Extrémně nízký příkon, trubkový zesilovač s vysokým ziskem: 13 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Pro rockery v ložnici, jako jsem já, není nic horšího než stížnosti na hluk. Na druhou stranu je ostuda mít 50W zesilovač napojený na zátěž rozptylující téměř vše teplem. Proto jsem se pokusil postavit předzesilovač s vysokým ziskem, založený na známém mesa zesilovači s použitím některých subminiaturních elektronek pro ultra nízký výkon.

Krok 1: Přehled, nástroje a materiály

Tyto instruktabilní položky budou struktury jako:

1. Přehled obvodů: Zesilovač
2. Přehled obvodů: SMPS
3. Seznam dílů
4. Tepelný přenos
5. Maskování
6. Leptání
7. Dokončování
8. Přidání zásuvek
9. Sestavování desek
10. Nastavení trimpots
11. Montáž všeho uvnitř skříně
12. Konečný výsledek a Soundcheck

K sestavení tohoto zesilovače je zapotřebí několik nástrojů:

• Ruční vrtačka s různými vrtáky (v případě, že chcete vrtat desku plošných spojů ruční vrtačkou, potřebujete vrták 0,8-1 mm, který se běžně v soupravách nenachází).
• Páječka
• Žehlička na prádlo
• Multimetr
• Broušení souborů
• Přístup k tiskárně toneru
• Plastový box pro leptání

A nějaké materiály

• Brusný papír (200, 400, 600, 1200)
• Barva ve spreji (černá, čirá)
• PCB lakovací sprej
• Leptací roztok chloridu železitého
• Pájka

Krok 2: Přehled obvodu: zesilovač

Subminiaturní tuby pro baterie

Pro tento projekt jsem použil 5678 a 5672 elektronek. Byly použity v přenosných bateriových vysílačkách, kde byl problém vláknový proud. Tyto trubice vyžadují pro svá vlákna pouze 50 mA, díky čemuž jsou mnohem efektivnější než 12AX7. To udržuje nízkou spotřebu proudu a vyžaduje menší napájení. V tomto případě jsem je chtěl napájet napájecím zdrojem 9v 1A, jak se běžně používá u kytarových pedálů.

Zkumavka 5678 má mu zhruba 23, což z ní činí trubku s nízkým ziskem ve srovnání s 12AX7, ale možná s některými vylepšeními by to mohlo stačit. Je známo, že zesilovače s vysokým ziskem mají mnoho filtrování mezi stupni, kde je téměř většina signálu zkratována k zemi. Může být trochu vzduchu na hraní.

5672, na druhé straně, má mu 10, ale byl většinou používán jako napájecí trubice ve sluchadlech a byl již použit v některých dalších subminiaturních zesilovačích (Murder one a Vibratone, od Frequencycentral). Může produkovat až 65 mW čistého … Nebojte se nízkého příkonu, při zkreslení je stále dost hlasitý! Datový list specifikuje 20k výstupní transformátor pro tuto elektronku.

Stejně jako v předchozích sestaveních bude použit reverbový transformátor 22921.

Předpětí

Jednou z potíží je zkreslení těchto zkumavek bez použití různých baterií, protože mají přímo vyhřívané katody. Nechtěl jsem to komplikovat, takže jsem musel použít konfiguraci s pevným zkreslením. To na druhé straně umožnilo použití filamentů v sérii, čímž se snížila celková spotřeba filamentu. Se 6 trubicemi, z nichž každá klesala o 1,25 V, jsem se dostal docela blízko k 9 V napájecího zdroje, jen to vyžadovalo malý odpor, což také zlepšilo předpětí prvního stupně. To znamená, že celkový proud vlákna je pouze 50 mA!

Docela dobré pro napájení pedálem.

Aby to fungovalo, některé fáze mají trimpot pro úpravu požadovaného předpětí. Předpětí se vypočítá jako rozdíl mezi napětím na negativní straně vlákna (f-) a mřížkou trubice. Trimpot nastavuje stejnosměrné napětí v mřížce trubice, což umožňuje různé konfigurace předpětí a je obejit velkým kondenzátorem, který pracuje jako zkrat k uzemnění signálu.

Třetí stupeň je například předpjatý blízko bodu cut-off trubice při -1,8 V, dosaženého jako rozdíl mezi f- (pin 3) při zhruba 3,75 V a mřížce při 1,95 V. Tento stupeň emuluje studený ořezový stupeň, který se nachází u zesilovačů s vysokým ziskem, jako je soldano nebo duální usměrňovač. K dosažení tohoto cíle používá 12AX7 v duálním usměrňovači odpor 39k. Ostatní stupně jsou téměř středové předpjaté, přibližně na 1,25V.

