KOR v1: buffer y boost activo a 9 V para una Strat HHH, en placas SMD y THT

Diseñé un pequeño preamplificador activo para mi Strat de tres humbuckers (HHH): KOR v1. No toca el cableado de la guitarra. El selector de 5 posiciones, el Volume y el Tone se quedan como están, y no se añade ningún potenciómetro. La placa va entre la salida del Volume y el jack y hace dos cosas: aísla el cable de las pastillas (buffer) y, si se quiere, sube la señal hasta 7,7 dB (BOOST). Un único mini interruptor añadido al golpeador pasa la guitarra de activa a pasiva. En modo pasivo el preamplificador sale por completo de la ruta de señal y la batería no consume nada.

Hay dos versiones de la placa: una SMD de 32×20 mm y una THT de 48×28 mm para soldar a mano. El circuito es el mismo; solo cambian el amplificador operacional y los encapsulados.

¿Por qué un buffer?

En una guitarra pasiva, la pastilla, los potenciómetros y el cable forman juntos un filtro. La inductancia del humbucker, de unos 4,5 H, resuena con la capacidad del cable (unos 300 pF para un cable de 3 m), y los agudos por encima de esa resonancia caen rápido. Cuanto más largo es el cable, más baja la resonancia y más oscuro el sonido.

El buffer esconde esa capacidad a la pastilla. La pastilla solo ve la entrada de la placa y unos centímetros de cable; el cable lo mueve el operacional. Comparé los dos casos en ngspice con un modelo de humbucker (4,5 H, 9 kΩ, 200 pF), potenciómetros de Volume y Tone de 500k, un condensador de tono de 22 nF, un cable de 3 m y una entrada de amplificador de 1 MΩ:

El pico sube unos 600 Hz y alrededor de 5 kHz se conservan unos 4 dB más de agudos. La diferencia crece al bajar el Volume: en una guitarra pasiva el potenciómetro bajado y el cable forman un filtro paso bajo y el sonido se apaga. En modo activo el cable lo mueve el operacional, así que ese efecto desaparece.

No todo el mundo quiere ese brillo extra. Lo oscuro del sonido pasivo viene del cable, así que dejé un hueco libre en la placa: C9, un condensador de la entrada a masa. Con un NP0 de 220-470 pF se recupera la capacidad del cable y el sonido se acerca al pasivo. Por defecto no se monta.

El circuito

9V ── D1 (polaridad inversa) ── 47µ ‖ 100n ── VCC
VCC ── 100k ── VREF (≈4,4 V, 10µ) ── 100k ── GND

IN ── 10M ── GND
IN ── 47n ──┬── 1M ── VREF
            └── 1k ── (100p → GND) ── op-amp +
op-amp − ── 33k ── 10µ ── GND
salida op-amp ── RV1 47k (BOOST) ── op-amp −   (100p en paralelo)
salida op-amp ── 100 Ω ── 10µ ──┬── OUT
                                └── 100k ── GND

• Alimentación simple y masa virtual: dos resistencias de 100k toman la mitad de la batería de 9 V, filtrada con 10 µF. La entrada del operacional se conecta a esa tensión a través de 1 MΩ.
• Entrada: el condensador de entrada de 47 nF bloquea la continua. La de 10 MΩ mantiene la entrada a masa. Los dos extremos del condensador siempre están a una tensión definida, lo que reduce el "pop" al accionar el interruptor. 1 kΩ + 100 pF filtran la radiofrecuencia antes de que llegue al operacional. La impedancia de entrada queda un poco por debajo de 1 MΩ, así que no carga la pastilla más que la entrada de un amplificador.
• Ganancia: amplificador no inversor con ganancia 1 + RV1 / 33k. Con el trimmer a tope a la izquierda son 0 dB (un buffer puro); a tope a la derecha, 1 + 47/33 = 2,42, es decir +7,7 dB. Los 10 µF de la rama de realimentación aplican la ganancia solo en alterna, así que el nivel de continua de la salida se queda en VREF. Los 100 pF en paralelo bajan la ganancia en la zona ultrasónica y mantienen estable al operacional.
• Salida: 100 Ω aíslan al operacional de la capacidad del cable. 10 µF bloquean la continua y 100k descargan el condensador de salida.
• Polaridad inversa: si la batería se conecta al revés, un diodo Schottky (BAT54J en la SMD, BAT85 en la THT) corta la corriente. El diodo cae unos 0,1 V, así que el operacional trabaja a 8,9 V.

