En ultralåg effektförstärkare med hög förstärkningsrör: 13 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

För sovrumsrockare som jag finns det inget värre än bullerklagomål. Å andra sidan är det synd att ha en 50W förstärkare ansluten till en belastning som tappar nästan allt i värme. Därför försökte jag bygga en förstärkare med hög förstärkning, baserad på en berömd mesa -förstärkare med några subminiatyrrör för extremt låg effekt.

Steg 1: Översikt, verktyg och material

Dessa instruktioner kommer att vara strukturer som:

1. Kretsöversikt: Förstärkaren
2. Kretsöversikt: SMPS
3. Reservdelar
4. Värmeöverföring
5. Maskering
6. Etsning
7. Efterbehandling
8. Lägga till uttag
9. Montering av brädorna
10. Justering av trimpots
11. Montera allt inuti höljet
12. Slutresultat och Soundcheck

Det krävs några verktyg för att bygga denna förstärkare:

• Handborr, med olika borrar (om du vill borra kretskortet med en handborr behöver du en 0,8-1 mm borr, som normalt inte finns i satser).
• Lödkolv
• Strykjärn
• Multimeter
• Slipa filer
• Tillgång till en tonerskrivare
• Plastlåda för etsning

Och lite material

• Slippapper (200, 400, 600, 1200)
• Sprayfärg (svart, klar)
• PCB -beläggningsspray
• Etslösning av järnklorid
• Löda

Steg 2: Kretsöversikt: förstärkaren

Subminiatyrrör för batterier

För detta projekt använde jag 5678 och 5672 rör. De användes i bärbara batterieradioer, där filamentström var ett problem. Dessa rör kräver bara 50mA för sina trådar, vilket gör dem mycket effektivare än 12AX7. Detta håller strömförbrukningen låg och kräver en mindre strömförsörjning. I det här fallet ville jag driva dem med en 9v 1A strömförsörjning, som vanligt används med gitarrpedaler.

5678 -röret har en mu på ungefär 23, vilket gör det till ett rör med låg förstärkning i jämförelse med 12AX7, men kanske med några justeringar kan även detta vara tillräckligt. Högförstärkare är kända för att ha mycket filtrering mellan steg, där nästan majoriteten av signalen är kortsluten till jord. Det kan finnas lite luft att leka med.

5672, å andra sidan, har en mu på 10, men användes mestadels som ett kraftrör i hörapparater och användes redan i några andra subminiatyrförstärkare (Murder one och Vibratone, från Frequencycentral). Den kan producera upp till 65mW ren … ish. Var inte rädd med den låga effekten, det är fortfarande ganska högt när det förvrängs! Databladet anger en 20k utgångstransformator för detta rör.

Precis som i tidigare versioner kommer reverb -transformatorn 22921 att användas.

Partiskhet

En av svårigheterna är att förspänna dessa rör utan att använda olika batterier, eftersom de har direkt uppvärmda katoder. Jag ville inte göra detta mer komplicerat, så jag var tvungen att använda en fast bias -konfiguration. Detta möjliggjorde å andra sidan användningen av filamenten i serie, vilket reducerade den totala filamentförbrukningen. Med 6 rör, var och en tappade 1,25V, kom jag ganska nära 9V i strömförsörjningen, det krävde bara ett litet motstånd, vilket också förbättrade förspänningen i det första steget. Detta betyder att den totala filamentströmmen bara är 50mA!

Ganska bra för en pedal strömförsörjning.

För att det ska fungera har vissa steg en trimpot för att justera önskad förspänning. Förspänningen beräknas som skillnaden mellan spänningen på den negativa sidan av filamentet (f-) och rörets rutnät. Trimpoten justerar likspänningen vid rörets nät, vilket möjliggör de olika förspänningskonfigurationerna och kringgås av en stor kondensator, som fungerar som kortslutning för signalen.

Det tredje steget, till exempel, är förspänt nära rörets brytpunkt vid -1,8V, uppnådd som skillnaden mellan f- (stift 3) vid ungefär 3,75V och nätet, vid 1,95V. Detta steg emulerar det kalla klippningssteget som finns i förstärkare med hög förstärkning, såsom soldano eller dubbellikriktare. 12AX7 i en dubbel likriktare använder ett 39k motstånd för att uppnå detta. De andra stadierna är nästan centrerade, vid cirka 1,25V.

Steg 3: Kretsöversikt: SMPS

Högspänningsförsörjning

När det gäller plattspänningen går dessa rör helst med plattspänningar vid 67,5V, men fungerar också med 90V eller 45V batterier. De batterierna var enorma! De är också svåra att få tag på och dyra. Det är därför jag valde en switchad strömförsörjning (SMPS) istället. Med SMPS kan jag öka 9V till 70V och lägga till massiv filtrering före utgångstransformatorn.

