Amplificador de tubs d’alt guany i potència ultra baixa: 13 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Per als rockers de dormitori com jo, no hi ha res pitjor que les queixes de soroll. D’altra banda, és una pena tenir un amplificador de 50W connectat a una càrrega que dissipa gairebé tot el que fa calor. Per tant, vaig intentar construir un preamplificador d’alt guany, basat en un famós amplificador de mesa que feia servir uns tubs subminiaturitzats per a una sortida ultra baixa.

Pas 1: Visió general, eines i materials

Aquestes instruccions seran estructures com:

1. Visió general del circuit: l'amplificador
2. Visió general del circuit: el SMPS
3. Llista de peces
4. Transferència tèrmica
5. Enmascarament
6. Aiguafort
7. Acabat
8. Addició de sòcols
9. Muntatge dels taulers
10. Ajust dels trimpots
11. Muntatge de tot dins del recinte
12. Resultat final i Soundcheck

Hi ha algunes eines necessàries per construir aquest amplificador:

• Broca manual, amb diferents broques (en cas que vulgueu perforar el PCB amb una broca manual, necessiteu una broca de 0,8-1 mm, que normalment no es troba als kits).
• Soldador
• Planxa de roba
• Multímetre
• Arxivament de fitxers
• Accés a una impressora de tòner
• Caixa de plàstic per a gravat

I alguns materials

• Paper de polir (200, 400, 600, 1200)
• Pintura en aerosol (negre, transparent)
• Esprai de recobriment de PCB
• Solució de gravat de clorur fèrric
• Soldar

Pas 2: Visió general del circuit: l'amplificador

Tubs subminiatures per a bateries

Per a aquest projecte he utilitzat tubs 5678 i 5672. Es feien servir en ràdios de bateries portàtils, on el corrent de filament era un problema. Aquests tubs només requereixen 50 mA per als seus filaments, cosa que els fa molt més eficients que els 12AX7. Això manté baix el consum actual, que requereix una font d’alimentació més petita. En aquest cas, volia alimentar-los amb una font d'alimentació de 9v 1A, com s'utilitza habitualment amb els pedals de guitarra.

El tub 5678 té un mu d’aproximadament 23, cosa que el converteix en un tub de baix guany en comparació amb el 12AX7, però potser amb alguns ajustaments fins i tot això podria ser suficient. Se sap que els amplificadors d’alt guany tenen molts filtratges entre etapes, on gairebé la majoria del senyal està connectada a terra. Pot haver-hi una mica d’aire per jugar.

El 5672, en canvi, té un mu de 10, però s’utilitzava principalment com a tub de potència en dispositius d’audiòfons i ja s’utilitzava en alguns altres amplificadors subminiatures (Murder one i Vibratone, de Frequencycentral). Pot produir fins a 65 mW … nets. No us espanteu amb la baixa potència, encara que és força fort quan es distorsiona. El full de dades especifica un transformador de sortida de 20 k per a aquest tub.

Com en versions anteriors, s'utilitzarà el transformador de reverb 22921.

Esbiaixament

Una de les dificultats és esbiaixar aquests tubs sense utilitzar piles diferents, ja que tenen càtodes escalfats directes. No volia fer això més complicat, així que vaig haver d'utilitzar una configuració de biaix fixa. Això, d'altra banda, va permetre l'ús dels filaments en sèrie, reduint el consum total de filaments. Amb 6 tubs, cada un que caia 1,25 V, em vaig apropar força als 9 V de la font d'alimentació, només necessitava una resistència petita, que també millorava el biaix de la primera etapa. Això significa que el corrent total del filament és de només 50 mA.

Molt bo per a una font d'alimentació de pedal.

Perquè funcioni, algunes etapes tenen un trimpot per ajustar el biaix desitjat. El biaix es calcula com la diferència entre la tensió al costat negatiu del filament (f-) i la quadrícula del tub. El trimpot ajusta el voltatge de CC a la xarxa del tub, permetent les diferents configuracions de polarització i és ignorat per un gran condensador, que funciona com un curt a terra per al senyal.

