Costruire un amplificatore valvolare stereo

Hai mai voluto costruire un pezzo di elettronica altamente pericoloso, inefficiente, ma incredibilmente retrò? Bene, l'ho fatto. È praticamente un amplificatore a valvole. I tubi a vuoto sono vecchi componenti elettronici che agiscono come transistor, controllando molta corrente con poca corrente. Di solito si sente parlare delle valvole utilizzate negli amplificatori per chitarra, perché distorcono in un modo che si adatta al suonare la chitarra. Tuttavia, le valvole possono anche essere utilizzate per amplificare un segnale stereo da un'altra sorgente audio come un lettore CD o MP3. Gli amplificatori a valvole, sfortunatamente, non sono le cose più pratiche al mondo; consumano molta energia, si surriscaldano e sono grandi. Detto questo, sembrano dannatamente belli e alcune persone sembrano pensare che suonino anche abbastanza carine.

Puoi imparare molto sull'elettricità e l'elettronica da un progetto come questo. Passare attraverso il processo di acquisto di parti, pianificazione ed esecuzione è un'esperienza utile per qualsiasi produttore. Tieni presente che sono solo un tipo su Internet: prendi tutto ciò che dico con un pizzico di sale. Tranne, ovviamente, per queste prossime frasi. Questo progetto è pericoloso in modo molto serio. Implica tensioni elevate e molta corrente che può farti sentire decisamente spiacevole o addirittura decisamente morto. Se decidi di lavorarci su con l'accensione, fai attenzione. Alcuni condensatori di questo amplificatore rimarranno a lungo in carica dopo lo spegnimento. Scaricare tutti i condensatori attraverso un resistore collegato a terra, preferibilmente con un voltmetro attraverso di esso per essere assolutamente sicuri che il tappo sia completamente scarico. Quando testate l'amplificatore per la prima volta, usate qualcosa come un mattone da 12 volt invece di collegarlo direttamente alla parete, solo per sicurezza, oltre che per evitare che le cose esplodano o si sciolgano. Un vecchio trucco è tenere sempre la mano sinistra nella tasca posteriore, quindi se rimani scioccato, si spera che non ti raggiunga il cuore.

Inoltre, dovrai sapere come leggere uno schema, una saldatura e usare un trapano a mano.

Step 1: Prime cose in primo luogo: Tubes

Introduzione rapida ai tubi

Un progetto come questo può insegnarti molto sull'elettricità e l'elettronica. Per apprezzare cosa succede più o meno in questo amplificatore, dobbiamo dare un'occhiata a come funzionano alcune cose, e prima di tutto sono le valvole a vuoto stesse.

Un tubo a vuoto è solo un tubo di vetro a cui è stata aspirata tutta l'aria. Un buon esempio è la prima lampadina, all'interno della quale un filamento è stato sottoposto a una corrente che gli ha causato la produzione di energia sotto forma di luce e calore. Se l'interno della lampadina non fosse un vuoto, il filamento subirebbe la combustione a causa dell'alta temperatura in presenza di ossigeno e sarebbe distrutto.

Il diodo

Il tubo a vuoto più semplice è un diodo, così chiamato per i due elettrodi che contiene. Si dice che i tubi del vuoto siano termoionici, il che significa che il calore viene utilizzato per incoraggiare l'emissione di elettroni da un elettrodo. Se un elettrodo caricato negativamente (come in esso ha un eccesso di elettroni, in tubi viene chiamato catodo) viene riscaldato da un filamento, gli elettroni in esso si "eccitano" e, se è presente una differenza di potenziale elettrico o tensione sufficiente, essi verrà effettivamente emesso dall'elettrodo. La potenziale differenza è dovuta a un altro elettrodo, chiamato anodo o piastra, che è caricato positivamente e quindi esercita una forza attrattiva su queste piccole particelle entusiaste, facendole frustare attraverso il vuoto dal catodo caricato negativamente. Poiché la corrente elettrica scorre da negativa a positiva e mai viceversa, la corrente può fluire solo in un modo in un diodo. Tuttavia, questo non è molto utile per l'amplificazione, quindi passiamo al passaggio successivo nella gerarchia del tubo a vuoto: il triodo.

