En ultra lav wattforstærker, højforstærkerørforstærker: 13 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

For soveværelsesrockere som mig er der ikke noget værre end støjklager. På den anden side er det synd at have en 50W forstærker tilsluttet en belastning, der spilder næsten alt i varme. Derfor forsøgte jeg at bygge en forstærker med høj forstærkning, baseret på en berømt mesa -forstærker ved hjælp af nogle subminiature -rør til ultra lav output.

Trin 1: Oversigt, værktøjer og materialer

Denne instruks vil være strukturer som:

1. Kredsløbsoversigt: Forstærkeren
2. Kredsløbsoversigt: SMPS
3. Liste over dele
4. Termisk overførsel
5. Maskering
6. Ætsning
7. Efterbehandling
8. Tilføjelse af stikkontakter
9. Montering af brædderne
10. Justering af trimpots
11. Montering af alt inde i kabinettet
12. Endeligt resultat og Soundcheck

Der kræves nogle værktøjer til at bygge denne forstærker:

• Håndboremaskine, med forskellige bor (hvis du vil bore printkortet med et håndbor, skal du bruge et 0,8-1 mm bor, der normalt ikke findes i sæt).
• Loddekolbe
• Tøj af jern
• Multimeter
• Slibning af filer
• Adgang til en tonerprinter
• Plastæske til ætsning

Og nogle materialer

• Slibepapir (200, 400, 600, 1200)
• Spraymaling (sort, klar)
• PCB Coating spray
• Ferric Chloride Etsing Solution
• Lodde

Trin 2: Kredsløbsoversigt: Forstærkeren

Subminiaturrør til batterier

Til dette projekt brugte jeg 5678 og 5672 rør. De blev brugt i bærbare batteriradioer, hvor filamentstrøm var et problem. Disse rør kræver kun 50mA til deres filamenter, hvilket gør dem langt mere effektive end 12AX7. Dette holder det nuværende forbrug lavt og kræver en mindre strømforsyning. I dette tilfælde ville jeg forsyne dem med en 9v 1A strømforsyning, som normalt bruges med guitarpedaler.

5678 -røret har en mu på omtrent 23, hvilket gør det til et rør med lav forstærkning i sammenligning med 12AX7, men måske med nogle tweaks kan selv dette være nok. Forstærkere med høj forstærkning er kendt for at have en masse filtrering mellem trin, hvor næsten størstedelen af signalet er kortsluttet til jorden. Der kan være lidt luft at lege med.

5672 har derimod en mu på 10, men blev mest brugt som et strømrør i høreapparater og blev allerede brugt i nogle andre subminiaturforstærkere (Murder one og Vibratone, fra Frequencycentral). Det kan producere op til 65mW rent … ish. Vær ikke bange for den lave wattstyrke, den er stadig temmelig høj, når den forvrænges! Databladet angiver en 20k output transformer til dette rør.

Som i tidligere builds vil 22921 rumklangstransformatoren blive brugt.

Forspænding

En af vanskelighederne er at bias disse rør uden at bruge forskellige batterier, da de har direkte opvarmede katoder. Jeg ville ikke gøre dette mere kompliceret, så jeg var nødt til at bruge en fast bias -konfiguration. Dette tillod derimod brugen af filamenterne i serier, hvilket reducerede det samlede filamentforbrug. Med 6 rør, der hver faldt 1,25V, kom jeg temmelig tæt på 9V i strømforsyningen, det krævede bare en lille modstand, som også forbedrede bias i det første trin. Det betyder, at den samlede filamentstrøm kun er 50mA!

Ret godt til en pedal strømforsyning.

For at det kan fungere, har nogle etaper en trimpot til at justere den ønskede bias. Forspændingen beregnes som forskellen mellem spændingen på den negative side af filamentet (f-) og rørets gitter. Trimpotten justerer jævnstrømsspændingen i rørets gitter, hvilket tillader de forskellige bias -konfigurationer og omgås af en stor kondensator, der fungerer som en kort til jord for signalet.