La tercera etapa, per exemple, està esbiaixada a prop del punt de tall del tub a -1,8V, aconseguida com a diferència entre f- (pin 3) aproximadament a 3,75V i la quadrícula, a 1,95V. Aquesta etapa emula l’etapa de retallada en fred que es troba als amplificadors d’alt guany, com el soldano o el rectificador dual. El 12AX7 en un rectificador dual utilitza una resistència de 39 k per aconseguir-ho. Les altres etapes són gairebé esbiaixades al centre, aproximadament a 1,25V.

Pas 3: Visió general del circuit: el SMPS

Alimentació d'alta tensió

Pel que fa a la tensió de la placa, aquests tubs funcionen idealment amb tensions de placa a 67,5V, però també funcionen amb bateries de 90V o 45V. Aquelles bateries eren enormes! També són difícils d’aconseguir i costen. És per això que vaig optar per una font d’alimentació en mode de commutació (SMPS). Amb l’SMPS puc augmentar els 9V a 70V i afegir un filtrat massiu abans del transformador de sortida.

El circuit utilitzat en aquests instructables es basa en el xip 555, utilitzat amb èxit en versions anteriors.

Pas 4: llista de peces

Aquí teniu un resum de les parts necessàries:

Placa base

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 _ R-7 22k_TREBBLE 250K Lineal 9 mmC8 22nF / 100V _ R8 100k_MID 50k Linear 9 mm C9 10uF / 100V _ R9 220k_BASS 250K lineal 9 MMC10 100nF / 100V _ R10 470k_GAIN 250K Log / Audio 9 mmC11 22nF / 100V _ R11 80k_ PRESÈNCIA 100k lineal 9 mm C12 470pF / 50V _ R12 100k_VOLUME 1 M Log / Audio 9 mmC13 10nF / 50V _ R13 15k_B1 10k trimpotC14 22nF / 50V _ R14 330k_B2 50p trimpot C15 680pF / 50V _ R15 220k_B4 50p trimpot C16 2.2nF / 50V _ R16 100k_SW1 micro DPDTC17 30pF / 50V _ R17 80k_J1 6,35 mm Jack monoC18 220u F / 16V _ R18 50k_J2 DC JackC19 220uF / 16V _ R19 470k_J3 6,35 mm Mono-switched 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 (resistència LED, ajust per brillantor) C30 22nF / 100V _ R30 1,5k

Atenció especial a la tensió nominal del condensador. El circuit d’alta tensió requereix condensadors de 100 V, el recorregut del senyal després dels condensadors d’acoblament pot utilitzar valors més baixos, en aquest cas he utilitzat 50 V o 100 V, ja que els condensadors de pel·lícula tenen el mateix espaiat de pins. Cal desacoblar els filaments, però, atès que el voltatge més alt dels filaments és de 9V, un condensador eletrolític de 16V es troba al costat segur i és molt més petit que un de 100V. Les resistències poden ser del tipus 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_4 _

Atenció al díode de commutació! Ha de ser del tipus ultra ràpid, en cas contrari no funcionarà. Per als SMPS també es desitgen condensadors de baixa ESR. En cas que s’utilitzi un condensador normal de 4,7 uF / 250 V, un condensador ceràmic addicional de 100 nF en paral·lel ajuda a evitar la commutació d’alta freqüència.

Aquestes són les parts més fàcils de trobar i es poden obtenir a qualsevol botiga de peces electròniques. Ara, les parts complicades són:

Transformador OT 3,5W, 22k: 8ohm (022921 o 125A25B) Banzai, Tubesandmore

L1 100uH / 3A inductor Ebay, simplement no compreu la forma toroidal. També el trobareu a Mouser / Digikey / Farnell.

No oblideu comprar:

• Per a les dues taules s’utilitzarà un tauler revestit de coure de 10x10 mm
• 2 preses de sòcol de 40 pins per als tubs
• Un recinte 1590B
• Alguns cargols i femelles de 3 mm
• Peus de goma
• Passamans de filferro de goma de 5 mm
• Sis botons de 10 mm

Pas 5: transferència tèrmica

Per preparar el PCB i el recinte utilitzo un procés basat en la transferència de tòner. El tòner protegeix la superfície de l’incantant i, com a resultat, després del bany de gravat tenim el PCB amb les pistes de coure o un bonic recinte. El procés de transferència del tòner i preparació per a la gravació consisteix en:

• Imprimiu el disseny / imatge amb una impressora de tòner amb paper brillant.
• Lijeu la superfície del recinte i del tauler de coure amb paper de polir amb granulats de 200 a 400.
• Fixeu la imatge impresa al PCB / armari amb cinta adhesiva.
• Apliqueu calor i pressió amb la planxa de la roba durant uns 10 minuts. Feu un moviment addicional amb la punta de la planxa a les vores, aquests són els llocs difícils on el tòner no s’enganxa.
• Quan el paper tingui un aspecte groguenc, introduïu-lo en un recipient de plàstic ple d'aigua per refredar-lo i deixeu que l'aigua s'enfonsi al paper.
• Traieu el paper amb cura. És millor que es desprengui per capes, en lloc d’eliminar-ho tot en un sol intent.

La plantilla de trepant ajuda a identificar el posicionament dels components, només cal afegir el vostre propi art i ja esteu preparat.

Pas 6: emmascarament

Per al recinte, emmasqueu zones més grans amb esmalt d'ungles. Atès que la reacció amb l’alumini és molt més forta que amb el coure, hi podria haver algunes picades en zones més grans.

Oferir una protecció addicional garanteix que no hi haurà marques que arruïnin el recinte.

Pas 7: Gravat

Per al procés de gravat, m'agrada utilitzar un recipient de plàstic amb gelant i un altre amb aigua per esbandir entre passos.

En primer lloc, alguns consells de seguretat:

• utilitzeu guants de goma per protegir-vos les mans
• treballar sobre una superfície no metàl·lica
• Utilitzeu una habitació ben ventilada i eviteu respirar els vapors resultants
• Feu servir paper per protegir el vostre banc de treball de possibles vessaments

Aquí només mostro el gravat del recinte, però el PCB es va gravar en la mateixa solució. L'única diferència és que per al PCB només vaig esperar aproximadament una hora fins que tot el coure sense protecció va desaparèixer. Amb l'alumini hi ha d'haver una mica de cura, ja que només volem gravar l'exterior de la caixa.

Per al recinte, sacsejo la caixa de la barreja de gravat durant uns 30 segons, fins que s’escalfa a causa de la reacció i esbandiu-la a l’aigua. Repeteixo aquest pas altres 20 vegades, o fins que l’aiguafort tingui uns 0,5 mm de profunditat.

Quan l’aiguafort sigui prou profund, renteu el recinte amb aigua i sabó per esbandir tot el residu que queda. Amb la caixa neta, elimineu el tòner i l'esmalt d'ungles. Per a l’esmalt d’ungles, podeu estalviar paper de vidre amb acetona, però recordeu de mantenir l’habitació ben ventilada.

Pas 8: Acabat

En aquest pas he utilitzat el paper de polir de 400 gra per aconseguir una superfície neta, com a la tercera imatge. Això és prou net per al pas de perforació. He forat tots els forats de diferents mides i he utilitzat les llimes per fer els forats de les preses de tubs. La placa també s’ha de perforar, jo he una broca de 0,8 mm per als components i 1-1,4 mm per als forats del fil. En aquesta construcció també he utilitzat un trepant de 1,3 mm per a les cavitats del tub.

Amb les perforacions i llimadures fetes, dono a la caixa una capa negra de pintura en aerosol i la deixo assecar durant 24 hores. Donarà un millor contrast entre l’aiguafort i el recinte. Viouslybviament, el següent pas és polir-lo. Aquesta vegada vaig de 400 al gra més fi. Canvio el paper de vidre quan un gra ha eliminat les línies de l'anterior. El poliment en diferents direccions fa que sigui més fàcil identificar quan han desaparegut totes les marques anteriors. Amb el recinte brillant aplico 3 capes de la capa clara i espero que s’assequi 24h més. El PCB es pot protegir de la corrosió mitjançant un recobriment protector. Com podeu veure a les dues darreres figures, m'agrada tenir un revestiment de color verd fosc. Aquest recobriment requereix temps més llargs per assecar-se. Vaig esperar 5 dies per evitar que hi hagués empremtes digitals al tauler mentre soldava els components.

