Extrémne nízky príkon, zosilňovač elektrónky s vysokým ziskom: 13 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Pre rockerov v spálni, ako som ja, nie je nič horšie ako sťažnosti na hluk. Na druhej strane je hanba mať 50W zosilňovač napojený na záťaž, ktorá teplom rozptyľuje takmer všetko. Preto som sa pokúsil vybudovať predzosilňovač s vysokým ziskom na základe známeho mesa zosilňovača s použitím niektorých subminiatúrnych trubíc pre ultra nízky výkon.

Krok 1: Prehľad, nástroje a materiály

Tieto pokyny budú mať tieto štruktúry:

1. Prehľad obvodov: Zosilňovač
2. Prehľad obvodov: SMPS
3. Zoznam položiek
4. Tepelný prenos
5. Maskovanie
6. Leptanie
7. Dokončovanie
8. Pridanie zásuviek
9. Zostavenie dosiek
10. Úprava trimpotov
11. Montáž všetkého do skrinky
12. Konečný výsledok a zvuková kontrola

Na zostavenie tohto zosilňovača je potrebných niekoľko nástrojov:

• Ručná vŕtačka s rôznymi vrtákmi (v prípade, že chcete vŕtať do DPS ručnou vŕtačkou, potrebujete vrták 0,8-1 mm, ktorý sa bežne v súpravách nenachádza).
• Spájkovačka
• Žehlička na prádlo
• Multimetr
• Brúsenie súborov
• Prístup k tlačiarni tonera
• Plastový box na leptanie

A nejaké materiály

• Brúsny papier (200, 400, 600, 1200)
• Farba v spreji (čierna, číra)
• PCB Náterový sprej
• Leptací roztok chloridu železitého
• Spájka

Krok 2: Prehľad obvodu: zosilňovač

Subminiatúrne trubice na batérie

Na tento projekt som použil rúrky 5678 a 5672. Používali sa v prenosných batériových rádiách, kde bol problém prúdenie vlákna. Tieto trubice vyžadujú pre svoje vlákna iba 50 mA, vďaka čomu sú oveľa efektívnejšie ako 12AX7. To udržuje nízku spotrebu prúdu a vyžaduje menší napájací zdroj. V tomto prípade som ich chcel napájať napájaním 9v 1A, ktoré sa bežne používa s gitarovými pedálmi.

Rúrka 5678 má mu zhruba 23, čo z nej robí trubicu s nízkym ziskom v porovnaní s 12AX7, ale možno s niektorými vylepšeniami by aj toto mohlo stačiť. Je známe, že zosilňovače s vysokým ziskom majú veľa filtrovania medzi stupňami, kde je takmer väčšina signálu skratovaná k zemi. Možno je trochu vzduchu na hranie.

5672, na druhej strane, má mu 10, ale väčšinou sa používal ako výkonová trubica v načúvacích prístrojoch a bol už použitý v niektorých ďalších subminiatúrnych zosilňovačoch (Murder one a Vibratone, od Frequencycentral). Môže produkovať až 65 mW čistého … Nebojte sa nízkeho výkonu, pri skreslení je stále dosť hlasný! Datasheet špecifikuje 20k výstupný transformátor pre túto elektrónku.

Rovnako ako v predchádzajúcich zostavách bude použitý reverbový transformátor 22921.

Predpätie

Jednou z ťažkostí je skreslenie týchto skúmaviek bez použitia rôznych batérií, pretože majú priamo vyhrievané katódy. Nechcel som to komplikovať, takže som musel použiť konfiguráciu s pevným predpätím. Na druhej strane to umožnilo použitie vlákien v sérii, čím sa znížila celková spotreba vlákna. So 6 trubicami, z ktorých každá klesla na 1,25 V, som sa dostal celkom blízko k 9 V napájacieho zdroja, vyžadoval to len malý odpor, čo tiež zlepšilo predpätie prvého stupňa. To znamená, že celkový prúd vlákna je iba 50 mA!

Celkom dobré na napájanie pedálom.

Aby to fungovalo, niektoré etapy majú trimpot na úpravu požadovaného predpätia. Odchýlka sa vypočíta ako rozdiel medzi napätím na negatívnej strane vlákna (f-) a mriežkou trubice. Trimpot nastavuje jednosmerné napätie v mriežke trubice, čo umožňuje rôzne konfigurácie predpätia a je obídený veľkým kondenzátorom, ktorý pracuje ako skrat pre uzemnenie signálu.