Det tredje trin er for eksempel forudindtaget tæt på rørets afskæringspunkt ved -1,8V, opnået som forskellen mellem f- (pin 3) ved omtrent 3,75V og nettet ved 1,95V. Dette trin efterligner det kolde afklipningsstadium, der findes i forstærkere med høj forstærkning, såsom soldanen eller den dobbelte ensretter. 12AX7 i en dobbelt ensretter bruger en 39k modstand for at opnå dette. De andre faser er næsten centerpartiske, ved cirka 1,25V.

Trin 3: Kredsløbsoversigt: SMPS

Højspændingsforsyning

Hvad angår pladespændingen, kører disse rør ideelt med pladespændinger ved 67,5V, men fungerer også med 90V eller 45V batterier. Disse batterier var enorme! De er også svære at komme forbi og dyre. Derfor har jeg valgt en switch -mode strømforsyning (SMPS) i stedet. Med SMPS kan jeg øge 9V til 70V og tilføje en massiv filtrering før output transformeren.

Kredsløbet, der bruges i denne instruks, er baseret på 555 -chippen, der med succes blev brugt i tidligere builds.

Trin 4: Deleliste

Her har du en oversigt over de nødvendige dele:

Bundkort

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 Linear 9 mmC8 22nF / 100V _ R8 100k_MID 50k Lineær 9 mm C9 10uF / 100V _ R9 220k_BASS 250K Linear 9 mmC10 100nF / 100V _ R10 470k_GAIN 250K Log / Audio 9 mmC11 22nF / 100V _ R11 80k_ TILSTEDEVÆRELSE 100k Linear 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-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 (LED -modstand, juster for lysstyrke) C30 22nF/100V _ R30 1.5k

Særlig opmærksomhed på kondensatorens spændingsværdi. Højspændingskredsløbet kræver 100V kondensatorer, signalvejen efter koblingskondensatorerne kan bruge lavere værdier, i dette tilfælde brugte jeg 50V eller 100V, da filmkondensatorerne har samme stiftafstand. Filamenterne skal afkobles, men da den højeste spænding på filamenterne er 9V er en 16V eletrolytisk kondensator på den sikre side og langt mindre end en 100V. Modstande kan være af 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 150k

Vær opmærksom på koblingsdioden! Det skal være af den ultrahurtige type, ellers virker det ikke. Til SMPS er lav -ESR -kondensatorer også ønsket. Hvis en normal 4.7uF/250V kondensator bruges, hjælper en ekstra keramisk kondensator på 100nF parallelt med at omgå højfrekvensomskiftningen.

Det er de lettere dele at finde og kan fås fra enhver elektronisk reservedelsbutik. Nu er de vanskelige dele:

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

L1 100uH/3A induktor Ebay, bare køb ikke den toroidformede. Du finder den også hos Mouser/Digikey/Farnell.

Glem ikke at købe:

• Et kobberbeklædt bræt, 10x10 mm vil gøre for begge plader
• 2x 40 pin sip fatninger til rørene
• Et kabinet fra 1590B
• Nogle 3 mm skruer og møtrikker
• Gummifødder
• 5 mm gummitrådskanter
• Seks 10 mm drejeknapper

Trin 5: Termisk overførsel

For at forberede printkortet og kabinettet bruger jeg en proces baseret på toneroverførsel. Toneren beskytter overfladen mod ætsemidlet, og som et resultat efter ætsebadet har vi printkortet med kobbersporene eller et smukt kabinet. Processen med at overføre toner og forberede ætsning består af:

• Udskriv layoutet/billedet med en tonerprinter ved hjælp af blankt papir.
• Slib overfladen af kabinettet og kobberpladen med slibepapir med grus 200 til 400.
• Fastgør det udskrevne billede til printkortet/kabinettet ved hjælp af tape.
• Påfør varme og tryk med tøjjernet i cirka 10 minutter. Lav noget ekstra bevægelse med spidsen af strygejernet i kanterne, det er de vanskelige steder, hvor toneren ikke sidder fast.
• Når papiret ser gulligt ud, lægges det i en plastbeholder fyldt med vand for at afkøle det, og lad vandet trække ind i papiret.
• Fjern papiret forsigtigt. Det er bedre, når det kommer af i lag, i stedet for at fjerne alt i et enkelt forsøg.