Pas 9: afegir sòcols

Soldar els endolls

Segons el disseny, els tubs es munten al costat de coure del tauler. D'aquesta manera, el tauler pot acostar-se al recinte i beneficiar-se d'alguns blindatges addicionals contra els desagradables EMI d'alta freqüència provinents del SMPS. Però utilitzar el costat de coure del tauler per soldar components té alguns desavantatges, com ara que el coure s’afluixi del tauler. Per evitar-ho, en lloc de soldar els endolls del tub, vaig fer forats més grans on es podien prémer els endolls. La pressió d’un forat poc més petit i una mica de soldadura pels dos costats hauria de solucionar el problema. Per a això, he utilitzat les clavilles mecanitzades, sense l’estructura de plàstic, he forçat el passador metàl·lic al forat i soldat pels dos costats (al costat dels components sembla una mica de soldadura, però ajuda a mantenir el passador enganxat), tal com es mostra a les 3 primeres imatges. Les imatges 4a i 5a mostren tots els endolls i ponts instal·lats.

Soldar un altre joc de sòcols, aquesta vegada amb l’estructura de plàstic, als tubs millora la connexió a la placa i la fa més estable. Els passadors originals dels tubs són molt prims, cosa que pot provocar un mal contacte o fins i tot caure dels endolls. Soldant-los a sòcols solucionem aquest problema, ja que ara tenen un ajust ajustat. Crec que haurien d’haver vingut amb els passadors adequats, com els tubs més grans.

Pas 10: Muntatge de les juntes

Per soldar els components vaig començar amb les resistències i vaig passar a les parts més grans. Els electrolítics es solden al final, ja que són els components més alts de la placa.

Amb el tauler llest, és hora d'afegir els cables. Hi ha moltes connexions externes aquí, des de la pila de piles fins als cables de filament i alta tensió. Per als cables de senyal he utilitzat un cable blindat, que protegeix la malla de terra al costat del panell, més a prop de l'entrada.

Els cables crítics es troben al voltant de la primera etapa, que provenen de la presa d’entrada i que van al potenciòmetre de guany. Abans de poder construir-ho tot dins de la caixa, hem de provar-ho, de manera que encara tinguem accés al costat de coure de la placa per a la depuració, si cal.

Per al filtratge d'alta tensió he afegit un altre filtre RC en una placa més petita, muntada perpendicularment a la placa principal, tal com es veu a la imatge. D'aquesta manera, les connexions de terra, alta tensió i transformador són més fàcils d'accedir amb la placa muntada al recinte i es poden soldar després.

Construint el tonestack

Tot i que anava a provar el tauler fora del recinte, ja vaig construir la pila de cartrons a la caixa. D'aquesta manera, tots els potenciòmetres estan fixats i posats a terra correctament. Provar el circuit amb potenciòmetres sense connexió a terra (com a mínim l’escut exterior) pot provocar sorolls horribles. De nou, per a connexions més llargues, he utilitzat un cable blindat, connectat a terra a prop de la presa d’entrada.

Malauradament, en aquesta construcció, els potenciòmetres estan molt junts, cosa que dificulta l’ús d’una placa amb els components. En aquest cas, he utilitzat un enfocament punt a punt per a aquesta part del circuit. Un altre problema era que només tenia un potenciòmetre de 9 mm 50K estil PCB, de manera que vaig haver d’ancorar-lo als potenciòmetres veïns (estil muntatge en panell).

Ara també és un bon moment per instal·lar l’interruptor d’encesa / apagat i el LED amb la resistència de 2,7 k.

Com a resultat de dues files de potenciòmetres, vaig haver de llimar la paret interior de la tapa, tal com es mostra a la imatge, de manera que es tancés la caixa.

Pas 11: Ajust dels Trimpots

S'està ajustant el 555 SMPS

Si l'SMPS no funciona, no hi ha alta tensió i el circuit no funcionarà correctament. Per provar el SMPS, només cal que el connecteu a la presa de corrent de 9V i comproveu la lectura de tensió a la sortida. Ha d’estar al voltant dels 70V, en cas contrari s’ha d’ajustar amb el trimpot. Si el voltatge de sortida és de 9V, hi ha un problema amb la placa. Comproveu si hi ha un mosfet malament o 555. Si el trimpot no funciona, verifiqueu el circuit de retroalimentació al voltant del transistor més petit. Un avantatge d’aquest SMPS és el baix recompte de peces, de manera que és una mica més fàcil identificar qualsevol error o component defectuós.

