En ultralav effektforsterker, høyforsterket rørforsterker: 13 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

For soveromsrockere som meg er det ingenting verre enn støyklager. På den annen side er det synd å ha en 50W forsterker koblet til en belastning som spreder nesten alt i varme. Derfor prøvde jeg å bygge en forsterker med høy forsterkning, basert på en berømt mesa -forsterker som brukte noen subminiatyrrør for ultra lav effekt.

Trinn 1: Oversikt, verktøy og materialer

Denne instruksen vil være strukturer som:

1. Kretsoversikt: Forsterkeren
2. Kretsoversikt: SMPS
3. Deleliste
4. Termisk overføring
5. Maskering
6. Etsing
7. Etterbehandling
8. Legger til stikkontakter
9. Montering av brettene
10. Justering av trimpots
11. Monterer alt inne i skapet
12. Sluttresultat og Soundcheck

Det er noen verktøy som kreves for å bygge denne forsterkeren:

• Håndbor, med forskjellige borekroner (hvis du vil bore PCB med en håndborer trenger du en 0,8-1 mm borekrone, som vanligvis ikke finnes i sett).
• Loddejern
• Strykejern
• Multimeter
• Slipefiler
• Tilgang til en tonerskriver
• Plastboks for etsing

Og noen materialer

• Slipepapir (200, 400, 600, 1200)
• Spraymaling (svart, klar)
• PCB Coating spray
• Etseløsning av ferriklorid
• Lodding

Trinn 2: Kretsoversikt: Forsterkeren

Subminiaturrør for batterier

Til dette prosjektet brukte jeg 5678 og 5672 rør. De ble brukt i bærbare batteriradioer, der filamentstrøm var et problem. Disse rørene krever bare 50mA for filamentene sine, noe som gjør dem langt mer effektive enn 12AX7. Dette holder strømforbruket lavt og krever mindre strømforsyning. I dette tilfellet ønsket jeg å drive dem med en 9v 1A strømforsyning, som vanlig brukt med gitarpedaler.

5678 -røret har en mu på omtrent 23, noe som gjør det til et rør med lav forsterkning i forhold til 12AX7, men kanskje med noen justeringer kan selv dette være nok. Forsterkere med høy forsterkning er kjent for å ha mye filtrering mellom trinn, der nesten størstedelen av signalet er kortsluttet til bakken. Det kan være litt luft å leke med.

5672, derimot, har en mu på 10, men ble for det meste brukt som et strømrør i høreapparater, og ble allerede brukt i noen andre subminiaturforsterkere (Murder one og Vibratone, fra Frequencycentral). Den kan produsere opptil 65mW ren … ish. Ikke vær redd med den lave watten, den er fortsatt ganske høy når den er forvrengt! Databladet spesifiserer en 20k utgangstransformator for dette røret.

Som i tidligere bygg, vil reverb -transformatoren 22921 bli brukt.

Skjevhet

En av vanskelighetene er å forspenne disse rørene uten å bruke forskjellige batterier, siden de har direkte oppvarmede katoder. Jeg ønsket ikke å gjøre dette mer komplisert, så jeg måtte bruke en fast skjevhetskonfigurasjon. Dette tillot derimot bruk av filamentene i serie, noe som reduserte det totale filamentforbruket. Med 6 rør, hver på 1,25V, kom jeg ganske nær 9V på strømforsyningen, det krevde bare en liten motstand, noe som også forbedret skjevheten i det første trinnet. Dette betyr at den totale filamentstrømmen bare er 50mA!

Ganske bra for en pedalstrømforsyning.

For at det skal fungere, har noen etapper en trimpot for å justere ønsket skjevhet. Skjevheten beregnes som forskjellen mellom spenningen på den negative siden av filamentet (f-) og rutenettet til røret. Trimpoten justerer likestrømsspenningen i rutenettet i røret, slik at de forskjellige forspenningskonfigurasjonene kan omgås og omgås av en stor kondensator som fungerer som en kort til jord for signalet.