Boreskabelonen hjælper med at identificere placeringen af komponenterne, du skal bare tilføje din egen kunst, og du er i gang.

Trin 6: Maskering

Til kabinettet, masker større områder med neglelak. Da reaktionen med aluminium er meget stærkere end med kobber, kan der være lidt gruber i større områder.

At give en ekstra beskyttelse garanterer, at der ikke vil være mærker til at ødelægge kabinettet.

Trin 7: Ætsning

Til ætsningsprocessen kan jeg lide at bruge en plastbeholder med ætsemiddel og en med vand til at skylle mellem trinene.

Først nogle sikkerhedstip:

• brug gummihandsker til at beskytte dine hænder
• arbejde på en ikke-metallisk overflade
• Brug et godt ventileret rum, og undgå at indånde de resulterende dampe
• Brug noget papir til at beskytte dit arbejdsbord mod mulige spild

Her viser jeg kun ætsningen af kabinettet, men PCB blev ætset i den samme løsning. Den eneste forskel er, at jeg til PCB bare ventede i cirka en time, indtil alt det ubeskyttede kobber var væk. Med aluminiumet skal der være lidt ekstra pleje, da vi kun ønsker at æde ydersiden af kassen.

Til kabinettet ryster jeg æsken i ætsningsblandingen i cirka 30 sekunder, indtil den bliver varm på grund af reaktionen og skyller den i vandet. Jeg gentager dette trin yderligere 20 gange, eller indtil ætsningen er ca. 0,5 mm dyb.

Når ætsningen er dyb nok, vask kabinettet med vand og sæbe til at skylle alt det resterende ætsemiddel af. Slib toner og neglelak af med kassen rengjort. Til neglelakken kan du spare noget slibepapir ved at bruge acetone, men husk at holde rummet godt ventileret!

Trin 8: Afslutning

I dette trin brugte jeg slibepapir med 400 grus til at opnå en ren overflade, som på det tredje billede. Dette er rent nok til boretrinnet. Jeg borede alle huller i forskellige størrelser og brugte filerne til at lave hullerne til rørstikkene. PCB skal også bores, jeg har et 0,8 mm bor til komponenterne og 1-1,4 mm til trådhullerne. I denne konstruktion brugte jeg også et 1,3 mm bor til rørstikkene.

Når boringen og arkiveringen er udført, giver jeg kassen et sort lag spraymaling og lader den tørre i 24 timer. Det vil give en bedre modstrid mellem ætsningen og kabinettet. Det næste trin er naturligvis at slibe det af. Denne gang går jeg fra 400 til det fineste grus. Jeg ændrer sandngpapiret, når et grus fjernede linjerne i det forrige. Slibning i forskellige retninger gør det lettere at identificere, hvornår alle de tidligere mærker er væk. Med kabinettet skinnende påfører jeg 3 lag af det klare lag og venter, indtil det tørrer i yderligere 24 timer. PCB kan beskyttes mod korrosion ved hjælp af en beskyttende belægning. Som du kan se i de sidste to figurer, kan jeg godt lide at have en mørkegrøn belægning. Denne belægning kræver længere tid at tørre. Jeg ventede 5 dage for at undgå at have fingeraftryk på tavlen, mens jeg lodde komponenterne.

