Amplificador de tubo no canónico

Buen dia a todos!

De alguna manera, en una tarde fría y triste, leí un artículo sobre un amplificador de Clase D de alta calidad con Aliexpress . Y se me ocurrió la idea de contar mi artesanía de bricolaje. Y ahora las manos han llegado. El siguiente es un registro de trabajo sobre la fabricación del siguiente amplificador de tubo (y no solo) (y no solo). El artículo está repleto de frivolidad y petrosianismo, pero aún hay un par de esquemas quizás útiles que puede encontrar aquí.

Advertencias:

1. ¡PRECAUCIÓN, tráfico! Muchas fotos
2. PRECAUCION Los circuitos presentados utilizan voltajes potencialmente mortales. Al reproducir los esquemas anteriores, lo hace bajo su propio riesgo y riesgo. El autor no es responsable de las consecuencias derivadas de la duplicación tanto del dispositivo completo como de sus partes individuales.

Aclararé de inmediato:

• El amplificador no es Hi-End ni Hi-Fi, ¡porque no se usó ni un gramo de pintura en polvo en su producción!
• No soy partidario de la confesión del sonido espiritual del tubo térmico. Pero las lámparas brillan tanto ...
• A posibles preguntas de la clase "¿Por qué?" respuesta preparada "Porque un hobby".

Repito: todo el proyecto se inició no por obtener un sonido de "tubo", sino por la estética especial de los amplificadores de tubo bien hechos. Fue la estética la que se convirtió en la base de la gran mayoría de los problemas que surgieron. Determinó el costo final, excedió significativamente el presupuesto inicial: la producción de piezas (en este caso, lectura de prototipos) siempre resulta ser mucho más costosa de lo que parece a primera vista. También quiero señalar de inmediato que la tarea era desarrollar un amplificador desde cero, sin reducir todo a uno trivial: "Compré un set en Internet, lo solde y lo inserté en una caja debajo de mis zapatos". Al final, este sigue siendo un proyecto de bricolaje, debe haber un desafío, sufrimiento y un deseo de tirar todo al infierno. Sin embargo, ir al extremo tampoco vale la pena. En teoría, puede hacer todo por completo sin usar los productos comprados, pero en este caso necesita las herramientas adecuadas (lea las máquinas herramienta), de lo contrario el resultado puede, por decirlo suavemente, decepcionar.
La única pregunta es el objetivo final. ¡Entonces comencemos!

La obra es en cuatro actos. Épica heroica

Acto uno. Planificacion

Una buena planificación es la clave para menos iteraciones, desde "cómo podría haber hecho esto" hasta "podría haber sido mejor, pero funcionará de esa manera". Originalmente, el amplificador estaba destinado a reemplazar los altavoces estándar con una computadora. Para ser honesto, ver vidyashki con lindos gatos debajo de la alfombra a través de un amplificador de tubo cálido, por supuesto, puede complementar la imagen, pero no es racional. Lo que lleva a una idea completamente lógica para conducir un amplificador en semiconductores viejos, buenos y de estado sólido en el interior. Y de acuerdo con su propio estado de ánimo, Monsieur podrá elegir cuál de los amplificadores usar para escuchar Dire Straits y cuál para 2Pac. Como resultado, el circuito se ha vuelto algo más complicado, pero recordamos sobre el desafío, las pruebas y todo esto. El resultado son 4 placas de circuito impreso: una fuente de alimentación, un amplificador de tubo, un amplificador de estado sólido y una placa de conexión. Parece que todo es simple, seguimos adelante.

Acto dos. Diseño

En realidad por el bien de todo el alboroto. Mis talentos visuales se limitan a líneas condicionalmente rectas exclusivamente en papel a cuadros. Pero hay una educación en ingeniería, tan armado con CAD y gran paciencia, que lentamente y con un crujido visualizó lo que me gustaría obtener como resultado. Y sí, no se sorprenda de que el diseño de la carcasa sea lo primero, y no el circuito, como es habitual.