Kretsen som används i denna instruktioner är baserad på 555 -chipet, som framgångsrikt använts i tidigare byggnader.

Steg 4: Dellista

Här har du en sammanfattning av de nödvändiga delarna:

Moderkort

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 Linjär 9 mmC8 22nF / 100V _ R8 100k_MID 50k Linjär 9 mm C9 10uF / 100V _ R9 220k_BASS 250k Linjär 9 mmC10 100nF / 100V _ R10 470k_GAIN 250k Log / Audio 9 mmC11 22nF / 100V _ R11 80k_ NÄRVARO 100k Linjär 9 mm C12 470 pF / 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-switchade 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 -motstånd, justera för ljusstyrka) C30 22nF/100V _ R30 1.5k

Särskild uppmärksamhet på kondensatorns spänning. Högspänningskretsen kräver 100V kondensatorer, signalvägen efter kopplingskondensatorerna kan använda lägre värden, i detta fall använde jag 50V eller 100V eftersom filmkondensatorerna har samma stiftavstånd. Trådarna måste kopplas bort, men eftersom den högsta spänningen på trådarna är 9V är en 16V eletrolytkondensator på den säkra sidan och mycket mindre än en 100V. Motstånd kan vara av 1/4W -typ.

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 1504 UR250 R_4

Var uppmärksam på kopplingsdioden! Det måste vara av den ultra snabba typen, annars fungerar det inte. För SMPS är också låga ESR -kondensatorer önskade. Om en normal 4,7uF/250V kondensator används, hjälper en extra keramisk kondensator på 100nF parallellt att kringgå högfrekvensomkopplingen.

Det här är de enklare delarna att hitta och kan erhållas från alla elektroniska reservdelar. Nu är de knepiga delarna:

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

L1 100uH/3A induktor Ebay, köp bara inte den toroidformade. Du hittar den också på Mouser/Digikey/Farnell.

Glöm inte att köpa:

• En kopparklädd bräda, 10x10 mm passar för båda brädorna
• 2x 40 -poliga sipputtag för rören
• En kapsling från 1590B
• Några 3 mm skruvar och muttrar
• Gummifötter
• 5 mm gummitrådshylsor
• Sex rattar på 10 mm

Steg 5: Termisk överföring

För att förbereda kretskortet och höljet använder jag en process baserad på toneröverföring. Tonern skyddar ytan från etsaren, och som ett resultat efter etsbadet har vi kretskortet med kopparspåren eller ett vackert hölje. Processen att överföra tonern och förbereda för etsning består av:

• Skriv ut layouten/bilden med en tonerskrivare med glansigt papper.
• Slipa höljet och kopparkartongen med slippapper med grus 200 till 400.
• Fixera den utskrivna bilden till kretskortet/höljet med tejp.
• Applicera värme och tryck med klädjärnet i cirka 10 minuter. Gör lite extra rörelse med spetsen av järnet i kanterna, det är de knepiga platserna där tonern inte fastnar.
• När papperet ser gulaktigt ut, lägg det i en plastbehållare fylld med vatten för att kyla ner det och låt vattnet suga in i papperet.
• Ta bort papperet försiktigt. Det är bättre när det lossnar i lager, istället för att ta bort allt i ett enda försök.

Borrmallen hjälper till att identifiera komponenternas placering, du behöver bara lägga till din egen konst och du är klar.

Steg 6: Maskering

För höljet, maskera större ytor med nagellack. Eftersom reaktionen med aluminium är mycket starkare än med koppar kan det bli lite grop i större områden.

Att ge ett extra skydd garanterar att det inte kommer att finnas några märken för att förstöra höljet.

Steg 7: Etsning

För etsningsprocessen använder jag gärna en plastbehållare med etsmedel och en med vatten för att skölja mellan stegen.

Först några säkerhetstips:

• använd gummihandskar för att skydda dina händer
• arbete på en icke-metallisk yta
• Använd ett väl ventilerat rum och undvik att andas in de resulterande ångorna
• Använd lite papper för att skydda din arbetsbänk från eventuella spill

Här visar jag bara etsningen av höljet, men kretskortet etsades i samma lösning. Den enda skillnaden är att för kretskortet väntade jag bara i ungefär en timme tills allt oskyddat koppar var borta. Med aluminium måste det vara lite extra omsorg, eftersom vi bara vill etsa utsidan av lådan.

För inneslutningen skakar jag lådan i etsblandningen i cirka 30 sekunder tills den blir varm på grund av reaktionen och skölj den i vattnet. Jag upprepar detta steg ytterligare 20 gånger, eller tills etsningen är cirka 0,5 mm djup.

