Cevni ojačevalnik z zelo nizko močjo, z velikim ojačanjem: 13 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Za rockerje v spalnici, kot sem jaz, ni nič hujšega od pritožb glede hrupa. Po drugi strani pa je škoda, če je 50W ojačevalnik priklopljen na obremenitev, ki pri toploti odvaja skoraj vse. Zato sem poskušal zgraditi predojačevalnik z visokim ojačanjem, ki temelji na znanem ojačevalniku mesa z uporabo nekaterih subminiaturnih cevi za ultra nizko moč.

1. korak: Pregled, orodja in materiali

Ta navodila bodo sestavljena kot:

1. Pregled vezja: Ojačevalnik
2. Pregled vezja: SMPS
3. Seznam delov
4. Toplotni prenos
5. Maskiranje
6. Jedkanje
7. Dokončanje
8. Dodajanje vtičnic
9. Sestavljanje plošč
10. Prilagajanje trimpotov
11. Namestitev vsega v ohišje
12. Končni rezultat in Soundcheck

Za izdelavo tega ojačevalnika je potrebno nekaj orodij:

• Ročni vrtalnik z različnimi svedri (če želite PCB vrtati z ročnim svedrom, potrebujete sveder 0,8-1 mm, ki ga običajno ne najdete v kompletih).
• Spajkalnik
• Likalnik za oblačila
• Multimeter
• Brušenje datotek
• Dostop do tiskalnika za toner
• Plastična škatla za jedkanje

In nekaj materialov

• Brusni papir (200, 400, 600, 1200)
• Razpršilna barva (črna, prozorna)
• PCB premaz v spreju
• Raztopina za jedkanje železovega klorida
• Spajkanje

2. korak: Pregled vezja: ojačevalnik

Subminiaturne cevi za baterije

Za ta projekt sem uporabil cevi 5678 in 5672. Uporabljali so jih v prenosnih radijskih postajah, kjer je bil problem tok z žarilno nitko. Te cevi potrebujejo le 50 mA za svoje nitke, zaradi česar so učinkovitejše od 12AX7. To ohranja nizko porabo toka, kar zahteva manjši napajalnik. V tem primeru sem jih želel napajati z 9v 1A napajalnikom, kot se običajno uporablja pri kitarskih stopalkah.

Cev 5678 ima mu približno 23, zaradi česar je cev z nizkim dobičkom v primerjavi z 12AX7, vendar bi morda z nekaj prilagoditvami tudi to lahko bilo dovolj. Znano je, da imajo ojačevalniki z visokim ojačanjem veliko filtriranja med stopnjami, kjer je skoraj večina signala kratka na maso. Morda bo nekaj zraka za igro.

5672 pa ima mu 10, vendar je bil večinoma uporabljen kot napajalna cev v napravah za slušne aparate in je bil že uporabljen v nekaterih drugih subminiaturnih ojačevalnikih (Murder one in Vibratone, iz Frequencycentral). Lahko proizvede do 65mW čistega … Naj vas ne prestraši nizka moč, pri popačenju je še vedno precej glasno! Podatkovni list določa 20k izhodni transformator za to cev.

Kot v prejšnjih različicah bo uporabljen reverbni transformator 22921.

Pristranskost

Ena od težav je pristranskost teh cevi brez uporabe različnih baterij, saj imajo neposredno ogrevane katode. Tega nisem želel komplicirati, zato sem moral uporabiti konfiguracijo s fiksno pristranskostjo. To pa je omogočilo zaporedno uporabo filamentov in zmanjšalo skupno porabo filamentov. S 6 cevmi, od katerih je vsaka spustila 1,25 V, sem se precej približal 9V napajalnika, potreben je bil le majhen upor, ki je prav tako izboljšal pristranskost prve stopnje. To pomeni, da je skupni tok žarilne nitke le 50 mA!

Zelo dobro za napajanje pedala.

Da bi delovalo, imajo nekatere stopnje trimpot za prilagoditev želene pristranskosti. Pristranskost se izračuna kot razlika med napetostjo na negativni strani žarilne nitke (f-) in mrežo cevi. Trimpot prilagaja enosmerno napetost na mreži cevi, kar omogoča različne konfiguracije pristranskosti in ga obide velik kondenzator, ki deluje kot kratek na ozemljitev signala.