Det tredje trinnet, for eksempel, er forspent nær avskjæringspunktet for røret ved -1,8V, oppnådd som forskjellen mellom f- (pin 3) på omtrent 3,75V og nettet, på 1,95V. Dette trinnet emulerer kaldtklippingstrinnet som finnes i forsterkere med høy forsterkning, for eksempel soldano eller dual likeretter. 12AX7 i en dobbel likeretter bruker en 39k motstand for å oppnå dette. De andre stadiene er nesten senterforspente, på omtrent 1,25V.

Trinn 3: Kretsoversikt: SMPS

Høyspenningsforsyning

Når det gjelder platespenningen, kjører disse rørene ideelt med platespenninger på 67,5V, men fungerer også med 90V eller 45V batterier. Disse batteriene var enorme! De er også vanskelige å komme forbi og dyre. Derfor valgte jeg en strømforsyning i switch mode (SMPS) i stedet. Med SMPS kan jeg øke 9V til 70V og legge til massiv filtrering før utgangstransformatoren.

Kretsen som brukes i denne instruksjonene er basert på 555 -brikken, vellykket brukt i tidligere bygg.

Trinn 4: Deleliste

Her har du en oppsummering av de nødvendige delene:

Hovedkort

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 Lineær 9 mmC8 22nF / 100V _ R8 100k_MID 50k Lineær 9 mm C9 10uF / 100V _ R9 220k_BASS 250k Lineær 9 mmC10 100nF / 100V _ R10 470k_GAIN 250k Log / Audio 9 mmC11 22nF / 100V _ R11 80k_ NÆRVÆR 100k Lineær 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 trimpotC15 680pF/50V _ R15 220k_B4 50k trimpotC16 2.2nF/50V _ R16 100k_SW1 mikro DPDTC17 30pF/50V _ R17 80k_J1 6,35 mm Mono jackC18 220u F / 16V _ R18 50k_J2 DC JackC19 220uF / 16V _ R19 470k_J3 6,35 mm Mono-svitsjet 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 15 k 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 -motstand, juster for lysstyrke) C30 22nF/100V _ R30 1.5k

Spesiell oppmerksomhet til kondensatorens spenning. Høyspenningskretsen krever 100V kondensatorer, signalbanen etter koblingskondensatorene kan bruke lavere verdier, i dette tilfellet brukte jeg 50V eller 100V siden filmkondensatorene har samme pinneavstand. Filamentene må kobles fra, men siden den høyeste spenningen på filamentene er 9V er en 16V eletrolytisk kondensator på den sikre siden og langt mindre enn en 100V. Motstander kan være av 1/4W -typen.

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_1 VR2_ R1 400 U250 R250 R1504 UR1504 UR1

Vær oppmerksom på koblingsdioden! Den må være av den ultra raske typen, ellers fungerer den ikke. For SMPS er det også ønskelig med lave ESR -kondensatorer. I tilfelle en vanlig 4.7uF/250V kondensator brukes, hjelper en ekstra keramisk kondensator på 100nF parallelt med å omgå høyfrekvente koblinger.

Dette er de enklere delene å finne og kan fås fra hvilken som helst elektronisk delebutikk. Nå er de vanskelige delene:

OT 3.5W, 22k: 8ohm transformator (022921 eller 125A25B) Banzai, Tubesandmore

L1 100uH/3A induktor Ebay, bare ikke kjøp den toroidformede. Du finner den også på Mouser/Digikey/Farnell.

Ikke glem å kjøpe:

• Et kobberbelagt brett, 10x10 mm vil gjøre for begge platene
• 2x 40 -pins sip -kontakter for rørene
• Et kabinett fra 1590B
• Noen 3 mm skruer og muttere
• Gummiføtter
• 5 mm gummitrådhylser
• Seks 10 mm knotter

Trinn 5: Termisk overføring

For å forberede PCB og kabinettet bruker jeg en prosess basert på toneroverføring. Toneren beskytter overflaten mot etseren, og som et resultat etter etsebadet har vi PCB med kobberspor eller et vakkert kabinett. Prosessen med å overføre toneren og forberede etsning består av:

• Skriv ut oppsettet/bildet med en tonerskriver med glanset papir.
• Slip overflaten av kabinettet og kobberplaten med slipepapir med grus 200 til 400.
• Fest det trykte bildet til PCB/kabinettet ved hjelp av tape.
• Påfør varme og trykk med klærjernet i ca 10 minutter. Gjør litt ekstra bevegelse med spissen av strykejernet i kantene, det er de vanskelige stedene der toneren ikke fester seg.
• Når papiret ser gulaktig ut, legg det i en plastbeholder fylt med vann for å kjøle det ned, og la vannet trekke inn i papiret.
• Fjern papiret forsiktig. Det er bedre når det løsner i lag, i stedet for å fjerne alt i et enkelt forsøk.

Drillmalen hjelper deg med å identifisere plasseringen av komponentene, du trenger bare å legge til din egen kunst, og du er i gang.

Trinn 6: Maskering

For kabinettet, masker større områder med neglelakk. Siden reaksjonen med aluminium er mye sterkere enn med kobber, kan det være litt grop i større områder.

Å gi en ekstra beskyttelse garanterer at det ikke vil være merker for å ødelegge kabinettet.

Trinn 7: Etsing

For etseprosessen liker jeg å bruke en plastbeholder med etsemiddel og en med vann for å skylle mellom trinnene.

Først noen sikkerhetstips:

• bruk gummihansker for å beskytte hendene
• arbeid på en ikke-metallisk overflate
• Bruk et godt ventilert rom og unngå å puste de resulterende røykene
• Bruk litt papir for å beskytte arbeidsbenken mot mulig søl

Her viser jeg bare etsing av kabinettet, men PCB ble etset i samme løsning. Den eneste forskjellen er at jeg bare ventet på PCB i omtrent en time til alt ubeskyttet kobber var borte. Med aluminium må det være litt ekstra forsiktighet, siden vi bare vil etse utsiden av esken.

For kabinettet rister jeg esken i etseblandingen i omtrent 30 sekunder, til den blir varm på grunn av reaksjonen og skyll den i vannet. Jeg gjentar dette trinnet ytterligere 20 ganger, eller til etsen er omtrent 0,5 mm dyp.

Når etsen er dypt nok, vask kabinettet med vann og såpe for å skylle av alt gjenværende etsemiddel. Slå av toneren og neglelakken med esken rengjort. Til neglelakken kan du spare litt slipepapir ved å bruke aceton, men husk å holde rommet godt ventilert!

Trinn 8: Etterbehandling

I dette trinnet brukte jeg slipepapiret på 400 grus for å oppnå en ren overflate, som på det tredje bildet. Dette er rent nok for boretrinnet. Jeg boret alle hullene i forskjellige størrelser, og brukte filene til å lage hullene til rørene. PCB må også bores, jeg har en 0,8 mm borekron for komponentene og 1-1,4 mm for trådhullene. I denne konstruksjonen brukte jeg også en 1,3 mm bor for rørstikkene.

Etter at boringen og arkiveringen er ferdig, gir jeg esken et svart strøk med spraymaling og lar den tørke i 24 timer. Det vil gi en bedre motsetning mellom etsen og kabinettet. Åpenbart er det neste trinnet å slipe det av. Denne gangen går jeg fra 400 til det fineste gruset. Jeg bytter sandpapir når en korn fjernet linjene i den forrige. Sliping i forskjellige retninger gjør det lettere å identifisere når alle de forrige merkene er borte. Med kabinettet skinnende påfører jeg 3 lag med det klare belegget og venter til det tørker i ytterligere 24 timer. PCB kan beskyttes mot korrosjon ved å bruke et beskyttende belegg. Som du kan se i de to siste figurene liker jeg å ha et mørkegrønt belegg. Dette belegget krever lengre tørketid. Jeg ventet 5 dager for å unngå å ha fingeravtrykk på brettet mens jeg loddet komponentene.