Il triodo

In un triodo, c'è un terzo elettrodo oltre all'anodo e al catodo, chiamato griglia. La griglia porta una tensione negativa ed è collegata a una sorgente di ingresso, che, nel caso di questo amplificatore, è un segnale audio fluttuante. La tensione negativa sulla griglia respinge una certa quantità di elettroni che salta fuori dal catodo e quanti elettroni respinge dipende da quanto è negativo, che a sua volta dipende dall'ampiezza del segnale audio. Questo è per definizione amplificazione: usare una piccola quantità di elettricità per controllare una grande quantità. Il segnale audio è piuttosto piccolo e controlla efficacemente il flusso di qualunque elettrone scegliamo di saturare il catodo. La tensione di base della rete, la tensione presente in presenza o meno di un segnale, viene definita tensione di polarizzazione. Il bias determina quanta corrente assorbe il tubo quando non c'è segnale in ingresso.

Il tetrodo

Aggiungi ancora un altro elettrodo e otterrai un tetrodo. Questo nuovo elettrodo è chiamato schermo o schermo. Fondamentalmente, lo schermo impedisce che il flusso di elettroni attraverso il tubo sia influenzato troppo dall'anodo e sia invece totalmente controllato dai cambiamenti che si verificano nella griglia. Ha una tensione positiva inferiore rispetto all'anodo. Quando gli elettroni inizialmente si liberano dal catodo, possono solo 'vedere' lo schermo, e quindi si precipitano verso di esso, e raggiungendolo notano l'anodo e proseguono verso quello.

Il Pentodo

Ora veniamo al pentodo. In un pentodo c'è, ovviamente, un quinto elettrodo che prima non c'era. Questo è il soppressore. Il soppressore si trova tra l'anodo e lo schermo ed è alquanto negativo in carica. Il suo scopo è quello di assicurarsi che eventuali elettroni che potrebbero rimbalzare dall'anodo non fuggano troppo a lungo respingendoli nuovamente all'interno.

Nota

I pentodi non sono la fine della strada quando si tratta di tubi, ce ne sono molti altri tipi e, se sei interessato a loro, controlla il passaggio dei collegamenti. Esistono due tipi di valvole utilizzate in questo amplificatore: triodi e tetrodi. I triodi sono utilizzati nella fase del preamplificatore, in cui il segnale audio viene aumentato a un certo livello adatto per un'ulteriore amplificazione da parte dei tetrodi dell'amplificatore principale.

Inoltre, dai un'occhiata a questo fantastico film vecchio stile sui tubi e su come sono fatti:


Step 2: Parti: cosa ti servirà

Parti

Il tizio che ha originariamente progettato questo amplificatore, Poindexter di Audiotropic, ha una grande quantità di informazioni sul suo sito sulle parti che ha usato. Il suo dispositivo, chiamato Musical Machine, è composto da alcuni componenti di tipo audiofilo molto carini, ma molto costosi (filo di collegamento speciale di alta qualità, saldatura extra fantasia). Questi componenti possono anche produrre un ottimo suono, ma in qualche modo non riesco proprio a spendere $ 35 su un condensatore di cui posso avere un facsimile ragionevole per due dollari, e le mie orecchie non istruite probabilmente non possono dire la differenza comunque. Quindi, per questo motivo, ho costruito lo stesso circuito di Poindexter, ma con parti più economiche e disponibili.

Cosa ti servirà

L'amplificatore è composto da due sezioni, il circuito audio e l'alimentazione. Diamo un'occhiata alle parti in entrambi.

Allegato

Avrai bisogno di qualcosa per mettere il tuo amplificatore e ci sono sicuramente alcune considerazioni da prendere quando scegli un contenitore. I trasformatori e in particolare i tubi stessi possono diventare molto caldi e quindi devono trovarsi in un'area ben ventilata, preferibilmente sporgendo dalla parte superiore del case. Sfortunatamente, nel mio caso, ho scelto follemente un recinto puramente per il suo aspetto, che ha finito per essere un po 'di mal di testa. Ho scelto una vecchia scatola di posate in legno, che per caso aveva pannelli piuttosto spessi, il che rende doloroso montare componenti progettati per essere montati su circuiti stampati o scatole di metallo sottili. Quindi, a meno che tu non voglia passare il tempo a far funzionare quel tipo di caso, direi di andare con qualcosa di più convenzionale.

trasformatori

Cosa comprare

Dopo tutto, realizzerai il circuito audio due volte poiché si tratta di un amplificatore stereo, quindi avrai bisogno di due trasformatori di uscita. Poindexter utilizza trasformatori di ordini speciali molto fantasiosi che sono ben al di fuori della mia fascia di prezzo, quindi ho optato per un Hammond 125D, che, per quanto posso dire, funziona benissimo.

