Amplificador de tubo não canônico

Bom dia a todos!

De alguma forma, em uma noite fria e sombria, li um artigo sobre um amplificador de Classe D de alta qualidade com o Aliexpress . E o pensamento veio à minha mente para contar sobre o meu ofício de bricolage. E agora as mãos chegaram. A seguir, é apresentado um registro de trabalho sobre a fabricação do amplificador de quantos tubos já (e não apenas). O artigo está repleto de frivolidade e petrosianismo, mas ainda existem alguns esquemas talvez úteis que você pode encontrar aqui.

Advertências:

1. CUIDADO, trânsito! Muitas fotos.
2. CUIDADO Os circuitos apresentados usam voltagens com risco de vida. Ao reproduzir os esquemas acima, você faz isso por sua própria conta e risco. O autor não é responsável pelas consequências resultantes da duplicação de todo o dispositivo e de suas partes individuais.

Vou esclarecer imediatamente:

• O amplificador não é Hi-End e nem Hi-Fi, porque não foi utilizado um grama de tinta em pó na sua produção!
• Eu não sou um defensor da confissão de sons espirituais de tubos térmicos. Mas as lâmpadas brilham tão legal ...
• Para possíveis perguntas da classe "Por que?" resposta preparada "Porque um hobby".

Repito: todo o projeto foi iniciado não com o objetivo de obter um som de "tubo", mas por causa da estética especial de amplificadores de tubo bem feitos. Foi a estética que se tornou a base da grande maioria dos problemas que surgiram. Ela determinou o custo final, excedeu significativamente o orçamento inicial: a produção das peças (neste caso, leia a prototipagem) é sempre muito mais cara do que parece à primeira vista. Também quero observar imediatamente que a tarefa era desenvolver um amplificador do zero, sem reduzir tudo a um trivial: “Comprei um aparelho na Internet, soldei e o inseri em uma caixa debaixo dos meus sapatos”. No final, este ainda é um projeto de bricolage, deve haver um desafio, um sofrimento e um desejo de jogar tudo para o inferno! No entanto, ir a extremos também não vale a pena. Em teoria, você pode fazer tudo completamente sem usar produtos adquiridos, mas nesse caso você precisa das ferramentas apropriadas (leia as máquinas-ferramentas), caso contrário, o resultado pode, para dizer o mínimo, desapontar.
A única questão é o objetivo final. Então, vamos começar!

A peça é em quatro atos. Épico Heroico

Ato um. Planejamento

Um bom planejamento é a chave para menos iterações, de "como eu poderia ter feito isso" a "poderia ter sido melhor, mas funcionará dessa maneira". O amplificador foi originalmente projetado para substituir os alto-falantes padrão por um computador. Para ser sincero, assistir ao vidyashek tocando gatos sob o tapete através de um amplificador de tubo quente, é claro, pode complementar a imagem, mas não é racional. O que leva a uma idéia completamente lógica de acionar um amplificador em semicondutores antigos, bons e de estado sólido. E de acordo com seu próprio humor, Monsieur estará livre para escolher qual dos amplificadores usar para ouvir Dire Straits e qual para 2Pac. Como resultado, o circuito se tornou um pouco mais complicado, mas lembramos do desafio, dos testes e de tudo isso. O resultado são 4 placas de circuito impresso: uma fonte de energia, um amplificador de tubo, um amplificador de estado sólido e um patch board. Parece que tudo é simples, seguimos em frente.

Ato dois. Desenho

Na verdade, por uma questão de que todo o barulho. Meus talentos visuais são limitados a linhas retas condicionais, exclusivamente em papel quadriculado. Mas há um ensino de engenharia, tão armado com CAD e com muita paciência, que ele visualizou lentamente e com um rangido o que eu gostaria de obter como resultado. E sim, não se surpreenda que o design do gabinete seja o primeiro, e não o circuito, como é habitual.

Um pouco sobre o case em si e o visual "clássico" de um amplificador valvulado. Eu nunca entendi a paixão de colocar todos os eletrônicos fora. As lâmpadas, sim, são lindas, quentes e apagá-las (mesmo sacrificando um pouco de imunidade a ruídos) não é uma má idéia, mas parafusar grandes transformadores com um núcleo em forma de W na tampa da caixa superior é uma decisão bastante duvidosa. Alguns vão ainda mais longe: além de todos os itens acima, eles colocam um banco de capacitores no topo! Concluir Parece que você não está olhando para o dispositivo acabado, mas para uma espécie de tábua de pão. Embora o sabor e a cor de todos os marcadores sejam diferentes ...

Decidi usar uma caixa de alumínio anodizado e escovado com guarnição decorativa de mogno (jarrah). Além disso, para reduzir o tamanho, foi decidido o uso de transformadores toroidais. A base de metal do estojo, botões, pernas - comprados no Aliexpress, o restante foi planejado para ser fabricado por conta própria. Quase todos os detalhes foram desenhados, depois dos quais tudo se encaixava lindamente ...