Trinn 9: Legge til stikkontakter

Lodding av stikkontakter

I henhold til oppsettet er rørene montert på kobbersiden av brettet. På denne måten kan styret komme nærmere kabinettet og tjene på ekstra skjerming mot ekkel høyfrekvent EMI som kommer fra SMPS. Men å bruke kobbersiden av brettet til å lodde komponenter har noen ulemper, for eksempel at kobberet løsner fra brettet. For å unngå dette, i stedet for å lodde rørhylsene, laget jeg større hull der sokklene kunne presses inn. Trykket fra et litt mindre hull og litt loddetinn på begge sider burde løse problemet. Til dette brukte jeg pinnestikkene i maskinert stil, uten plastkonstruksjon, tvang metallpinnen i hullet og loddet på begge sider (på komponentsiden ser det ut som en klatt loddetinn, men det hjelper å holde pinnen fast), som vist på de tre første bildene. Det fjerde og femte bildet viser alle stikkontakter og gensere som er installert.

Lodding av et annet sett med stikkontakter, denne gangen med plaststrukturen, til rørene forbedrer forbindelsen til brettet og gjør det mer stabilt. De originale pinnene på rørene er veldig tynne, noe som kan føre til dårlig kontakt eller til og med falle av stikkontaktene. Ved å lodde dem til stikkontakter løser vi dette problemet, siden de nå har en tett passform. Jeg tror de burde ha kommet med riktige pinner i utgangspunktet, som de større rørene!

Trinn 10: Montering av brettene

For å lodde komponentene begynte jeg med motstandene, og flyttet til de større delene. Elektrolytten er loddet på slutten, siden de er de høyeste komponentene på brettet.

Med brettet klart er det på tide å legge til ledningene. Det er mange eksterne tilkoblinger her, fra tonestack til høyspennings- og filamentkabler. For signaltrådene brukte jeg skjermet kabel, som skjermet bakkenettet på panelsiden, nærmere inngangen.

Kritiske ledninger er rundt det første stadiet, som kommer fra inngangskontakten, og går til forsterkningspotensiometeret. Før vi kan bygge alt inne i esken, må vi teste det, slik at vi fortsatt har tilgang til kobbersiden av brettet for noen feilsøking, hvis det er nødvendig.

For høyspenningsfiltrering la jeg til et annet RC -filter i et mindre brett, montert vinkelrett på hovedkortet, som vist på bildet. På denne måten er det lettere å få tilgang til bakken, høyspenning og transformatorforbindelser med brettet montert på kabinettet og kan loddes etterpå.

Bygger tonestack

Selv om jeg skulle teste brettet utenfor kabinettet, bygde jeg allerede tonestakken i esken. På denne måten er alle potensiometrene fikset og riktig jordet. Testing av kretsen med ujordede potensiometre (i det minste utsiden) kan resultere i fryktelige lyder. Igjen, for lengre tilkoblinger brukte jeg en skjermet kabel, jordet nær inngangskontakten.

Dessverre i denne konstruksjonen er potensiometrene veldig tett sammen, noe som gjør det vanskelig å bruke et brett med komponentene. I dette tilfellet brukte jeg en punkt-til-punkt-tilnærming for denne delen av kretsen. Et annet problem var at jeg bare hadde et PCB -format på 9 mm 50K potensiometer, slik at jeg måtte forankre det til potensiometrene ved siden av (panelmontert stil).

Nå er det også en god tid å installere av/på -bryteren og LED -en med 2,7 k motstand.

Som et resultat av to rader med potensiometre måtte jeg arkivere innsiden av lokket, som vist på bildet, slik at esken skulle lukke.

Trinn 11: Justere Trimpots

Justering av 555 SMPS

Hvis SMPS ikke fungerer, er det ingen høyspenning, og kretsen fungerer ikke som den skal. For å teste SMPS bare koble den til 9V strømkontakten og sjekk spenningsavlesningen ved utgangen. Den skal være rundt 70V, ellers må den justeres med trimpoten. Hvis utgangsspenningen er 9V er det et problem med kortet. Se etter en dårlig mosfet eller 555. Hvis trimpoten ikke fungerer, må du kontrollere tilbakemeldingskretsen rundt den mindre transistoren. En fordel med denne SMPS er det lave antallet deler, så det er litt lettere å identifisere eventuelle feil eller defekte komponenter.