Krok 3: Přehled obvodu: SMPS

Napájení vysokým napětím

Pokud jde o napětí desky, tyto trubice běží ideálně s napětím desky při 67,5 V, ale fungovaly také s 90 V nebo 45 V bateriemi. Ty baterie byly obrovské! Jsou také obtížně dostupné a drahé. Proto jsem se místo toho rozhodl pro spínaný napájecí zdroj (SMPS). Pomocí SMPS mohu posílit 9V na 70V a přidat nějaké masivní filtrování před výstupní transformátor.

Obvod použitý v tomto návodu je založen na čipu 555, který byl úspěšně použit v předchozích sestaveních.

Krok 4: Seznam dílů

Zde máte souhrn potřebných částí:

Základní deska

C1 22nF / 100V _ R1 1M_V1 5678C2 2.2nF / 50V _ R2 33k_V2 5678C3 10uF / 100V _ R3 220k_V3 5678 C4 47nF / 100V _ R4 2,2M _ V4 5678 C5 22pF / 50V _ R5 520k_V5 5678C6 1nF / 100V _ R6 470k_V6 5672C7 10uF / 100V _ R7 22k_TREBBLE 250k Lineární 9 mmC8 22nF / 100V _ R8 100k_MID 50k Lineární 9 mm C9 10uF / 100V _ R9 220k_BASS 250k Lineární 9 mmC10 100nF / 100V _ R10 470k_GAIN 250k Log / Audio 9 mmC11 22nF / 100V _ R11 80k_ PŘÍTOMNOSTI 100k Lineární 9 mm C12 470pF / 50V _ R12 100k_VOLUME 1M Log / Audio 9 mmC13 10nF / 50V _ R13 15k_B1 10k trimpotC14 22nF / 50V _ R14 330k_B2 50k trimpot C15 680pF/50V _ R15 220k_B4 50k trimpotC16 2,2nF/50V _ R16 100k_SW1 micro DPDTC17 30pF/50V _ R17 80k_J1 6,35 mm Mono jackC18 220u F / 16V _ R18 50k_J2 DC JackC19 220uF / 16V _ R19 470k_J3 6,35mm Mono přepojováním jackC20 220uF / 16V _ R20 50k_SW2 SPDTC21 220uF / 16V _ R21 100k_LED 3 mmC22 100uF / 16V _ R22 22k_3 mm LED holderC23 100uF / 16V _ R23 15R / 25R C24 220uF / 16V _ R24 15k C25 10uF / 100V _ R25 100R C26 10uF/100V _ R26 1,8k C27 220uF/16V _ R27 1k C28 100uF/16V _ R28 10k C29 47nF/100V _ R29 2,7k (odpor LED, nastavení jasu) C30 22nF/100V _ R30 1,5k

Zvláštní pozornost věnujte jmenovitému napětí kondenzátoru. Vysokonapěťový obvod vyžaduje 100V kondenzátory, signálová cesta po vazebních kondenzátorech může používat nižší hodnoty, v tomto případě jsem použil 50V nebo 100V, protože filmové kondenzátory mají stejné rozteče pinů. Filamenty je třeba odpojit, ale protože nejvyšší napětí na vláknech je 9V, 16V eletrolytický kondenzátor je na bezpečné straně a je mnohem menší než 100V. Rezistory mohou být typu 1/4W.

555 SMPS

C1 330uF/16V _ R1 56k_IC1 LM555NC2 2,2nF/50V _ R2 10k_L1 100uH/3A C3 100pF/50V _ R3 1k_Q1 IRF644 C4 4,7uF/250V _ R4 470R_ VR1 1k R5 150 nebo 4001

Pozor na spínací diodu! Musí to být ultra rychlý typ, jinak to nebude fungovat. Pro SMPS jsou žádoucí také kondenzátory s nízkým ESR. V případě, že je použit normální kondenzátor 4,7uF/250V, další paralelní keramický kondenzátor 100nF pomáhá obejít vysokofrekvenční přepínání.

Tyto díly lze snáze najít a lze je zakoupit v jakémkoli obchodě s elektronickými součástkami. Choulostivé části jsou:

OT 3,5W, 22k: 8ohmový transformátor (022921 nebo 125A25B) Banzai, Tubesandmore

L1 100uH/3A induktor Ebay, prostě nekupujte toroidní tvar. Najdete ho také na Mouser/Digikey/Farnell.