Un poco sobre el caso en sí y el aspecto "clásico" de un amplificador de válvulas. Nunca entendí la pasión de apagar toda la electrónica. Las lámparas, sí, son hermosas, calientes, y apagarlas (incluso sacrificando un poco la inmunidad al ruido) no es una mala idea, pero atornillar enormes transformadores con un núcleo en forma de W en la cubierta de la carcasa superior es una decisión bastante dudosa. Algunos van aún más lejos: y, además de todo lo anterior, ¡colocan un banco de condensadores en la parte superior! Terminar Parece que no estás mirando el dispositivo terminado, sino una especie de placa de pruebas. Aunque, el sabor y el color de todos los marcadores son diferentes ...

Me decidí a usar una caja de aluminio anodizado y cepillado con adornos decorativos de caoba (jarrah). Además, para reducir el tamaño, se decidió utilizar transformadores toroidales. La base de metal de la caja, las perillas de los interruptores, las patas, compradas en Aliexpress, el resto se planeó para hacerse solo. Casi todos los detalles fueron dibujados, después de lo cual todo encajó maravillosamente ...



Y luego enviaron un cuerpo. No hace falta decir que los tamaños dados por los chinos en la documentación son bastante mediocres para el dispositivo real. Siempre me pregunté: "En China, ¿se hace todo a simple vista?". ¿Cuál es el problema de adjuntar los dibujos correctos según los cuales está fabricando la pieza? Entiendo que si no hubieran estado unidos, entonces no, ¡estaban allí, pero no los correctos! Al parecer, la protección de los competidores.

Cuando las dimensiones aproximadas del caso se hicieron claras, fue el turno de los circuitos. ¿Por qué exactamente en esta secuencia? En aras de la compacidad. Con un peso de más de 10 kg, las dimensiones son 40x30x20 cm (con todos los elementos decorativos). Por dentro es bastante ajustado (ver foto abajo). Como resultado, el tamaño de los componentes en los tableros, así como las dimensiones de los mismos, son de gran importancia. Las dimensiones de las placas de circuito impreso, las alturas de los componentes, la ubicación de los elementos, todo fue seleccionado, dibujado en 3D y verificado en el ensamblaje. Si los detalles se relacionan entre sí, retrocedemos dos pasos, y así sucesivamente al victorioso. Las primeras veces es incluso divertido: soy un tipo tan bueno, revisé todo, evité problemas. En algún momento después de la tercera vez, se piensa en la salud de los desarrolladores de sistemas CAD paramétricos. Recomiendo encarecidamente que cualquiera que aún no lo haya hecho, aprenda los conceptos básicos de cualquiera de los sistemas, y no descuide la etapa de modelado, incluso para manualidades caseras. Del grande que identifiqué: resultó que el transformador de red de 90 W, que inicialmente se mantuvo perfectamente, no encaja en el caso (hola a los dibujos chinos). Tuve que reemplazar con dos 60 W cada uno (estos son los que están dentro de las paredes laterales).

Acto tercero. Circuitería

Nunca tuve nada que ver con la tecnología de la lámpara, y eso es todo. Técnicamente, puedo hacer analogías con transistores y, en general, todo es bastante simple, pero no sin matices. Después de unos días de búsqueda en la red, me decidí por la opción de usar etapas de salida de ciclo único en lámparas 6V6GT. Si alguien está muy interesado en comparar diferentes opciones para etapas de salida, así como en general, diferentes clases de amplificadores, le aconsejo que lea aquí . Elegí lo que elegí, y no quiero sobrecargar el texto con información innecesaria.