Trin 9: Tilføjelse af stikkontakter

Lodning af stikkontakter

Ifølge layoutet er rørene monteret på kobbersiden af brættet. På denne måde kan tavlen komme tættere på kabinettet og drage fordel af noget ekstra afskærmning mod grim højfrekvent EMI, der kommer fra SMPS. Men at bruge kobbersiden af brættet til at lodde komponenter har nogle ulemper, såsom at kobberet løsner sig fra brættet. For at undgå dette lavede jeg i stedet for at lodde rørstikkene større huller, hvor fatningerne kunne presses ind. Trykket fra et lidt mindre hul og noget lodning på begge sider skulle løse problemet. Til dette brugte jeg de stikkontakter i bearbejdet stil, uden plastkonstruktionen, tvang metalstiften i hullet og loddet på begge sider (på komponentsiden ligner det en klat lodde, men det hjælper med at holde tappen fast), som vist på de første 3 billeder. Det 4. og 5. billede viser alle stikkontakter og jumpere installeret.

Lodning af endnu et sæt stikkontakter, denne gang med plaststrukturen, til rørene forbedrer forbindelsen til brættet og gør det mere stabilt. De originale stifter på rørene er meget tynde, hvilket kan føre til dårlig kontakt eller endda falde af stikkontakterne. Ved at lodde dem til stikkontakter løser vi dette problem, da de nu har en tæt pasform. Jeg synes, de skulle have kommet med ordentlige stifter i første omgang, ligesom de større rør!

Trin 10: Montering af tavlerne

For at lodde komponenterne startede jeg med modstandene og flyttede til de større dele. Elektrolytikken er loddet i slutningen, da de er de højeste komponenter på tavlen.

Med tavlen klar er det tid til at tilføje ledningerne. Der er mange eksterne forbindelser her, fra tonestack til højspændings- og filamentkabler. Til signaltrådene brugte jeg afskærmet kabel, der afskærmede jordnettet på panelsiden, tættere på indgangen.

Kritiske ledninger er omkring det første trin, der kommer fra inputstikket og går til forstærkningspotentiometeret. Inden vi kan bygge alt inde i boksen, skal vi teste det, så vi stadig har adgang til kobbersiden af brættet til noget fejlfinding, hvis det er nødvendigt.

Til højspændingsfiltrering tilføjede jeg et andet RC -filter i et mindre bræt, monteret vinkelret på hovedkortet, som det ses på billedet. På denne måde er jord-, højspændings- og transformatorforbindelser lettere at få adgang til med brættet monteret på kabinettet og kan loddes bagefter.

Bygger tonestakken

Selvom jeg skulle teste tavlen uden for kabinettet, byggede jeg allerede tonestakken i kassen. På denne måde er alle potentiometre fastgjort og korrekt jordet. Test af kredsløbet med ujordede potentiometre (i det mindste det udvendige skjold) kan resultere i frygtelige lyde. Igen brugte jeg ved længere tilslutninger et afskærmet kabel, der var jordet tæt på indgangsstikket.

Desværre i denne konstruktion er potentiometrene virkelig tæt på hinanden, hvilket gør det svært at bruge et bræt med komponenterne. I dette tilfælde brugte jeg en punkt-til-punkt tilgang til denne del af kredsløbet. Et andet problem var, at jeg kun havde et printkort 9 mm 50K potentiometer, så jeg måtte forankre det til de nærliggende potentiometre (panelmonteret stil).

Nu er det også et godt tidspunkt at installere tænd/sluk -kontakten og LED'en med 2,7 k modstand.

Som et resultat af to rækker potentiometre var jeg nødt til at arkivere lågets indvendige væg, som vist på billedet, så boksen lukkede.

Trin 11: Justering af trimpots

Justering af 555 SMPS

Hvis SMPS ikke fungerer, er der ingen højspænding, og kredsløbet fungerer ikke korrekt. For at teste SMPS'en skal du blot tilslutte den til 9V strømstikket og kontrollere spændingsaflæsning ved udgangen. Det skal være omkring 70V, ellers skal det justeres med trimpotten. Hvis udgangsspændingen er 9V, er der et problem med kortet. Kontroller, om der er en dårlig mosfet eller 555. Hvis trimpotten ikke virker, skal du kontrollere feedback -kredsløbet omkring den mindre transistor. En fordel ved denne SMPS er det lave antal dele, så det er lidt lettere at identificere eventuelle fejl eller defekte komponenter.