Ajust dels trimpots de la placa principal

Durant l'etapa de proves és un bon moment per ajustar el biaix amb els trimpots. Es pot fer més tard, però si el to és a fosc o brillant, ara és més fàcil fer canvis.

El primer trimpot controla el biaix de la segona, tercera i etapa de sortida i, per tant, és el més important. Vaig ajustar aquest trimpot mesurant el biaix de la tercera etapa, el tallador fred. Si el biaix és massa alt, l’escenari quedarà completament tallat, donant una distorsió crua, freda i esponjosa. Si es fa esbiaixar més calent, l'etapa de sortida serà massa calenta, afegint una mica de distorsió de l'etapa de potència i fent que el tub s'aproximi al màxim. dissipació de plaques. En aquest cas, el costat inferior del volum mestre hauria d’estar connectat al costat negatiu de la primera etapa, de manera que el biaix sigui encara al voltant de 5,9 V. En el meu cas, sonava millor quan l’etapa de sortida funcionava a 5,7 V en lloc de 6,4 V.

Només cal mesurar el biaix a la tercera etapa (tub central de la fila posterior) i comprovar que estigui al voltant de 1,95 V.. De la mateixa manera, el tercer trimpot també s'ajusta a aprox. 1V.

Les lectures de tensió als pins 1 (placa) a 5 (filament) del tub són:

V1:

V2:

V3:

V4:

V5:

V6:

Tingueu en compte que els filaments del 5672 estan enrere que al 5678, de manera que no es poden canviar els tubs. Un altre aspecte important a tenir en compte és el fabricant de tubs. Vaig descobrir que els tubs de tung-sol sonaven millor en les primeres posicions que els tubs de raytheon. En comprovar-ho amb un oscil·loscopi, es va veure que els tubs de tung-sol tenien més guany que els tubs de raytheon que tenia.

Ara també és el moment de provar el circuit i veure com sona; si és massa pesat, suggereixo canviar el condensador de 47 nF entre la segona i la tercera etapa a 10 nF, que filtrarà alguns greus de les etapes inicials i millorarà el so. Si es fa massa prim, només cal augmentar aquest condensador a 22nF i així successivament.

Pas 12: muntatge de tot dins del recinte

Vaig començar a afegir els cargols de la placa principal. A l'interior hi vaig afegir els passadors de filferro de goma, per donar una mica de joc entre el tauler i el recinte i també per esmorteir algunes vibracions. Executant la primera etapa en mode pentode això podria ajudar si el tub es microfònic. Després vaig afegir la placa i la vaig cargolar amb les femelles, vaig connectar la pila de tonelada, vaig introduir la presa d’entrada i va soldar els cables restants.

Amb la placa principal en posició, vaig afegir el transformador de sortida, vaig ajustar la longitud dels cables i vaig inserir la presa de sortida i la presa d'alimentació.

En aquest moment vaig veure que la meva placa SMPS no cabia a la posició desitjada (a la paret lateral, amb els components perpendiculars a aquesta paret) perquè vaig afegir la presa de corrent al costat equivocat de la presa de sortida … Per solucionar-ho, vaig serrar la placa SMPS al costat d’entrada, traient l’inductor i el condensador, i va soldar la peça de nou a la placa girada 90 graus, tal com es mostra a la imatge. Vaig tornar a provar l'SMPS per veure si encara funcionava i vaig acabar connectant l'alta tensió a la placa principal, a través de la placa de filtre RC.

Pas 13: comprovació del so

Ara només cal que connecteu l'amplificador al vostre armari preferit de 8 ohms (en el meu cas, un 1x10 amb celestion greenback) i utilitzeu la font d'alimentació del pedal per jugar a nivells no ensordidors.

Per cert, si us agrada que el so del vostre amplificador es retroalimenti quan deixeu de reproduir-lo al final del so, espereu a la part central del vídeo; es retroalimenta amb força facilitat quan esteu asseguts davant de la cabina.

Accèssit al concurs de butxaca