Nezapomeňte si koupit:

• Na obě desky poslouží měděně plátovaná deska 10x10 mm
• 2x 40pinové sip zásuvky pro elektronky
• Skříň 1590B
• Několik 3 mm šroubů a matic
• Gumové nožičky
• Průchodky z gumového drátu 5 mm
• Šest 10 mm knoflíků

Krok 5: Tepelný přenos

K přípravě DPS a krytu používám postup založený na přenosu toneru. Toner chrání povrch před leptadlem a v důsledku toho máme po leptací lázni desku plošných spojů s měděnými pásy nebo krásný kryt. Proces přenosu toneru a přípravy na leptání zahrnuje:

• Rozvržení/obrázek vytiskněte pomocí tonerové tiskárny na lesklý papír.
• Povrch skříně a měděné desky obrouste brusným papírem se zrnitostí 200 až 400.
• Vytištěný obrázek upevněte na desku plošných spojů/skříň pomocí pásky.
• Působte teplo a tlak žehličkou na prádlo asi 10 minut. Udělejte trochu pohybu se špičkou žehličky na okrajích, to jsou choulostivá místa, kde se toner nelepí.
• Když papír vypadá nažloutle, vložte ho do plastové nádoby naplněné vodou, aby se ochladil, a nechte vodu vsáknout do papíru.
• Papír opatrně vyjměte. Je lepší, když se uvolňuje ve vrstvách, místo aby se vše odstranilo jediným pokusem.

Vrtací šablona pomáhá identifikovat umístění součástí, stačí přidat vlastní umění a můžete začít.

Krok 6: Maskování

U ohrady maskujte větší plochy lakem na nehty. Vzhledem k tomu, že reakce s hliníkem je mnohem silnější než u mědi, mohlo by dojít k určitým důlkům ve větších oblastech.

Poskytnutí zvláštní ochrany zaručuje, že nebudou žádné známky, které by zničily skříň.

Krok 7: Leptání

Pro proces leptání rád používám plastovou nádobu s leptadlem a jednu s vodou na opláchnutí mezi kroky.

Nejprve několik bezpečnostních rad:

• k ochraně rukou používejte gumové rukavice
• práce na nekovovém povrchu
• Použijte dobře větranou místnost a vyvarujte se vdechování vznikajících výparů
• Použijte nějaký papír k ochraně vašeho pracovního stolu před možným rozlitím

Zde ukazuji pouze leptání krytu, ale DPS byla vyleptána ve stejném řešení. Jediným rozdílem je, že na desku plošných spojů jsem čekal asi hodinu, dokud nezmizela veškerá nechráněná měď. S hliníkem musí být zvláštní péče, protože chceme vyleptat pouze vnější část krabice.

U skříně protřepávám krabičku v leptací směsi asi 30 sekund, dokud se vlivem reakce neohřeje a opláchnu ji ve vodě. Tento krok opakuji ještě 20krát, nebo dokud není lept hluboký asi 0,5 mm.

Když je lept dostatečně hluboký, umyjte kryt vodou a mýdlem, abyste opláchli veškerý zbývající lept. Po vyčištění krabice pískujte toner a lak na nehty. Na lak na nehty můžete ušetřit trochu brusného papíru pomocí acetonu, ale pamatujte na to, aby byla místnost dobře větraná!

Krok 8: Dokončení

V tomto kroku jsem použil brusný papír o zrnitosti 400, abych dosáhl čistého povrchu, jako na třetím obrázku. To je pro krok vrtání dostatečně čisté. Vyvrtal jsem všechny otvory různých velikostí a pomocí pilníků jsem vytvořil otvory pro objímky trubek. Rovněž je nutné vyvrtat desku plošných spojů, I vrták 0,8 mm pro součásti a 1-1,4 mm pro otvory pro drát. V této sestavě jsem také použil vrták 1,3 mm pro objímky trubek.

Po dokončení vrtání a pilování dám krabici černý nátěr ve spreji a nechám 24 hodin zaschnout. Poskytne lepší kontrast mezi leptem a krytem. Očividně je dalším krokem jeho vybroušení. Tentokrát jdu od 400 do nejjemnější drti. Brusný papír měním, když jedna drť odstranila čáry předchozího. Broušení v různých směrech usnadňuje identifikaci, když jsou všechny předchozí značky pryč. Když svítí záře, nanesu 3 vrstvy čirého laku a dalších 24 hodin počkám, až zaschne. Desku plošných spojů lze chránit před korozí použitím ochranného povlaku. Jak vidíte na posledních dvou obrázcích, mám rád tmavě zelený povlak. Tento nátěr vyžaduje delší dobu schnutí. Čekal jsem 5 dní, abych se vyhnul otiskům prstů na desce při pájení součástek.