Ci sono quattro trasformatori nell'alimentatore, uno per i filamenti di riscaldamento nei tubi (Hammond 166N6), uno per i principali alimentatori positivi (Hammond 167G120), uno per gli alimentatori negativi (un toroide Amveco) e un trasformatore "choke" (Hammond 158Q). Un soffocamento non è in realtà un trasformatore ma un induttore. Fondamentalmente, la funzione di uno starter è simile a quella di un condensatore in parallelo, resiste a improvvisi cambiamenti di corrente e agisce quindi da filtro.

Dove acquistarlo

Ho ottenuto questi trasformatori da Angela Instruments che ha un sacco di vecchi componenti audio di alta qualità. Un altro buon posto è Parts Connexion. Il toroide Amveco che ho ordinato da Digi-Key (codice TE62045-ND).

tubi

Cosa comprare

I tetrodi utilizzati nella sezione principale dell'amplificatore sono quattro valvole Electro-Harmonix 6V6EH, che sono piuttosto facili da trovare. Per i tubi del preamplificatore, abbiamo due tubi 5965 che sono doppi triodi, il che significa che ogni tubo contiene effettivamente due triodi. Se guardi le viscere del tubo noterai due guaine metalliche separate; questi sono i triodi. Le prese per tubi sono anche essenziali per fissare i tubi sulla custodia.

Dove acquistarlo

Ho ottenuto i tetrodi da [htttp: //www.tubedepot.com Tube Depot] e i doppi triodi da Antique Electronic Supply. Le prese provenivano da Antique Electronic Supply, quelle a otto zampe per i 6V6 e quelle a nove zampe in miniatura per i 5965.

resistenze

Cosa comprare

Per la maggior parte ho usato solo normali resistori a pellicola metallica, anche se ci sono un paio di Kiwame di alta qualità lì dentro perché li avevo. I resistori da 60K e 62, 5 4W che vedi nello schema, chiamati resistori di carico a piastre, sono in realtà ciascuno due resistori da 2W in parallelo, due 120K per il 60K e un 120 e 130 per il 62.5K. Alcune belle resistenze sono piuttosto economiche e la maggior parte delle persone insiste sull'uso di quelle buone per il carico della piastra, ma non sono necessarie ovunque. I resistori da 100 ohm collegati allo schermo 6V6 sono classificati a 1 / 2W e non mi sono preoccupato di nulla di speciale, solo dei vecchi resistori normali. Lo stesso vale per i resistori di polarizzazione da 100K, 1 / 2W, film metallico.

Dove acquistarlo

È possibile ottenere resistori a pellicola metallica a varie valutazioni in qualsiasi negozio di forniture elettroniche nel proprio quartiere, oppure è possibile ordinarli online da una varietà di fornitori come Digi-Key. Per le cose fantasiose prova Parts Connexion, Angela Instruments o Percy Audio. Naturalmente, ci sono molti altri buoni fornitori, come ti dirà Google.

condensatori

Cosa comprare

I due condensatori da 0, 33 uF nel circuito sono pensati per escludere qualsiasi CC che passa e consentire il passaggio solo del segnale audio CA. Mentre i costosi condensatori sarebbero belli qui, sono economico e quindi ho usato solo condensatori Mylar da 630 V (quelli che sembrano grandi rettangoli rossi). In realtà, quelli nel mio amplificatore in questo momento sono 0.47uF, ma questo significa solo che avrò un po 'più di basso. Tutti i condensatori dell'alimentatore sono componenti standard, ad eccezione dei pochi che ho sostituito con alcuni tappi a goccia di colore arancione che avevo.

Dove acquistarlo

Ho appena comprato i tappi del filtro 0.47uF da un negozio locale, ma se vuoi quelli luccicanti, dovrai provare posti come Angela Instruments. I condensatori di alimentazione sono stati tutti ordinati da Digi-Key.

diodi

Cosa comprare

Ho appena usato i diodi UF1007 1000V 1A consigliati da Poindexter. Niente di costoso è davvero necessario, credo, a meno che ovviamente non si scelga di utilizzare diodi a tubo. I diodi a tubo ti costeranno di più e richiedono un alimentatore per i loro riscaldatori.

Dove acquistarlo

Puoi ottenerli da Digi-Key o Parts Connexion e probabilmente in molti altri luoghi.