När etsningen är tillräckligt djup, tvätta höljet med vatten och tvål för att skölja bort allt återstående etsmedel. Med rutan rengjord, slipa tonern och nagellacket. För nagellacket kan du spara lite slippapper med aceton, men kom ihåg att hålla rummet väl ventilerat!

Steg 8: Efterbehandling

I det här steget använde jag slippappret med 400 korn för att uppnå en ren yta, som på den tredje bilden. Detta är tillräckligt rent för borrningssteget. Jag borrade alla hål i olika storlekar och använde filerna för att göra hålen till röruttagen. Kretskortet måste också borras, jag har en 0,8 mm borr för komponenterna och 1-1,4 mm för trådhålen. I denna konstruktion använde jag också en 1,3 mm borr för röruttagen.

När borrningen och arkiveringen är klar ger jag lådan ett svart lager sprayfärg och låter det torka i 24 timmar. Det kommer att ge en bättre motsättning mellan etsningen och höljet. Självklart är nästa steg att slipa av det. Den här gången går jag från 400 till det finaste gruset. Jag byter sandpapper när en korn tog bort linjerna i den föregående. Slipning i olika riktningar gör det lättare att identifiera när alla tidigare märken är borta. Med höljet glänsande applicerar jag 3 lager av den klara kappan och väntar tills den torkar i ytterligare 24 timmar. Kretskortet kan skyddas mot korrosion genom att använda en skyddande beläggning. Som du kan se i de två sista figurerna gillar jag att ha en mörkgrön beläggning. Denna beläggning kräver längre tid att torka. Jag väntade 5 dagar för att undvika att ha fingeravtryck på brädet medan jag lödde komponenterna.

Steg 9: Lägga till uttag

Lödning av uttagen

Enligt layouten är rören monterade på kopparsidan av brädet. På så sätt kan styrelsen komma närmare höljet och dra nytta av extra skydd mot otäckt högfrekvent EMI från SMPS. Men att använda kopparsidan av skivan för att löda komponenter har vissa nackdelar, till exempel att koppar lossnar från skivan. För att undvika detta gjorde jag i stället för att löda rörhylsorna större hål där uttagen kunde pressas in. Trycket från ett lite mindre hål och lite lödning på båda sidor borde lösa problemet. För detta använde jag stiftuttag i maskinbearbetad stil, utan plastkonstruktion, tvingade metallstiftet i hålet och löddes på båda sidor (på komponentsidan ser det ut som en lödbit, men det hjälper till att hålla tappen fast), som visas på de tre första bilderna. Den fjärde och femte bilden visar alla uttag och byglar som är installerade.

Lödning av ytterligare en uppsättning uttag, den här gången med plaststrukturen, till rören förbättrar anslutningen till brädet och gör det mer stabilt. De ursprungliga stiften på rören är mycket tunna, vilket kan leda till dålig kontakt eller till och med falla av uttagen. Genom att löda dem till uttag löser vi detta problem, eftersom de nu sitter tätt. Jag tycker att de borde ha kommit med ordentliga stift från början, som de större rören!

Steg 10: Montering av brädorna

För att löda komponenterna började jag med motstånden och flyttade till de större delarna. Elektrolytiken löds i slutet, eftersom de är de högsta komponenterna på brädet.

Med brädet klart är det dags att lägga till trådarna. Det finns många externa anslutningar här, från tonstacken till högspännings- och glödtrådskablarna. För signalkablarna använde jag skärmad kabel, som skyddade marknätet på panelsidan, närmare ingången.

Kritiska ledningar är runt det första steget, som kommer från ingångskontakten och går till förstärkningspotentiometern. Innan vi kan bygga allt inuti lådan måste vi testa det, så att vi fortfarande har tillgång till kopparsidan av kortet för lite felsökning, om det är nödvändigt.

För högspänningsfiltrering lade jag till ett annat RC -filter i ett mindre kort, monterat vinkelrätt mot huvudkortet, som på bilden. På så sätt är jord-, högspännings- och transformatoranslutningarna lättare att komma åt med kortet monterat på höljet och kan lödas efteråt.

Bygga tonstacken

Även om jag skulle testa brädan utanför höljet byggde jag redan tonstacken i lådan. På så sätt är alla potentiometrar fixerade och ordentligt jordade. Att testa kretsen med ojordade potentiometrar (åtminstone den yttre skärmen) kan resultera i fruktansvärda ljud. Återigen, för längre anslutningar använde jag en skärmad kabel, jordad nära ingången.

Tyvärr i denna konstruktion är potentiometrarna riktigt nära varandra, vilket gör det svårt att använda en bräda med komponenterna. I det här fallet använde jag en punkt-till-punkt-metod för denna del av kretsen. Ett annat problem var att jag bara hade en PCB -typ 9 mm 50K potentiometer, så att jag var tvungen att förankra den till de närliggande potentiometrarna (panelmonterad stil).