E então eles enviaram um corpo. Escusado será dizer que os tamanhos dados pelos chineses na documentação são bastante medíocres ao dispositivo real. Eu sempre me perguntei: "Na China, tudo é feito a olho nu?". Qual é o problema de anexar os desenhos corretos de acordo com os quais você está fabricando a peça? Entendo que, se não tivessem sido apegados, então não, estavam lá, mas não os corretos! Aparentemente, a proteção dos concorrentes.

Quando as dimensões aproximadas do gabinete ficaram claras, foi a vez dos circuitos. Por que exatamente nesta sequência? Por uma questão de compacidade. Com um peso superior a 10 kg, as dimensões são 40x30x20 cm (com todos os elementos decorativos). Dentro, é bem apertado (veja a foto abaixo). Como resultado, o tamanho dos componentes nas placas, bem como as dimensões das próprias placas, são de grande importância. As dimensões das placas de circuito impresso, as alturas dos componentes, a localização dos elementos, tudo foi selecionado, desenhado em 3D e verificado na montagem. Se os detalhes se relacionam, retornamos dois passos para trás e depois para o vitorioso. As primeiras vezes é até divertido: sou um sujeito tão bom, verifiquei tudo, evitei problemas. Em algum momento após a terceira vez, o pensamento vem a ser importante para a saúde dos desenvolvedores de sistemas CAD paramétricos. Eu recomendo fortemente que qualquer um que ainda não tenha aprendido o básico de qualquer um dos sistemas e não negligencie o estágio da modelagem, mesmo para o artesanato doméstico. Do grande que eu identifiquei: o transformador de rede de 90 W, que inicialmente se levantou perfeitamente, não se encaixa no gabinete (olá aos desenhos chineses). Eu tive que substituir por dois 60 W cada (estes são os que estão dentro das paredes laterais).

Aja em terceiro. Circuitry

Eu nunca tive nada a ver com a tecnologia de lâmpadas, e é isso. Tecnicamente, posso desenhar analogias com transistores e, em geral, tudo é bastante simples, mas não sem nuances. Após alguns dias pesquisando na rede, decidi usar os estágios de saída de ciclo único nas lâmpadas 6V6GT. Se alguém estiver muito interessado em comparar opções diferentes para estágios de saída, bem como em geral classes diferentes de amplificadores, aconselho que você leia aqui . Eu escolhi o que escolhi e não quero sobrecarregar o texto com informações desnecessárias.

Mas não posso deixar de esclarecer que os amplificadores de classe A de ponta única têm um calor e profundidade de som especiais, especialmente em frequências médias ... tfu, eu quase não acreditei! Mas falando sério: além da falta de distorção do tipo “passo” no estágio de saída, eles são apenas quentes. Não, eles são realmente muito quentes, porque a eficiência dos amplificadores de classe A não excede 10 a 15%, o restante vai para o aquecimento da sala. A potência estimada do meu amplificador é de cerca de 4,5 watts. Eu usei esse esquema como base, mas fiz alguns ajustes. E, além da potência da lâmpada, é claro, um indicador luminescente como o "olho mágico". Parece muito bom.

A partir deste momento, começa a heresia perfeita, de acordo com as verdadeiras testemunhas do som do tubo, recomendo fortemente que os adeptos dessa fé folheiem o texto e simplesmente colem as fotos do resultado. Eu te avisei!

Para começar, não gosto da abordagem clássica da construção de amplificadores valvulados, que envolve o uso de componentes exclusivamente passivos (resistores, capacitores, transformadores), com exceção das próprias lâmpadas. Os dispositivos semicondutores de estado sólido têm uma grande vantagem (uma) sobre as lâmpadas - uma variação significativamente menor nas características. Duas lâmpadas com o mesmo nome, mesmo produzidas no mesmo lote, podem variar significativamente. Por esse motivo, pode-se ver com freqüência que as lâmpadas do estágio de saída são vendidas em pares com características semelhantes. Mas onde está a garantia de que, após o aquecimento, eles permanecerão os mesmos? E depois de algumas horas de funcionamento? Muitas incertezas. Ao mesmo tempo, dispositivos semicondutores podem ser usados ​​para nivelar a propagação de parâmetros. Por exemplo, em vez de um resistor padrão que define a corrente do cátodo, você pode usar uma fonte de corrente no LM317A. Ao mesmo tempo, isso não afetará o caminho do som, mas a corrente não dependerá dos parâmetros da lâmpada. Na Internet, você pode encontrar opções para essas soluções, então minha originalidade especial não é diferente.



O amplificador de estado sólido é ainda menos perceptível: o chip STA540 padrão com o mínimo de cintas. Amplificador classe AB, para uso diário em conjunto com um computador - é isso. Além disso, é possível soldar um filtro ativo na placa e usá-lo como um sistema 2.1, ou seja, com um subwoofer. Esta opção não é usada.