Tretja stopnja je na primer pristranska blizu mejne točke cevi pri -1,8 V, dosežena kot razlika med f- (pin 3) pri približno 3,75 V in omrežjem pri 1,95 V. Ta stopnja posnema stopnjo hladnega izrezovanja, ki jo najdemo v ojačevalnikih z visokim ojačanjem, kot sta soldano ali dvojni usmernik. 12AX7 v dvojnem usmerniku za to uporablja upor 39k. Druge stopnje so skoraj sredinsko pristranske, pri približno 1,25 V.

3. korak: Pregled vezja: SMPS

Visokonapetostno napajanje

Kar zadeva napetost plošč, te cevi delujejo idealno z napetostmi plošč pri 67,5 V, delujejo pa tudi z baterijami 90V ali 45V. Te baterije so bile ogromne! Težko jih je dobiti in so drage. Zato sem se raje odločil za napajalnik s preklopnim načinom (SMPS). S SMPS lahko povečam 9V na 70V in dodam nekaj masivnega filtriranja pred izhodnim transformatorjem.

Vezje, uporabljeno v teh navodilih, temelji na čipu 555, ki se je uspešno uporabljal v prejšnjih gradnjah.

4. korak: Seznam delov

Tukaj imate povzetek potrebnih delov:

Matična plošča

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 1NO / 100V _ R6 470k_V6 5672C7 10uF / 100V _ R7 22k_TREBBLE 250K Linearni 9 mmC8 22nF / 100V _ R8 100k_MID 50k Linearni 9 mm C9 10uF / 100V _ R9 220k_BASS 250K Linearni 9 mmC10 100nF / 100V _ R10 470k_GAIN 250K Prijavi / avdio 9 mmC11 22nF / 100V _ R11 80k_ PRISOTNOSTI 100k Linearni 9 mm C12 470pF / 50V _ R12 100k_VOLUME 1M Prijavi / avdio 9 mmC13 10nF / 50V _ R13 15k_B1 10k trimpotC14 22nF / 50V _ R14 330k_B2 50k trimpot C15 680pF/50V _ R15 220k_B4 50k trimpot C16 2.2nF/50V _ R16 100k_SW1 mikro DPDTC17 30pF/50V _ R17 80k_J1 6,35 mm Mono vtičnica C18 220u F / 16V _ R18 50k_J2 DC JackC19 220uF / 16V _ R19 470k_J3 6,35 mm mono-zamenjan 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 (LED upor, prilagodite svetlost) C30 22nF/100V _ R30 1.5k

Posebna pozornost je namenjena napetosti kondenzatorja. Visokonapetostno vezje zahteva 100V kondenzatorje, pot signala po sklopnih kondenzatorjih lahko uporablja nižje vrednosti, v tem primeru sem uporabil 50V ali 100V, saj imajo filmski kondenzatorji enak razmik med zatiči. Žice je treba ločiti, a ker je najvišja napetost na nitkah 9V, je 16V elektrolitski kondenzator na varni strani in precej manjši od 100V. Upori so lahko tipa 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

Pozor na preklopno diodo! Mora biti ultra hitrega tipa, sicer ne bo delovalo. Za SMPS so zaželeni tudi nizki kondenzatorji ESR. V primeru uporabe običajnega kondenzatorja 4.7uF/250V dodatni vzporedni keramični kondenzator 100nF pomaga obiti visokofrekvenčno preklapljanje.

Te dele je lažje najti in jih je mogoče kupiti v kateri koli trgovini z elektronskimi deli. Zdaj so zapleteni deli:

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

L1 100uH/3A induktor Ebay, samo ne kupujte toroidne oblike. Najdete ga tudi na Mouser/Digikey/Farnell.

Ne pozabite kupiti:

• Za obe plošči bo primerna bakreno obložena plošča 10x10 mm
• 2x 40 -polne vtičnice za cevi
• Ohišje 1590B
• Nekaj 3 mm vijakov in matic
• Gumijaste noge
• 5 mm gumijasti vložki
• Šest gumbov po 10 mm

5. korak: Toplotni prenos

Za pripravo tiskanega vezja in ohišja uporabljam postopek, ki temelji na prenosu tonerja. Toner ščiti površino pred jedkanjem, posledično pa imamo po jedkanju kopel tiskano vezje z bakrenimi stezami ali čudovitim ohišjem. Postopek prenosa tonerja in priprave na jedkanje je sestavljen iz:

• Natisnite postavitev/sliko s tiskalnikom za toner s sijajnim papirjem.
• Površino ohišja in bakrene plošče obrusite z brusnim papirjem zrnatosti 200 do 400.
• Natisnjeno sliko pritrdite na tiskano vezje/ohišje s trakom.
• Z likalnikom za oblačila segrevajte in pritiskajte približno 10 minut. Naredite nekaj dodatnega gibanja s konico likalnika na robovih, to so zapletena mesta, kjer se toner ne bo držal.
• Ko je papir videti rumenkast, ga vrzite v plastično posodo, napolnjeno z vodo, da se ohladi, in pustite, da se voda vpije v papir.
• Pazljivo odstranite papir. Bolje je, če se odlepi v plasteh, namesto da odstranite vse v enem samem poskusu.

Predloga vrtanja pomaga prepoznati pozicioniranje komponent, samo dodati morate svojo umetnino in dobro je.

6. korak: Maskiranje

Za ohišje maskirajte večja območja z lakom za nohte. Ker je reakcija z aluminijem veliko močnejša kot z bakrom, bi lahko na večjih površinah prišlo do koščic.

Zagotavljanje dodatne zaščite jamči, da ohišja ne bodo uničena.

7. korak: jedkanje

Za postopek jedkanja najraje uporabim plastično posodo z jedkancem in eno z vodo za izpiranje med koraki.

Najprej nekaj varnostnih nasvetov:

• za zaščito rok uporabite gumijaste rokavice
• delo na nekovinski površini
• Uporabite dobro prezračeno sobo in se izogibajte vdihavanju nastalih hlapov
• Uporabite nekaj papirja, da svojo delovno mizo zaščitite pred možnim razlitjem

Tukaj prikazujem samo jedkanje ohišja, toda tiskano vezje je bilo jedkano v isti raztopini. Edina razlika je v tem, da sem na tiskano vezje čakal približno eno uro, da je izginil ves nezaščiteni baker. Pri aluminiju mora biti nekaj dodatne nege, saj želimo samo jedkati zunanjost škatle.

Za ohišje stresam škatlo v jedkani mešanici približno 30 sekund, dokler se zaradi reakcije ne segreje in jo sperem v vodi. Ta korak ponovim še 20 -krat ali dokler jedkanje ni globoko približno 0,5 mm.

Ko je jedkanje dovolj globoko, ohišje operite z vodo in milom, da sperite ves preostali jedkanik. Z očiščeno škatlo odstranite toner in lak za nohte. Za lak za nohte lahko z acetonom prihranite nekaj brusnega papirja, vendar ne pozabite dobro prezračevati prostora!

8. korak: Dokončanje

V tem koraku sem uporabil brusilni papir zrnatosti 400, da bi dosegel čisto površino, kot na tretji sliki. To je dovolj čisto za korak vrtanja. Izvrtal sem vse luknje različnih velikosti in z datotekami naredil luknje za vtičnice cevi. Prav tako je treba izvrtati PCB, jaz 0,8 mm sveder za komponente in 1-1,4 mm za luknje za žice. Pri tej konstrukciji sem uporabil tudi 1,3 -milimetrski vrtalnik za vtičnice za cevi.

Po vrtanju in vložitvi dajem škatli črno plast brizgalne barve in pustim, da se posuši 24 ur. To bo dalo boljšo omejitev med jedkanjem in ohišjem. Očitno je, da je naslednji korak, da ga obrusimo. Tokrat grem od 400 do najboljšega zrna. Brusni papir zamenjam, ko je ena pesek odstranila črte prejšnjega. Brušenje v različnih smereh olajša prepoznavanje, ko so izginile vse prejšnje oznake. S svetlečim ohišjem nanesem 3 plasti prozornega premaza in počakam, da se posuši še 24 ur. PCB je mogoče zaščititi pred korozijo z uporabo zaščitnega premaza. Kot lahko vidite na zadnjih dveh slikah, imam rad temno zeleno prevleko. Ta premaz potrebuje dlje časa, da se posuši. Čakal sem 5 dni, da med spajkanjem komponent ne bi imeli odtisov prstov na plošči.