Justering af bundkortets trimpotter

Under testfasen er et godt tidspunkt at justere bias med trimpots. Det kan gøres senere, men hvis tonen er for mørk eller for lys, er det lettere at foretage ændringer nu.

Den første trimpot styrer bias for det andet, tredje og output trin og er derfor den vigtigste. Jeg justerede denne trimpot ved at måle bias for det tredje trin, den kolde klipper. Hvis forspændingen er for høj, vil scenen være helt i cut-off, hvilket giver en rå, kold, svampet forvrængning. Hvis det er forudindstillet varmere, vil udgangstrinnet være for varmt, tilføje en vis forvrængning af effekttrinnet og kører røret tættere på maks. pladespredning. I dette tilfælde skal undersiden af mastervolumen forbindes til den negative side af det første trin, så bias stadig er omkring 5,9V. I mit tilfælde lød det bedre, når outputfasen kørte ved 5,7V i stedet for 6,4V.

Bare mål forspændingen på det tredje trin (midterrøret i den bageste række) og kontroller, at det er omkring 1,95V. Den anden trimpot skal bare justeres efter smag eller næsten i midten forspændt til 1,2V (målt mellem ben 3 og 4). Tilsvarende er den tredje trimpot også justeret til ca. 1V.

Spændingsmålingerne ved rørets ben 1 (plade) til 5 (filament) er:

V1:

V2:

V3:

V4:

V5:

V6:

Bemærk, at filamenterne i 5672 er bagudvendt end i 5678, så rørene ikke kan byttes. Et andet vigtigt aspekt at overveje er rørproducenten. Jeg fandt ud af, at tung-sol-rørene lød bedre i de første positioner end raytheon-rørene. Ved at kontrollere det med et oscilloskop var det synligt, at tung-sol-rørene havde mere forstærkning end de raytheon-rør, jeg havde.

Nu er det også tid til at teste kredsløbet og se, hvordan det lyder. Hvis det er for basstungt, foreslår jeg at ændre 47nF -kondensatoren mellem andet og tredje trin til 10nF, der filtrerer noget bas ud fra de indledende faser og forbedrer lyden. Hvis den blev for tynd, skal du bare øge denne kondensator til 22nF og så videre.

Trin 12: Montering af alt inde i kabinettet

Jeg begyndte at tilføje skruerne til bundkortet. På indersiden tilføjede jeg gummitrådsnitterne for at give en vis afstand mellem brættet og kabinettet og også for at dæmpe nogle vibrationer. Ved at køre den første fase i pentode -tilstand kan dette hjælpe, hvis røret bliver mikrofonisk. Derefter tilføjede jeg brættet og skruede det ned med møtrikkerne, tilsluttede tonestacken, indsatte inputstikket og lodde de resterende ledninger.

Med bundkortet i position tilføjede jeg udgangstransformatoren, justerede længden af ledningerne og indsatte udgangsstikket og strømstikket.

På dette tidspunkt så jeg, at mit SMPS -kort ikke ville passe i den ønskede position (ved sidevæggen, med komponenterne vinkelret på denne væg), fordi jeg tilføjede strømstikket på den forkerte side af udgangsstikket … For at fikse dette savede jeg SMPS -kortet ved indgangssiden, fjernelse af induktoren og kondensatoren og loddet stykket tilbage til kortet roteret 90 grader, som vist på billedet. Jeg testede SMPS igen for at se, om den stadig fungerede, og sluttede med at tilslutte højspændingen til hovedkortet gennem RC -filterkortet.

Trin 13: Soundcheck

Slut nu bare forstærkeren til dit yndlings 8 ohm kabinet (i mit tilfælde en 1x10 med en celestion greenback) og brug din pedalstrømforsyning til at spille på ikke-øredøvende niveauer!

Forresten, hvis du kan lide lyden af din forstærker, der giver feedback, når du holder op med at spille i slutningen af en lyd, skal du vente på den midterste del af videoen, den giver ganske let feedback, når du sidder foran førerhuset.

Anden pris i Pocket Sized Contest