Tretí stupeň je napríklad predpätý blízko bodu prerušenia trubice pri -1,8 V, dosiahnutého ako rozdiel medzi f- (kolík 3) pri zhruba 3,75 V a mriežke pri 1,95 V. Tento stupeň napodobňuje stupeň zastrihávania za studena, ktorý sa nachádza v zosilňovačoch s vysokým ziskom, ako je soldano alebo duálny usmerňovač. Na dosiahnutie tohto cieľa používa 12AX7 v duálnom usmerňovači odpor 39 k. Ostatné stupne sú predpäté takmer v strede, približne na 1,25 V.

Krok 3: Prehľad obvodu: SMPS

Napájanie vysokým napätím

Pokiaľ ide o napätie doštičiek, tieto trubice bežia ideálne s napätím dosky na 67,5 V, ale fungovali aj s 90 V alebo 45 V batériami. Tie batérie boli obrovské! Tiež sú ťažko dostupné a drahé. Preto som sa namiesto toho rozhodol pre spínaný napájací zdroj (SMPS). Pomocou systému SMPS môžem zosilniť 9 V až 70 V a pred výstupný transformátor pridať rozsiahle filtrovanie.

Obvod použitý v tomto návode je založený na čipe 555, ktorý bol úspešne použitý v predchádzajúcich zostavách.

Krok 4: Zoznam dielov

Tu nájdete súhrn potrebných častí:

Hlavna tabula

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 Lineárne 9 mmC8 22nF / 100V _ R8 100k_MID 50k Lineárne 9 mm C9 10uF / 100V _ R9 220k_BASS 250k Lineárne 9 mmC10 100nF / 100V _ R10 470k_GAIN 250k Log / Audio 9 mmC11 22nF / 100V _ R11 80k_ PRÍTOMNOSTI 100k Lineárne 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 prepájaním 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, nastavenie jasu) C30 22nF/100V _ R30 1,5k

Zvláštna pozornosť je venovaná napätiu kondenzátora. Vysokonapäťový obvod vyžaduje 100V kondenzátory, signálová cesta po väzbových kondenzátoroch môže používať nižšie hodnoty, v tomto prípade som použil 50V alebo 100V, pretože filmové kondenzátory majú rovnaký rozstup pinov. Vlákna je potrebné oddeliť, ale keďže najvyššie napätie na vláknach je 9 V, 16 V elektrolýzny kondenzátor je na bezpečnej strane a je menší ako 100 V. Rezistory môžu byť 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 alebo 400

Pozor na spínaciu diódu! Musí to byť ultra rýchly typ, inak to nebude fungovať. Pre SMPS sú požadované aj kondenzátory s nízkym ESR. V prípade, že je použitý normálny kondenzátor 4,7uF/250V, ďalší keramický kondenzátor 100nF paralelne pomôže obísť vysokofrekvenčné prepínanie.

Tieto diely je možné nájsť jednoduchšie a je možné ich získať v každom obchode s elektronickými dielmi. Zložité časti sú:

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

L1 100uH/3A induktor Ebay, len nekupujte toroidný tvar. Nájdete ho aj na adrese Mouser/Digikey/Farnell.

Nezabudnite si kúpiť:

• Na obe dosky poslúži medená doska, 10x10 mm
• 2x 40 pinové sip zásuvky pre trubice
• Kryt 1590B
• Asi 3 mm skrutky a matice
• Gumové nožičky
• Priechodky z gumového drôtu 5 mm
• Šesť 10 mm gombíkov

Krok 5: Tepelný prenos

Na prípravu DPS a krytu používam postup založený na prenose tonera. Toner chráni povrch pred leptadlom a v dôsledku toho máme po leptajúcom kúpeli dosku plošných spojov s medenými dráhami alebo krásny kryt. Proces prenosu tonera a prípravy na leptanie pozostáva z:

• Rozloženie/obrázok vytlačte na tonerovej tlačiarni pomocou lesklého papiera.
• Povrch krytu a medenej dosky obrúste brúsnym papierom so zrnitosťou 200 až 400.
• Vytlačený obrázok zafixujte na DPS/kryt pomocou pásky.
• Na žehličku na bielizeň pôsobte teplo a tlak asi 10 minút. Vykonajte ďalší pohyb so špičkou žehličky na okrajoch, to sú zložité miesta, kde sa toner nelepí.
• Keď papier vyzerá nažltnuto, vložte ho do plastovej nádoby naplnenej vodou, aby sa ochladil, a nechajte vodu vsiaknuť do papiera.
• Papier opatrne vyberte. Je lepšie, keď sa uvoľňuje vo vrstvách, namiesto toho, aby ste všetko odstránili jediným pokusom.