9. korak: Dodajanje vtičnic

Spajkanje vtičnic

Glede na postavitev so cevi nameščene na bakreni strani plošče. Na ta način se lahko plošča približa ohišju in izkoristi nekaj dodatne zaščite pred neprijetnimi visokofrekvenčnimi EMI, ki prihajajo iz SMPS. Toda uporaba bakrene strani plošče za spajkanje komponent ima nekatere pomanjkljivosti, na primer, da se baker ohlapi na plošči. Da bi se temu izognili, sem namesto spajkanja vtičnic za cevi naredil večje luknje, kamor bi lahko vtaknili vtičnice. Tlak majhne manjše luknje in nekaj spajkanja na obeh straneh bi moral rešiti težavo. Za to sem uporabil strojno oblikovane vtičnice, brez plastične konstrukcije, prisilil kovinski zatič v luknjo in ga spajkal na obeh straneh (na strani sestavnih delov je videti kot madež spajkanja, vendar pomaga ohraniti zatič), kot je prikazano na prvih treh slikah. Na 4. in 5. sliki so prikazane vse vtičnice in mostički.

Spajkanje drugega kompleta vtičnic, tokrat s plastično konstrukcijo, na cevi izboljša povezavo s ploščo in jo naredi bolj stabilno. Prvotni zatiči cevi so zelo tanki, kar lahko povzroči slab stik ali celo padanje z vtičnic. S spajkanjem na vtičnice rešimo to težavo, saj se zdaj tesno prilegajo. Mislim, da bi morali priti z ustreznimi zatiči, kot večje cevi!

10. korak: Sestavljanje odborov

Za spajkanje komponent sem začel z upori in se preselil na večje dele. Elektroliti so na koncu spajkani, saj so najvišje komponente na plošči.

Ko je plošča pripravljena, je čas, da dodate žice. Tu je veliko zunanjih povezav, od zvočnika do visokonapetostnih kablov in žic z žarilno nitko. Za signalne žice sem uporabil oklopljen kabel, ki ščiti ozemljitveno mrežo na strani plošče, bližje vhodu.

Kritične žice so okoli prve stopnje, ki prihajajo iz vhodnega priključka in gredo do potenciometra ojačanja. Preden lahko sestavimo vse v škatli, jo moramo preizkusiti, tako da imamo še vedno dostop do bakrene strani plošče za nekaj odpravljanja napak, če je to potrebno.

Za visokonapetostno filtriranje sem v manjši plošči dodal še en RC filter, nameščen pravokotno na glavno ploščo, kot je prikazano na sliki. Tako so ozemljitvene, visokonapetostne in transformatorske povezave lažje dostopne, če je plošča pritrjena na ohišje, nato pa jih je mogoče spajkati.

Ustvarjanje zvoka

Čeprav sem nameraval preizkusiti ploščo zunaj ohišja, sem v škatlo že vgradil tonski sklop. Na ta način so vsi potenciometri pritrjeni in ustrezno ozemljeni. Testiranje vezja z neozemljenimi potenciometri (vsaj zunanji ščit) lahko povzroči grozljive hrupe. Tudi pri daljših povezavah sem uporabil oklopljen kabel, ozemljen blizu vhodnega priključka.

Na žalost so potenciometri v tej konstrukciji zelo blizu, kar otežuje uporabo plošče s sestavnimi deli. V tem primeru sem za ta del vezja uporabil pristop od točke do točke. Druga težava je bila, da sem imel samo 9 mm 50K potenciometer iz PCB -ja, zato sem ga moral pritrditi na sosednje potenciometre (slog montaže na ploščo).

Zdaj je tudi pravi čas za namestitev stikala za vklop/izklop in LED z uporom 2.7k.

Zaradi dveh vrst potenciometrov sem moral vpihati notranjo steno pokrova, kot je prikazano na sliki, da se škatla zapre.

11. korak: Prilagajanje trimpotov

Prilagajanje 555 SMPS

Če SMPS ne deluje, ni visoke napetosti in vezje ne bo delovalo pravilno. Če želite preizkusiti SMPS, ga preprosto priključite na vtičnico 9V in preverite odčitavanje napetosti na izhodu. Moral bi biti okoli 70V, sicer ga je treba prilagoditi s trimpotom. Če je izhodna napetost 9V, je problem s ploščo. Preverite, ali je mosfet slab ali 555. Če trimpot ne deluje, preverite povratni krog okoli manjšega tranzistorja. Prednost tega SMPS je majhno število delov, zato je lažje prepoznati morebitne napake ali okvarjene komponente.