Potenziometri, interruttori e prese

Cosa comprare

Ci sono solo tre potenziometri nell'amplificatore, uno per il volume e due per la regolazione del bias su entrambi i canali. Quello per il volume è un piatto a due piani. Ci sono due interruttori, uno per gli alimentatori principali e uno per i riscaldatori a tubi. Qui vanno bene i vecchi interruttori bipolari unipolari. Dato che ho solo un ingresso nel mio amplificatore, non ho un DPDT per cambiare tra ingressi come Poindexter. Avrai anche bisogno di due set di terminali di avvolgimento degli altoparlanti, quindi hai qualcosa a cui agganciare gli altoparlanti, oltre a una serie di prese di ingresso stereo e una spina per il cavo di alimentazione.

Dove acquistarlo

Personalmente non ho fatto una pazzia in un costoso volume, ma molte persone pensano che sia una parte importante, quindi se hai i soldi sentiti libero di fare una pazzia. Ancora una volta, prova Parts Connexion, Angela Instruments o Percy Audio. Per switch, post e jack, prova Radioshack o qualsiasi altro negozio di forniture elettroniche. La scatola spina / fusibile per il cavo di alimentazione era di Digi-Key e la sua parte n. è Q201-ND. Avrai ovviamente bisogno di una miccia per questo, penso uno da 1A, che puoi ottenere da qualsiasi negozio di forniture elettroniche.

Altre cose

Avrai bisogno di viti, dadi e bulloni e cose del genere, che puoi trovare in qualsiasi negozio di ferramenta. Per quanto riguarda il filo di collegamento, Poindexter usa alcune cose piuttosto fantasiose, ma essendo il cheapo che sono io ho appena usato un filo di collegamento normale da Radioshack.

Passaggio 3: Il circuito audio: cosa sta succedendo

Push-Pull

Il principio di base dietro questo amplificatore è piuttosto interessante e vale la pena dare un'occhiata. Questo amplificatore è chiamato un amplificatore Push-Pull 6V6, il 6V6 è il modello a valvole, ma cos'è questo business push-pull? Si riferisce a un caso speciale di circuiti differenziali, in cui un intero segnale è costituito dalla differenza di due tensioni, una negativa e una positiva (tecnicamente parlando, solo lo stadio di uscita è push-pull, ma entrambi sono differenziali). In poche parole, un tubo produce alla metà positiva del segnale audio CA, spingendo l'altoparlante verso l'esterno, mentre l'altro produce la metà negativa, tirando il cono dell'altoparlante e di conseguenza vengono create le onde sonore. Prendi i due triodi nel preamplificatore, per esempio. I loro catodi sono collegati tra loro e il segnale va alla griglia di solo uno dei tubi. Quindi, quando il segnale diventa alto, la griglia su un tubo respinge meno elettroni che saltano giù dal catodo e quindi più corsa attraverso e, poiché i catodi sono collegati insieme, anche gli elettroni si precipitano fuori dal catodo dell'altro tubo come bene. Ciò si traduce in una corrente che scorre in una direzione attraverso il circuito e infine attraverso un trasformatore che produce una corrente che forza il cono dell'altoparlante verso l'esterno. Quando il segnale diventa basso, si verifica il contrario. La griglia respinge gli elettroni al catodo e questi elettroni vanno al catodo dell'altro tubo, inviando corrente nella direzione opposta come prima. Quando questa corrente passa attraverso la bobina primaria del trasformatore di uscita, induce una corrente nella bobina secondaria che fa muovere il cono dell'altoparlante verso l'interno.

Prima di andare agli altoparlanti, tuttavia, il segnale viene filtrato attraverso i due condensatori .33uF (la corrente continua non può attraversarli, poiché un condensatore è tecnicamente un'interruzione nel circuito, ma CA può) e si fa strada verso lo stadio di uscita o la sezione principale dell'amplificatore. Quindi, tutto accade di nuovo, tranne questa volta con i 6V6 e in misura maggiore. La tensione di -20 DC nel mezzo c'è per il bias sulle griglie dei 6V6. Lo schermo dei 6V6 è collegato attraverso un resistore all'anodo, in modo che abbia una frazione della tensione dell'anodo.

Passaggio 4: Layout / Pianificazione

Questo è probabilmente il passo più importante dell'intero progetto, come sottolinea Poindexter. Mettere tutto nel posto giusto per cominciare può rendere l'esperienza molto più piacevole. Essendo nuovo all'amplificatore a valvole while, il mio non è esattamente incontaminato, tutt'altro. Ma funziona, quindi lì.