Nu är också en bra tid att installera på/av -omkopplaren och lysdioden med 2,7 k motstånd.

Som ett resultat av två rader med potentiometrar var jag tvungen att fila lockets inre vägg, som visas på bilden, så att lådan skulle stängas.

Steg 11: Justering av trimpots

Justering av 555 SMPS

Om SMPS inte fungerar finns det ingen högspänning och kretsen fungerar inte korrekt. För att testa SMPS ansluter du den bara till 9V strömuttaget och kontrollerar spänningsavläsningen vid utgången. Det ska vara runt 70V, annars måste det justeras med trimpoten. Om utspänningen är 9V finns det ett problem med kortet. Kontrollera om det finns en dålig mosfet eller 555. Om trimpoten inte fungerar kontrollerar du återkopplingskretsen runt den mindre transistorn. En fördel med denna SMPS är det låga antalet delar, så det är lite lättare att identifiera eventuella misstag eller felaktiga komponenter.

Justera trimpots på moderkortet

Under testfasen är en bra tid att justera förspänningen med trimpots. Det kan göras senare, men om tonen är för mörk eller för ljus är det lättare att göra ändringar nu.

Den första trimpoten styr förspänningen i den andra, tredje och utgående etappen och är därför den viktigaste. Jag justerade denna trimpot genom att mäta förspänningen i det tredje steget, den kalla klipparen. Om förspänningen är för hög kommer scenen att vara helt i cut-off, vilket ger en rå, kall, svampig förvrängning. Om den är förspänd varmare kommer utgångssteget att bli för varmt, lägga till viss effektstegsförvrängning och köra röret närmare max. plattans avledning. I det här fallet bör den nedre sidan av mastervolymen anslutas till den negativa sidan av det första steget, så att förspänningen fortfarande är runt 5,9V. I mitt fall lät det bättre när utgångssteget kördes på 5,7V istället för 6,4V.

Mät bara förspänningen i det tredje steget (mittröret på bakre raden) och verifiera att det är runt 1,95V. Den andra trimpoten behöver bara justeras efter smak, eller nästan mittförspänd på 1,2V (mätt mellan stift 3 och 4). På samma sätt justeras även den tredje trimpoten till ca. 1V.

Spänningsavläsningarna vid rörets stift 1 (platta) till 5 (filament) är:

V1:

V2:

V3:

V4:

V5:

V6:

Observera att trådarna i 5672 är bakåt än i 5678, så att rören inte kan bytas ut. En annan viktig aspekt att tänka på är rörtillverkaren. Jag fick reda på att tung-sol-rören lät bättre i de första positionerna än raytheon-rören. Genom att kontrollera det med ett oscilloskop var det synligt att tung-sol-rören hade mer förstärkning än de raytheon-rör jag hade.

Nu är det också dags att testa kretsen och se hur den låter, om den är för bastung föreslår jag att 47nF -kondensatorn ändras mellan andra och tredje etappen till 10nF, som filtrerar bort lite bas från de första stadierna och förbättrar ljudet. Om den blev för tunn, bara öka denna kondensator till 22nF och så vidare.

Steg 12: Montera allt inuti höljet

Jag började lägga till skruvarna för moderkortet. På insidan lade jag till gummitrådshylsorna för att ge lite utrymme mellan bräda och hölje och för att dämpa lite vibrationer. Genom att köra det första steget i pentodläge kan detta hjälpa om röret blir mikrofoniskt. Sedan lade jag till kortet och skruvade ner det med muttrarna, kopplade tonstacken, satte in ingångskontakten och lödde de återstående trådarna.

Med moderkortet i läge lade jag till utgångstransformatorn, justerade längden på ledningarna och satte in utgången och strömuttaget.

Vid det här laget såg jag att mitt SMPS -kort inte skulle passa i önskat läge (vid sidoväggen, med komponenterna vinkelrätt mot denna vägg) eftersom jag lade till strömuttaget på fel sida av utgången … För att fixa detta sågade jag SMPS -kortet på ingångssidan, ta bort induktorn och kondensatorn och lödde biten tillbaka till brädet roterat 90 grader, som visas på bilden. Jag testade SMPS igen för att se om det fortfarande fungerade och avslutade med att ansluta högspänningen till huvudkortet genom RC -filterkortet.

Steg 13: Ljudkontroll

Anslut bara förstärkaren till ditt favoritskåp på 8 ohm (i mitt fall en 1x10”med en celestion greenback) och använd din pedalströmförsörjning för att spela på icke-öronbedövande nivåer!

Förresten, om du gillar ljudet från din förstärkare som återkopplar när du slutar spela i slutet av ett ljud, vänta på den mellersta delen av videon, det återkopplar ganska enkelt när du sitter framför hytten.

Andra pris i Pocket Sized Contest