¿Cuánta señal aguanta?

Los operacionales son rail-to-rail. En la simulación la salida oscila limpia hasta ±4,35 V con 8,9 V de alimentación. Con BOOST al máximo la entrada no recorta hasta 1,8 V de pico; con 2 V la salida llega al tope. Con BOOST en 0 dB el límite sube a 4,4 V de pico. La placa está pensada como buffer y boost limpios, no como distorsión.

Dos versiones: SMD y THT

Las corrientes salen de modelos de comportamiento de los operacionales (ganancia en lazo abierto, producto ganancia-ancho de banda y corriente de reposo) más el resto del circuito. La duración de la batería supone una alcalina de 9 V de unos 500 mAh.

La cara inferior de la placa SMD es toda GND. La placa se pega en la cavidad con cinta de espuma de doble cara. Aunque el reverso sea masa, conviene aislarlo con termorretráctil o cinta Kapton para que ningún cable o tornillo de la cavidad lo toque.

En la versión THT las resistencias van tumbadas y el operacional en un zócalo DIP-8. Los electrolíticos (C1, C5, C7, C8) tienen polaridad: la pata larga va al pad cuadrado marcado con "+" en la serigrafía. Los electrolíticos de 5 mm suelen medir 11 mm de alto; si la cavidad no es lo bastante profunda, se sueldan tumbados. El orden de montaje que propongo: resistencias y diodo, condensadores de disco, zócalo, condensador de film, trimmer, electrolíticos y, al final, el operacional.

Las dos placas tienen los mismos pads: IN, OUT, GND, BAT+, así que el cableado no cambia. El DRC de KiCad da 0 errores y 0 pads sin conectar en ambas.

Cableado

Se añade al golpeador un mini interruptor 3PDT on-on (9 patas). Cada uno de los tres polos tiene su función:

              Interruptor 3PDT (cada polo: arriba / CENTRO=común / abajo)
              ON = arriba, OFF = abajo

Polo A (salida):   arriba ── PCB OUT
                   CENTRO ── Jack TIP
                   abajo ── cursor del Volume

Polo B (entrada):  arriba ── cursor del Volume
                   CENTRO ── PCB IN
                   abajo ── libre

Polo C (batería):  arriba ── PCB BAT+
                   CENTRO ── batería (+)
                   abajo ── libre

Batería (−) ── PCB GND ── masa común de la guitarra (carcasas de los potes, SLEEVE del jack)

• OFF: la salida del Volume va directa al jack. La entrada del preamplificador queda desconectada y la batería cortada por completo: true bypass y consumo cero.
• ON: la señal pasa por la placa.
• Se puede mantener el jack mono que llevan la mayoría de Strats. En ese caso la batería la corta el interruptor, no el jack, así que hay que ponerlo en OFF cuando no se usa la guitarra. Si se prefiere, se puede poner un jack estéreo (TRS) y conectar el negativo de la batería al ring; así, al quitar el cable también se corta la batería.
• La disposición de las patas de los mini 3PDT cambia según la marca. Antes de cablear hay que comprobar con un multímetro qué pata se une a la común en cada posición.
• La cavidad y la parte inferior del golpeador se blindan con lámina de cobre conectada a GND. Un circuito activo es más sensible al ruido que un cableado pasivo.

Pendiente de comprobar en el prototipo

Las placas aún no se han fabricado. Todas las cifras anteriores salen de simulación y cálculo. Cuando lleguen comprobaré:

1. La diferencia de tono entre ON y OFF en una guitarra real, y el valor adecuado de C9.
2. El "pop" al accionar el interruptor.
3. El zumbido y el ruido con y sin blindaje.
4. La corriente: si se cumplen los 155 µA estimados con el OPA170 y los 0,6 mA con el TLV2371.
5. Si con BOOST al máximo una púa fuerte llega a recortar.

Descargas

Los proyectos solo usan footprints de las bibliotecas estándar de KiCad, así que no hay que instalar nada más. Para el montaje de la placa SMD en JLCPCB, el BOM y el CPL están en la carpeta production/. Revisa la orientación de las piezas en la vista previa del montaje: KiCad y JLCPCB definen los 0° de forma distinta en algunos encapsulados. La nota de cableado de los paquetes está en turco.