Vŕtacia šablóna pomáha identifikovať umiestnenie komponentov, stačí pridať vlastné umenie a môžete začať.

Krok 6: Maskovanie

V prípade ohrady zamaskujte väčšie plochy lakom na nechty. Pretože reakcia s hliníkom je oveľa silnejšia ako s meďou, vo väčších oblastiach môže dôjsť k určitým jamkám.

Poskytnutie dodatočnej ochrany zaručuje, že nebudú žiadne známky zničenia krytu.

Krok 7: Leptanie

Na proces leptania rád používam plastovú nádobu s leptadlom a jednu s vodou na opláchnutie medzi krokmi.

Najprv niekoľko bezpečnostných rád:

• na ochranu rúk používajte gumené rukavice
• práca na nekovovom povrchu
• Používajte dobre vetranú miestnosť a vyhýbajte sa vdýchnutiu vznikajúcich výparov
• Na ochranu pracovného stola pred možným rozliatím použite nejaký papier

Tu uvádzam iba leptanie krytu, ale DPS bola vyleptaná v rovnakom riešení. Jediným rozdielom je, že na DPS som čakal asi hodinu, kým všetka nechránená meď nezmizne. S hliníkom musí byť zvýšená opatrnosť, pretože chceme vyleptať iba vonkajšiu stranu škatule.

V prípade škatule trepem škatuľu v leptacej zmesi asi 30 sekúnd, kým sa v dôsledku reakcie nezohreje, a opláchnem ju vo vode. Tento krok opakujem ešte 20 -krát, alebo kým nie je lept hlboký asi 0,5 mm.

Keď je lept dostatočne hlboký, umyte kryt vodou a mydlom, aby ste opláchli všetky zvyšky leptadla. Po vyčistení škatule piesok odstráňte toner a lak na nechty. Na lak na nechty môžete ušetriť brúsny papier pomocou acetónu, ale nezabúdajte na to, aby bola miestnosť dobre vetraná!

Krok 8: Dokončenie

V tomto kroku som použil brúsny papier so zrnitosťou 400 na dosiahnutie čistého povrchu, ako na treťom obrázku. Je dostatočne čistý na vŕtanie. Vyvŕtal som všetky otvory rôznych veľkostí a pomocou pilníkov som urobil otvory pre objímky rúrok. Musí byť tiež vyvŕtaná doska plošných spojov, vrták 0,8 mm pre komponenty a 1-1,4 mm pre otvory pre drôty. V tejto zostave som tiež použil vŕtačku s priemerom 1,3 mm na rúrkové objímky.

Po vŕtaní a pilovaní dám krabici čierny náter v spreji a nechám 24 hodín schnúť. Poskytne lepší kontrast medzi leptou a krytom. Očividne je ďalším krokom jeho brúsenie. Dnes idem od 400 k najjemnejším zrnám. Brúsny papier vymením, keď jedna drť odstráni riadky predchádzajúceho. Brúsenie v rôznych smeroch uľahčuje identifikáciu, keď sú všetky predchádzajúce značky preč. Keď svieti kryt, nanesiem 3 vrstvy číreho laku a počkám, kým zaschne, ďalších 24 hodín. DPS je možné chrániť pred koróziou použitím ochranného náteru. Ako vidíte na posledných dvoch obrázkoch, mám rád tmavozelený povlak. Tento povlak schne dlhšie. Čakal som 5 dní, aby som pri spájkovaní komponentov nemal na doske odtlačky prstov.