Prilagajanje trimpotov matične plošče

Med fazo testiranja je pravi čas za prilagoditev pristranskosti s trimpoti. To lahko storite pozneje, če pa je ton temen ali svetel, je zdaj lažje spremeniti.

Prvi trimpot nadzoruje pristranskost druge, tretje in izhodne stopnje in je zato najpomembnejši. Ta trimpot sem prilagodil z merjenjem pristranskosti tretje stopnje, hladne škarje. Če je pristranskost previsoka, bo stopnja popolnoma odrezana, kar daje surovo, hladno, gobasto popačenje. Če je pristransko vroče, bo izhodna stopnja prevroča, kar bo dodalo nekaj popačenja stopnje moči in vodilo cev bližje maks. odvajanje plošče. V tem primeru je treba spodnjo stran glavne glasnosti povezati z negativno stranjo prve stopnje, tako da je pristranskost še vedno okoli 5,9 V. V mojem primeru je bolje zvenelo, ko je izhodna stopnja delovala pri 5.7V namesto 6.4V.

Samo izmerite pristranskost na tretji stopnji (srednja cev v zadnji vrsti) in preverite, ali je okoli 1,95 V. Drugi trimpot je treba prilagoditi po okusu ali skoraj na sredini pristransko pri 1,2 V (merjeno med zatiči 3 in 4). Podobno je tudi tretji trimpot nastavljen na pribl. 1V.

Odčitki napetosti na zatičih cevi 1 (plošča) do 5 (filament) so:

V1:

V2:

V3:

V4:

V5:

V6:

Upoštevajte, da so filamenti v 5672 obrnjeni nazaj kot v 5678, tako da cevi ni mogoče zamenjati. Drug pomemben vidik, ki ga je treba upoštevati, je proizvajalec cevi. Ugotovil sem, da so tung-sol cevi na prvih položajih zvenele bolje kot cevi Raytheon. Ko sem ga preveril z osciloskopom, je bilo vidno, da imajo tung-sol cevi večji dobiček kot Raytheon cevi, ki sem jih imel.

Zdaj je tudi čas, da preizkusimo vezje in vidimo, kako se sliši. Če je bas preveč močan, predlagam, da kondenzator 47nF zamenjate med drugo in tretjo stopnjo na 10nF, kar bo iz začetnih stopenj odstranilo nekaj nizkih tonov in izboljšalo zvok. Če je postal preveč tanek, samo povečajte ta kondenzator na 22 nF in tako naprej.

Korak: Namestitev vsega v ohišje

Začel sem dodajati vijake za matično ploščo. Na notranji strani sem dodal gumijaste vložke, ki so dali malo prostora med desko in ohišjem ter tudi ublažili nekaj vibracij. Če bi prvo stopnjo izvedli v načinu pentode, bi to lahko pomagalo, če cev postane mikrofonična. Nato sem dodal ploščo in jo privil z maticami, povezal zvočni signal, vstavil vhodni priključek in spajkal preostale žice.

Ko je matična plošča v položaju, sem dodal izhodni transformator, nastavil dolžino žic in vstavil izhodno vtičnico in vtičnico.

Na tej točki sem videl, da se moja plošča SMPS ne bo prilegala v želeni položaj (na stranski steni, s komponentami, pravokotnimi na to steno), ker sem dodal vtičnico na napačni strani izhodne vtičnice … Da bi to popravil, sem žagal ploščo SMPS na vhodni strani, odstranite induktor in kondenzator ter kos spajkajte nazaj na ploščo, obrnjeno za 90 stopinj, kot je prikazano na sliki. Ponovno sem preizkusil SMPS, da vidim, ali še vedno deluje, in zaključil s priključitvijo visoke napetosti na glavno ploščo prek plošče RC filtra.

13. korak: Preverjanje zvoka

Zdaj samo priklopite ojačevalnik na vašo najljubšo 8 ohmsko omarico (v mojem primeru 1x10 s celestion greenconom) in uporabite napajanje pedala za predvajanje na oglušujočih nivojih!

Mimogrede, če vam je všeč zvok povratnega signala vašega ojačevalnika, ko prenehate predvajati na koncu zvoka, počakajte na srednji del videoposnetka, kar se zlahka odzove, ko sedite pred kabino.

Druga nagrada na žepnem tekmovanju