Krok 9: Přidání soketů

Pájení zásuvek

Podle rozvržení jsou trubky namontovány na měděné straně desky. Tímto způsobem se deska může přiblížit ke skříni a těžit z nějakého dalšího stínění před ošklivým vysokofrekvenčním EMI pocházejícím od SMPS. Ale použití měděné strany desky k pájení součástí má určité nevýhody, jako je například uvolňování mědi z desky. Abych tomu zamezil, místo pájení trubkových objímek jsem udělal větší otvory, do kterých by se daly zásuvky vtlačit. Problém by měl vyřešit tlak na menší otvor a trochu pájky na obou stranách. K tomu jsem použil obrobené stylové kolíkové zásuvky, bez plastové konstrukce, vystrčil kovový kolík do otvoru a pájel na obou stranách (na straně součástek to vypadá jako pájka, ale pomáhá to udržet kolík zaseknutý), jak je znázorněno na prvních 3 obrázcích. Na 4. a 5. obrázku jsou zobrazeny všechny nainstalované zásuvky a propojky.

Pájení další sady zásuvek, tentokrát s plastovou strukturou, k trubkám zlepšuje spojení s deskou a činí ji stabilnější. Původní kolíky trubek jsou velmi tenké, což může vést k špatnému kontaktu nebo dokonce k vypadnutí z objímek. Jejich pájením do zásuvek tento problém vyřešíme, protože nyní těsně přiléhají. Myslím, že na prvním místě měli přijít s pořádnými piny, jako větší trubice!

Krok 10: Sestavení desek

Pro pájení součástek jsem začal s odpory a přesunul se k větším částem. Elektrolytika jsou na konci pájena, protože se jedná o nejvyšší součásti na desce.

Když je deska připravena, je čas přidat dráty. Existuje zde mnoho externích připojení, od tonestacku po vysokonapěťové a vláknové kabely. Pro signálové vodiče jsem použil stíněný kabel, stínící zemnící pletivo na straně panelu, blíže ke vstupu.

Kritické vodiče jsou kolem prvního stupně, vycházejí ze vstupního konektoru a směřují k potenciometru zisku. Než budeme moci postavit vše uvnitř krabice, musíme to vyzkoušet, abychom měli stále přístup k měděné straně desky pro nějaké ladění, pokud je to nutné.

Pro filtrování vysokého napětí jsem přidal další RC filtr v menší desce, namontovaný kolmo na hlavní desku, jak je vidět na obrázku. Tímto způsobem lze zemnící, vysokonapěťové a transformátorové spoje snáze přistupovat k desce namontované na krytu a lze je následně pájet.

Stavba tonestacku

Ačkoli jsem se chystal otestovat desku mimo skříň, už jsem postavil tonestack v krabici. Tímto způsobem jsou všechny potenciometry upevněny a řádně uzemněny. Testování obvodu neuzemněnými potenciometry (alespoň vnější štít) může mít za následek hrozné zvuky. Pro delší připojení jsem opět použil stíněný kabel, uzemněný poblíž vstupního konektoru.

Bohužel v této konstrukci jsou potenciometry opravdu blízko sebe, takže je obtížné použít desku s komponenty. V tomto případě jsem pro tuto část obvodu použil přístup point-to-point. Dalším problémem bylo, že jsem měl pouze potenciometr typu PCB 9 mm 50K, takže jsem ho musel ukotvit k sousedním potenciometrům (styl montáže na panel).

Nyní je také vhodná doba k instalaci vypínače a LED diody s odporem 2,7k.

V důsledku dvou řad potenciometrů jsem musel zapilovat vnitřní stěnu víka, jak je znázorněno na obrázku, aby se krabice zavřela.

Krok 11: Úprava trimpotů

Nastavení 555 SMPS

Pokud SMPS nefunguje, není vysoké napětí a obvod nebude fungovat správně. Chcete -li otestovat SMPS, stačí jej připojit k 9V napájecímu konektoru a zkontrolovat hodnotu napětí na výstupu. Mělo by to být kolem 70V, jinak je potřeba to upravit trimrem. Pokud je výstupní napětí 9V, je problém s deskou. Zkontrolujte, zda není vadný mosfet nebo 555. Pokud trimr nefunguje, ověřte obvod zpětné vazby kolem menšího tranzistoru. Výhodou tohoto SMPS je nízký počet dílů, takže je o něco snazší identifikovat chyby nebo vadné součásti.