Pero no puedo dejar de aclarar que los amplificadores de un solo extremo de clase A tienen una calidez y una profundidad de sonido especiales, especialmente en medios a menudo ... tfu, ¡casi no lo creía! Pero en serio: además de la falta de distorsión de tipo "paso" en la etapa de salida, son simplemente cálidos. No, son realmente muy cálidos, porque la eficiencia de los amplificadores de clase A no supera el 10-15%, el resto se destina a la calefacción de la habitación. La potencia estimada de mi amplificador es de aproximadamente 4,5 vatios. Usé este esquema como base, pero hice algunos ajustes. Y, además de la potencia de la lámpara, por supuesto, un indicador luminiscente como el "ojo mágico". Se ve muy bien.

A partir de este momento, comienza la herejía perfecta, de acuerdo con los verdaderos testigos del sonido del tubo, recomiendo encarecidamente que los seguidores de esta fe hojeen el texto y simplemente se adhieran a las fotos del resultado. Te lo advertí!

Para empezar, no me gusta el enfoque clásico para construir amplificadores de válvulas, que implica el uso de componentes exclusivamente pasivos (resistencias, condensadores, transformadores), con la excepción de las lámparas en sí. Los dispositivos semiconductores de estado sólido tienen una gran ventaja (una de) sobre las lámparas: una variación significativamente menor en las características. Dos lámparas del mismo nombre, incluso producidas en el mismo lote, pueden variar significativamente. Debido a esto, a menudo se puede ver que las lámparas de escenario de salida se venden en pares combinados con características similares. Pero, ¿dónde está la garantía de que después del calentamiento seguirán siendo los mismos? ¿Y después de ciertas horas de funcionamiento? Demasiadas incertidumbres. Al mismo tiempo, se pueden usar dispositivos semiconductores para nivelar la dispersión en los parámetros. Por ejemplo, en lugar de una resistencia estándar que establece la corriente del cátodo, puede usar una fuente de corriente en el LM317A. Al mismo tiempo, esto no afectará la ruta del sonido, pero la corriente no dependerá de los parámetros de la lámpara. En Internet puede encontrar opciones para tales soluciones, por lo que mi originalidad especial no es diferente.



El amplificador de estado sólido es aún menos notable: el chip STA540 estándar con flejes mínimos. Amplificador de clase AB, para uso diario en combinación con una computadora: esto es todo. Además, es posible soldar un filtro activo en la placa y usarlo como un sistema 2.1, es decir, con un subwoofer. Esta opción no se usa.



Finalmente, lo más divertido es la fuente de energía. Aquí fue un completo hardcore.
En contra de los dogmas, decidí no solo no usar los kenotrones amados por todas las lámparas, sino, en principio, ¡abandonar la fuente de alimentación lineal! Las fuentes de alimentación conmutadas son mejores, tanto en términos de eficiencia como de tamaño. Además, el diseño fue hasta una curva. La elección de un microcircuito controlador PWM y un transformador de retorno se eligió de acuerdo con el principio "para prueba gratuita, ¿por qué no?". El hecho es que el controlador y los transformadores especialmente diseñados para él se pueden pedir como muestras de forma gratuita (¡con registro, pero sin SMS!). Esta no es la mejor opción, porque hay más controladores estándar y probados y, por lo tanto, un montón de circuitos probados en el tiempo. A continuación se muestra un diagrama de las fuentes de alimentación para amplificadores de tubo (+300 V, +285 V, +6 V) y de estado sólido (+18 V).



El voltaje de los transformadores de red reductores se rectifica y luego se suministra a los convertidores de pulso. Un desarrollador experimentado de fuentes de alimentación puede preguntar: ¿por qué tales perversiones? De hecho, sería posible rectificar inmediatamente el voltaje de la red y ponerlo en los convertidores, pero quería hacer un aislamiento galvánico con la red. En la versión anterior del circuito, no hay filtros inductivos para las salidas de fuentes pulsadas (agregadas por montaje de volumen). En la próxima versión, la jamba será reparada.