Krok 9: Pridanie zásuviek

Spájkovanie zásuviek

Podľa usporiadania sú rúrky namontované na medenej strane dosky. Týmto spôsobom sa doska môže priblížiť k krytu a profitovať z nejakého dodatočného tienenia pred škaredým vysokofrekvenčným EMI pochádzajúcim od SMPS. Použitie medenej strany dosky na spájkovanie komponentov má však určité nevýhody, ako napríklad uvoľnenie medi z dosky. Aby sa tomu zabránilo, namiesto spájkovania rúrkových objímok som urobil väčšie otvory, do ktorých bolo možné objímky vtlačiť. Problém by mal vyriešiť tlak slabšieho menšieho otvoru a trocha spájky na oboch stranách. Na tento účel som použil opracované štýlové kolíkové zásuvky bez plastovej konštrukcie, zatlačil kovový kolík do otvoru a spájkoval na oboch stranách (na strane komponentov to vyzerá ako kúsok spájky, ale pomáha to udržať kolík zaseknutý), ako je znázornené na prvých 3 obrázkoch. Na 4. a 5. obrázku sú zobrazené všetky nainštalované zásuvky a prepojky.

Spájkovanie ďalšej sady zásuviek, tentoraz s plastovou štruktúrou, na rúrky zlepší spojenie s doskou a zvýši jej stabilitu. Pôvodné kolíky rúrok sú veľmi tenké, čo môže viesť k zlému kontaktu alebo dokonca k vypadnutiu zo zásuviek. Spájkovaním do zásuviek tento problém vyriešime, pretože teraz tesne priliehajú. Myslím, že na prvom mieste mali prísť so správnymi kolíkmi, ako sú väčšie rúrky!

Krok 10: Zostavenie dosiek

Na spájkovanie komponentov som začal s odpormi a prešiel som k väčším častiam. Elektrolytiká sú na konci spájkované, pretože sú to najvyššie komponenty na doske.

Keď je doska pripravená, je čas pridať drôty. Existuje tu množstvo externých pripojení, od tonestacku po vysokonapäťové a vláknové káble. Na signálne vodiče som použil tienený kábel, tieniaci uzemňovaciu sieť na strane panelu, bližšie k vstupu.

Kritické vodiče sú okolo prvého stupňa, vychádzajú zo vstupného konektora a smerujú k zosilňovaču potenciometra. Predtým, ako budeme môcť postaviť všetko, čo je vo vnútri škatule, musíme to otestovať, aby sme v prípade potreby mali stále prístup k medenej strane dosky na prípadné ladenie.

Na filtrovanie vysokého napätia som pridal ďalší RC filter v menšej doske, namontovaný kolmo na hlavnú dosku, ako je vidieť na obrázku. Týmto spôsobom je ľahšie dosiahnuť uzemnenie, vysokonapäťové a transformátorové spoje s doskou namontovanou na kryte a je možné ich dodatočne spájkovať.

Budovanie tonestacku

Aj keď som sa chystal otestovať dosku mimo ohradu, v krabici som už postavil tonestack. Týmto spôsobom sú všetky potenciometre upevnené a správne uzemnené. Testovanie obvodu s neuzemnenými potenciometrami (aspoň vonkajší štít) môže mať za následok strašné zvuky. Na dlhšie pripojenia som opäť použil tienený kábel, uzemnený blízko vstupného konektora.

V tejto konštrukcii sú bohužiaľ potenciometre skutočne blízko seba, čo sťažuje používanie dosky s komponentmi. V tomto prípade som pre túto časť obvodu použil prístup point-to-point. Ďalším problémom bolo, že som mal iba potenciometer PCB štýlu 9 mm 50K, takže som ho musel ukotviť k susedným potenciometrom (štýl montáže na panel).

Teraz je tiež vhodný čas na inštaláciu vypínača a LED diódy s odporom 2,7 k.

V dôsledku dvoch radov potenciometrov som musel zapilovať vnútornú stenu veka, ako je to znázornené na obrázku, aby sa krabica zatvorila.

Krok 11: Úprava trimpotov

Úprava 555 SMPS

Ak SMPS nefunguje, nie je vysoké napätie a obvod nebude fungovať správne. Ak chcete otestovať SMPS, stačí ho pripojiť k 9V napájaciemu konektoru a skontrolovať hodnotu napätia na výstupe. Malo by byť okolo 70V, v opačnom prípade ho treba upraviť trimrom. Ak je výstupné napätie 9V, je problém s doskou. Skontrolujte zlý mosfet alebo 555. Ak trimer nefunguje, overte obvod spätnej väzby okolo menšieho tranzistora. Výhodou tohto SMPS je nízky počet dielov, takže je o niečo jednoduchšie identifikovať chyby alebo chybné súčiastky.