Úprava trimpotů základní desky

Během testovací fáze je vhodné upravit předpětí pomocí trimpotů. Lze to provést později, ale pokud je tón tmavý nebo jasný, je nyní snazší provést změny.

První trimpot ovládá zkreslení druhého, třetího a koncového stupně, a je proto nejdůležitější. Tento trimpot jsem upravil měřením předpětí třetího stupně, zastřihovače za studena. Pokud je předpojatost příliš vysoká, jeviště bude zcela přerušeno, což způsobí syrové, studené a houbovité zkreslení. Pokud je předpětí teplejší, bude koncový stupeň příliš horký, což zkreslí výkonový stupeň a přivede trubku blíže k maximu. rozptyl desek. V tomto případě by měla být spodní strana hlavního svazku připojena k záporné straně prvního stupně, takže předpětí je stále kolem 5,9 V. V mém případě to znělo lépe, když koncový stupeň běžel na 5,7 V místo 6,4 V.

Stačí změřit předpětí ve třetím stupni (střední trubice v zadní řadě) a ověřit, že je kolem 1,95 V. Druhý trimpot stačí upravit podle chuti, nebo téměř uprostřed předpětí při 1,2 V (měřeno mezi piny 3 a 4). Podobně je upraven také třetí trimpot na cca. 1V.

Hodnoty napětí na pinech trubice 1 (deska) až 5 (vlákno) jsou:

V1:

V2:

V3:

V4:

V5:

V6:

Všimněte si, že vlákna v 5672 jsou dozadu než v 5678, takže trubice nelze vyměnit. Dalším důležitým aspektem, který je třeba zvážit, je výrobce trubek. Zjistil jsem, že elektronky tung-sol zněly v prvních polohách lépe než elektronky paprskových paprsků. Když jsem to zkontroloval osciloskopem, bylo vidět, že trubice tung-sol mají větší zisk než trubice paprskových paprsků, které jsem měl já.

Nyní je také čas otestovat obvod a zjistit, jak zní, pokud je příliš basový, doporučuji změnit kondenzátor 47nF mezi druhým a třetím stupněm na 10nF, který odfiltruje některé basy z počátečních fází a zlepší zvuk. Pokud je příliš tenký, zvyšte tento kondenzátor na 22nF a tak dále.

Krok 12: Montáž všeho uvnitř skříně

Začal jsem přidávat šrouby pro základní desku. Na vnitřní stranu jsem přidal průchodky z gumového drátu, aby byla zajištěna volná vzdálenost mezi deskou a skříní a také aby byly tlumeny vibrace. Spuštěním prvního stupně v pentodovém režimu by to mohlo pomoci, pokud bude elektronka mikrofonní. Potom jsem přidal desku a přišrouboval ji maticemi, připojil tonestack, vložil vstupní konektor a připájel zbývající vodiče.

Když byla základní deska v poloze, přidal jsem výstupní transformátor, upravil délku vodičů a vložil výstupní konektor a napájecí konektor.

V tomto okamžiku jsem viděl, že se moje deska SMPS nevejde do požadované polohy (na boční stěně, přičemž komponenty jsou kolmé na tuto stěnu), protože jsem připojil napájecí konektor na špatnou stranu výstupního konektoru … Abych to napravil, viděl jsem deska SMPS na vstupní straně, vyjmutí induktoru a kondenzátoru a připájení dílu zpět na desku otočenou o 90 stupňů, jak je znázorněno na obrázku. Znovu jsem otestoval SMPS, abych zjistil, zda stále funguje, a skončil jsem připojením vysokého napětí k hlavní desce přes RC filtrační desku.

Krok 13: Zvuková kontrola

Nyní stačí zapojit zesilovač do vaší oblíbené 8 ohmové skříně (v mém případě 1 x 10 se zelenou zadní stranou) a pomocí pedálového napájecího zdroje hrát na neohlušujících úrovních!

Mimochodem, pokud se vám líbí zvuk zpětné vazby vašeho zesilovače, když přestanete přehrávat na konci zvuku, počkejte na střední část videa, když sedíte před kabinou, zpětná vazba je docela snadná.

Druhá cena v kapesní soutěži