Mirando hacia el futuro, diré que la configuración de la fuente de alimentación fue la más problemática de todo el trabajo de depuración. Esto se debió en parte al hecho de que la última vez que estuvo seriamente involucrado en un circuito fue hace unos 6 años. Pero al final, en parte después de bailar con una pandereta, en parte, haciendo preguntas estúpidas en foros temáticos, ¡encontré una solución a los problemas y todo comenzó!

Acto cuatro, último. Asamblea

Pedí placas de circuito impreso de los chinos en FirstPCB. La calidad es aceptable: la serigrafía tiene un grosor diferente, los agujeros están ligeramente desplazados del centro de las almohadillas. En general, no está mal, teniendo en cuenta el costo.

El pedido mínimo es de 5 piezas, así que ahora las tengo un poco más de lo necesario ...

Tablas después de desempacar:



y en forma soldada:



Prueba de amplificador sin caja:



Bueno, y donde sin un ojo mágico:



Más caso. El hecho es que en nuestra área, por una razón desconocida para mí, es muy difícil ordenar el procesamiento de una pieza de madera en una máquina CNC de 5 coordenadas. Piden ya sea fabulosamente caro o nada en absoluto. Y esto a pesar del hecho de que, siendo un poco en el tema, diseñé con un mínimo de complejidad. Los chinos tampoco ayudaron: después de enviar una solicitud a 8 empresas, recibió una respuesta positiva de solo dos. Los lotes restantes de menos de 10 unidades no están interesados, aunque sus sitios hablan de servicios de creación de prototipos. ¡Pero los dos restantes también decidieron no limitarse en precio, y para todo lo demás, pidieron fotos y un dibujo completo del dispositivo! Me pregunto por qué son ...

Como resultado, tuve que simplificar los detalles a casi 2.5D y moler en una máquina CNC local. Por un lado, resultó, en comparación con el resto, no costoso. Por otro lado, si sumo a todos esos kilómetros cuadrados de papel de lija áspero que tuve que cal, corrigiendo lo que hicieron estos chicos ... En serio, la sensación es que no están familiarizados con la tecnología en principio y usaron modos estándar para el aglomerado, desde el cual muelen el 99% de sus pedidos. Pero no soy codicioso, ¡además les di un material pesado para la selección de parámetros!



Más papel de lija para el dios del papel de lija:



Un agradecimiento especial para ellos por el hecho de que primero prometieron hacer agujeros en las piezas de aluminio, y luego declararon que nunca habían hecho esto antes y tenían miedo de romper la máquina. Lógica de hierro, incluso inútil para discutir. Como resultado, el proyecto pasó de un destornillador suelto de piezas ordenadas a un bricolaje duro, porque trabajar con metal, aunque con aluminio blando, en un pequeño apartamento sin equipo especial hace que el horror sea existencial. Al principio Y luego llegas a la etapa de adopción, realizas un taladro manual, una sierra para metales y te mueves obstinadamente hacia la meta deseada.

Las siguientes son algunas imágenes con las etapas de ensamblaje para los amantes del hikporn:


A continuación se muestra la sesión de fotos final de un dispositivo completamente ensamblado. ¡También hay relojes con indicadores de descarga de gas, que de hecho cuadran el calor y la luminosidad de toda la escena!

El final

Tomó alrededor de seis meses completar todo el proyecto, desde el concepto hasta la implementación. Detrás de escena hubo varias revisiones y tarifas del amplificador para realizar cambios y mejoras, pero esto se puede hacer sin cesar. En general, estoy satisfecho con el resultado. Según lo planeado, en la mayoría de los casos se usa un amplificador de estado sólido y solo ocasionalmente se lanza un amplificador de tubo, principalmente para comparar. Sin embargo, el objetivo principal: revivir su antiguo pasatiempo y profundizar en la electrónica, ¡se ha logrado por completo! Escriba sus preguntas y comentarios en los comentarios.

¡Que tengan un buen fin de semana!