
https://tonereport.com/blogs/tone-tips/say-ello-to-the-5-finest-marshall-guvnor-clones
https://www.youtube.com/watch?v=zTdoq7FmLhQ
https://aionelectronics.com/project/equinox-marshall-guvnor-drivemaster/