Justere hovedkortet trimpots

Under testfasen er det et godt tidspunkt å justere skjevheten med trimpots. Det kan gjøres senere, men hvis tonen er for mørk eller for lys, er det lettere å gjøre endringer nå.

Den første trimpoten styrer skjevheten til andre, tredje og utgangstrinn og er derfor den viktigste. Jeg justerte denne trimpoten ved å måle skjevheten til det tredje trinnet, den kalde klipperen. Hvis skjevheten er for høy vil scenen være helt i cut-off, noe som gir en rå, kald, svampete forvrengning. Hvis det er forspent varmere, vil utgangstrinnet være for varmt, legge til en viss effektforvrengning og kjøre røret nærmere maks. tappespredning. I dette tilfellet bør undersiden av mastervolumet kobles til den negative siden av det første trinnet, slik at forspenningen fortsatt er rundt 5,9V. I mitt tilfelle hørtes det bedre ut når utgangstrinnet kjørte på 5,7V i stedet for 6,4V.

Bare mål forspenningen på det tredje trinnet (midtre røret på bakre rad) og bekreft at det er rundt 1,95V. Den andre trimpoten må bare justeres etter smak, eller nesten senter forspent til 1,2V (målt mellom pinner 3 og 4). Tilsvarende er også den tredje trimpoten justert til ca. 1V.

Spenningsavlesningene ved rørets pinner 1 (plate) til 5 (filament) er:

V1:

V2:

V3:

V4:

V5:

V6:

Vær oppmerksom på at filamentene i 5672 er bakover enn i 5678, slik at rørene ikke kan byttes. Et annet viktig aspekt å vurdere er rørprodusenten. Jeg fant ut at tung-sol-rørene hørtes bedre ut i de første posisjonene enn raytheon-rørene. Ved å kontrollere det med et oscilloskop var det synlig at tung-sol-rørene hadde mer forsterkning enn raytheon-rørene jeg hadde.

Nå er det også på tide å teste kretsen og se hvordan den høres ut. Hvis den er for bass tung, foreslår jeg at du endrer 47nF kondensatoren mellom andre og tredje trinn til 10nF, som filtrerer litt bass ut fra de innledende stadiene og forbedrer lyden. Hvis den ble for tynn, er det bare å øke denne kondensatoren til 22nF og så videre.

Trinn 12: Montering av alt inne i kabinettet

Jeg begynte å legge til skruene til hovedkortet. På innsiden la jeg til gummitrådene, for å gi litt klaring mellom brett og kabinett og for å dempe litt vibrasjon. Ved å kjøre det første trinnet i pentodemodus kan dette hjelpe hvis røret blir mikrofonisk. Deretter la jeg til brettet og skrudde det ned med mutrene, koblet til tonestacken, satte inn inngangskontakten og loddet de gjenværende ledningene.

Med hovedkortet i posisjon la jeg til utgangstransformatoren, justerte lengden på ledningene og satte inn utgangskontakten og strømkontakten.

På dette tidspunktet så jeg at SMPS -kortet mitt ikke ville passe i ønsket posisjon (ved sideveggen, med komponentene vinkelrett på denne veggen) fordi jeg la til strømkontakten på feil side av utgangskontakten … For å fikse dette så jeg SMPS -kortet på inngangssiden, fjerner induktoren og kondensatoren, og loddet stykket tilbake til brettet rotert 90 grader, som vist på bildet. Jeg testet SMPS igjen for å se om det fortsatt fungerte, og avsluttet med å koble høyspenningen til hovedkortet, gjennom RC -filterkortet.

Trinn 13: Soundcheck

Nå er det bare å koble forsterkeren til ditt favoritt 8 ohm kabinett (i mitt tilfelle en 1x10 med en celestion greenback) og bruke pedalstrømforsyningen til å spille på ikke-øredøvende nivåer!

Forresten, hvis du liker lyden av forsterkeren din når du slutter å spille på slutten av en lyd, vent på den midterste delen av videoen, den gir ganske enkelt tilbakemelding når du sitter foran førerhuset.

Andre pris i Pocket Sized Contest