Finalmente, a coisa mais engraçada é a fonte de energia. Aqui estava um hardcore completo.
Contrariando dogmas, decidi não apenas não usar os kenotrons amados por todas as lâmpadas, mas, em princípio, abandonar a fonte de alimentação linear! As fontes de alimentação comutadas são melhores, tanto em termos de eficiência quanto de tamanho. Além disso, o design foi até uma curva. A escolha de um microcircuito controlador PWM e um transformador flyback foi escolhida de acordo com o princípio “para teste gratuito, por que não?”. O fato é que o controlador e os transformadores especialmente projetados para ele podem ser solicitados gratuitamente como amostras (com registro, mas sem SMS!). Essa não é a melhor opção, porque há mais controladores padrão e comprovados e, portanto, vários circuitos testados pelo tempo. Abaixo está um diagrama de fontes de alimentação para amplificadores de tubo (+300 V, +285 V, +6 V) e de estado sólido (+18 V).



A voltagem dos transformadores de rede step-down é retificada e, em seguida, fornecida aos conversores de pulso. Um desenvolvedor experiente de fontes de alimentação pode perguntar: por que essas perversões? De fato, seria possível retificar imediatamente a tensão da rede elétrica e colocá-la nos conversores, mas eu queria fazer um isolamento galvânico com a rede. Na versão acima do circuito, não há filtros indutivos para as saídas de fontes pulsadas (adicionadas pela montagem do volume). Na próxima versão, o batente será corrigido.

Olhando para o futuro, direi que a configuração da fonte de alimentação foi a mais problemática de todo o trabalho de depuração. Isso se deve em parte ao fato de que a última vez que ele esteve seriamente envolvido em circuitos foi cerca de 6 anos atrás. Mas no final, em parte depois de dançar com um pandeiro, em parte, fazendo perguntas estúpidas em fóruns temáticos, encontrei uma solução para os problemas e tudo começou!

Ato quatro, último. Assembléia

Encomendei placas de circuito impresso dos chineses no FirstPCB. A qualidade é aceitável: a serigrafia tem uma espessura diferente, os orifícios são levemente deslocados do centro das almofadas. Em geral - não é ruim, considerando o custo.

O pedido mínimo é de 5 peças, então agora eu as tenho um pouco mais do que o necessário ...

Placas após desembalar:



e na forma de solda:



Teste de amp sem gabinete:



Bem, e onde sem um olho mágico:



Caso adicional. O fato é que, em nossa área, por uma razão desconhecida para mim, é muito difícil solicitar o processamento de uma peça de madeira em uma máquina CNC de 5 coordenadas. Eles perguntam fabulosamente caro ou não. E isso apesar do fato de que, sendo um pouco do assunto, eu projetei com o mínimo de complexidade. Os chineses também não ajudaram: tendo enviado um pedido para 8 empresas, receberam uma resposta positiva de apenas duas. As partes restantes com menos de 10 unidades não estão interessadas, embora seus sites falem sobre serviços de prototipagem. Mas os dois restantes também decidiram não se limitar ao preço e, para todo o resto, pediram fotos e um desenho completo do dispositivo! Eu me pergunto por que eles são ...

Como resultado, tive que simplificar os detalhes para quase 2,5D e retificar em uma máquina CNC local. Por um lado, descobriu-se, em relação ao resto, não é caro. Por outro lado, se somar todos os quilômetros quadrados de lixa áspera que tive que calar, corrigindo o que esses caras fizeram ... Sério, a sensação é de que eles não estão familiarizados com a tecnologia em princípio e usaram modos padrão para aglomerado de madeira, dos quais eles moem 99% de seus pedidos. Mas não sou ganancioso, além disso, dei a eles um material pesado para a seleção de parâmetros!



Mais lixa para o deus da lixa:



Um agradecimento especial a eles pelo fato de terem prometido fazer furos nas peças de alumínio e depois declararam que nunca haviam feito isso antes e estavam com medo de quebrar a máquina. Lógica de ferro, mesmo inútil discutir. Como resultado, o projeto transformou uma chave de fenda solta das peças encomendadas em bricolage hardcore, porque trabalhar com metal, embora com alumínio macio, em um pequeno apartamento sem equipamento especial causa horror existencial. No começo E então você chega ao estágio de aceitação, pega uma broca de mão, uma serra para metal e se move teimosamente em direção à meta pretendida.

A seguir, algumas fotos com as etapas de montagem para os amantes de hikporn:


Abaixo está a sessão de fotos final de um dispositivo totalmente montado. Também existem relógios nos indicadores de descarga de gás, que de fato compõem o calor e a luminosidade de toda a cena!

O fim

Demorou cerca de seis meses para concluir o projeto inteiro, do conceito à implementação. Nos bastidores, houve várias revisões e taxas do amplificador para fazer alterações e melhorias, mas isso pode ser feito infinitamente. Em geral, estou satisfeito com o resultado. Conforme planejado, na maioria dos casos, um amplificador de estado sólido é usado e, ocasionalmente, um amplificador de tubo é iniciado, principalmente para comparação. No entanto, o objetivo principal - reviver seu antigo hobby e se aprofundar na eletrônica, foi totalmente alcançado! Escreva suas perguntas e comentários nos comentários.

Tenham um bom final de semana!