Úprava obrubníkov základnej dosky

Počas fázy testovania je vhodný čas na úpravu predpätia pomocou trimpotov. Môžete to urobiť neskôr, ale ak je tón tmavý alebo svetlý, je teraz jednoduchšie vykonať zmeny.

Prvý trimpot riadi predpätie druhého, tretieho a výstupného stupňa, a preto je najdôležitejší. Tento trimpot som upravil zmeraním predpojatosti tretieho stupňa, zastrihávača za studena. Ak je predpojatosť príliš vysoká, javisko bude úplne prerušené, čo spôsobí surové, studené a hubovité skreslenie. Ak je predpätie teplejšie, koncový stupeň bude príliš horúci, čo prinesie určité skreslenie výkonového stupňa a spustenie trubice bližšie k max. disipácia platní. V tomto prípade by mala byť spodná strana hlavného zväzku pripojená k negatívnej strane prvého stupňa, takže predpätie je stále okolo 5,9 V. V mojom prípade to znelo lepšie, keď koncový stupeň bežal na 5,7 V namiesto 6,4 V.

Stačí zmerať predpätie v treťom stupni (stredná trubica v zadnom rade) a overiť, či je okolo 1,95 V. Druhý trimpot je potrebné prispôsobiť iba chuti alebo je stredový predpätie 1,2 V (merané medzi kolíkmi 3 a 4). Podobne aj tretí trimpot je tiež upravený na cca. 1V.

Hodnoty napätia na kolíkoch trubice 1 (doska) až 5 (vlákno) sú:

V1:

V2:

V3:

V4:

V5:

V6:

Všimnite si toho, že vlákna v 5672 sú opačne ako v 5678, takže rúrky nemožno zamieňať. Ďalším dôležitým aspektom, ktorý je potrebné zvážiť, je výrobca rúr. Zistil som, že trubice tung-sol znejú lepšie v prvých polohách ako trubice z raytheónu. Keď som to skontroloval osciloskopom, bolo vidieť, že elektrónkovo-solárne trubice majú väčší zisk ako elektrónkové lúče.

Teraz je tiež načase otestovať obvod a zistiť, ako to znie. Ak je príliš basový, navrhujem zmeniť kondenzátor 47nF medzi druhým a tretím stupňom na 10nF, ktorý odfiltruje niektoré basy z počiatočných fáz a zlepší zvuk. Ak je príliš tenký, zvyšte tento kondenzátor na 22nF a tak ďalej.

Krok 12: Namontujte všetko do skrinky

Začal som pridávať skrutky k základnej doske. Na vnútornú stranu som pridal priechodky z gumového drôtu, aby bol medzi doskou a skriňou voľný priestor a tiež aby sa tlmili vibrácie. Spustením prvého stupňa v pentódovom režime by to mohlo pomôcť, ak bude elektrónka mikrofónna. Potom som pridal dosku a priskrutkoval ju maticami, pripojil tonestack, vložil vstupný konektor a spájkoval zvyšné vodiče.

Keď bola základná doska na svojom mieste, pridal som výstupný transformátor, upravil dĺžku káblov a vložil výstupný a napájací konektor.

V tomto mieste som videl, že moja doska SMPS sa nezmestí do požadovanej polohy (pri bočnej stene s komponentmi kolmými na túto stenu), pretože som pridal napájací konektor na nesprávnu stranu výstupného konektora … Aby som to napravil, pílil som doska SMPS na vstupnej strane, odstráni induktor a kondenzátor a spájkuje kus späť na dosku otočenú o 90 stupňov, ako je znázornené na obrázku. Znova som otestoval SMPS, aby som zistil, či stále funguje, a skončil som pripojením vysokého napätia k hlavnej doske cez RC filtračnú dosku.

Krok 13: Zvuková kontrola

Teraz stačí zapojiť zosilňovač do svojej obľúbenej 8 ohmovej skrinky (v mojom prípade 1 x 10 palcov so zelenou spätnou väzbou) a pomocou pedálového zdroja hrať na nehlučných úrovniach!

Mimochodom, ak sa vám páči zvuk spätnej väzby zosilňovača, keď zastavíte prehrávanie na konci zvuku, počkajte na strednú časť videa, pri sedení pred kabínou sa spätná väzba odohráva pomerne ľahko.

Druhá cena vo vreckovej súťaži