Ti consigliamo di mantenere l'alimentazione e il circuito audio come due sezioni / lati separati. Tutti i tubi dovrebbero andare insieme in un'area e i trasformatori di uscita da qualche parte nelle vicinanze. Apparentemente avvicinare troppo i trasformatori può causare ronzii, ma non sono abbastanza esigente da lamentarmi, quindi i miei sono abbastanza vicini. Alcuni dei problemi di ronzio possono essere risolti mettendo coperture metalliche sui trasformatori e mettendo a terra le loro custodie correttamente. In questo amplificatore, i bulloni che fissano i trasformatori alla custodia sono saldamente fissati alla piastra di terra con dadi. Apparentemente, il posizionamento dei trasformatori l'uno rispetto all'altro aiuta anche a eliminare il ronzio. Se si ruotano i trasformatori di 90 gradi, in modo che non siano allineati tra loro, si ottiene una certa diminuzione del ronzio. L'angolazione non è sempre di 90 gradi, quindi se sei molto esigente e paziente, regolare con attenzione l'angolazione fino a quando non è ottimale è sicuramente un'opzione.

Il circuito in molti amplificatori a valvole è implementato in modo leggermente diverso rispetto ad altri progetti elettronici. i circuiti stampati non vengono sempre utilizzati e non erano presenti. È più un tipo di circuito a forma libera, con componenti saldati direttamente l'uno all'altro e morsettiere come piccoli hub di connessioni. Questo non è il modo più organizzato di fare le cose, ma è più veloce di progettare e ordinare PCB, e le schede protettive possono occupare più spazio di quanto sia disponibile nel tuo contenitore (anche se ora che ci penso potrebbero funzionare bene) .

Step 5: The Build: Enclosure

Il recinto che ho scelto era una vecchia scatola di posate. Onestamente, non consiglierei questo tipo di caso, dal momento che, per quanto bello, è una seccatura. I lati e la parte superiore sono piuttosto spessi, il che rende difficile montare componenti destinati a custodie sottili in metallo o plastica senza dover molare noiosamente la cosa. Inoltre, un involucro metallico semplifica la messa a terra delle cose poiché puoi semplicemente collegare la terra allo chassis e mettere a terra qualsiasi cosa nel circuito collegandolo allo chassis. Con la scatola delle posate, ho dovuto inserire le piastre rivestite di rame per risolvere questo problema. Ma, se vuoi una custodia in legno dall'aspetto accattivante e non ti dispiace il lavoro extra, provaci.

Passaggio 6: The Build: Guida introduttiva

Quindi ho messo l'alimentatore da un lato e il circuito audio dall'altro. All'interno della custodia, ho attaccato una piastra rivestita di rame che avrebbe servito a terra qualsiasi cosa ad essa collegata. Ciò semplifica la messa a terra degli esterni dei trasformatori e, si spera, riduce il ronzio. I trasformatori sono collegati saldamente alla piastra con dado e bulloni, quindi fissano la piastra stessa all'interno della custodia.

Step 7: The Build: the Power Supply

Finché riesci a leggere uno schema e una saldatura, dovresti essere in grado di mettere tutto insieme. Tuttavia, se sei come me, le prime volte lo sbaglierai. Come puoi vedere, ci sono due piastre di rame, una per l'alimentazione e una per il circuito audio. Sarebbe stato anche meglio avere un piatto grande che coprisse l'intera superficie, ma non ne avevo uno abbastanza grande, quindi ho dovuto arrangiarmi. In questa prima immagine, stavo solo provando il layout del resto dell'amplificatore, cercando di capire dove posizionare i tubi e come colmare il divario tra il circuito audio e l'alimentazione.

Nelle immagini successive, ci sono alcuni dei circuiti di "forma libera" di cui stavo parlando. Ci sono questi piccoli gruppi di componenti saldati direttamente tra loro, il che è un po 'più confuso rispetto all'utilizzo di un PCB, ma è veloce e ti fa risparmiare il problema di preoccuparti di fare spazio e probabilmente progettare un circuito (ed è hardcore) . Le morsettiere mantengono comunque la maggior parte ancorate in modo abbastanza sicuro alla custodia.

Il toroide Amveco è cablato in modo un po 'strano, ma non temere, c'è un diagramma molto utile.

Step 8: The Build: the Audio Circuit

Il circuito audio potrebbe sembrare un po 'disordinato. Stavo saldando componenti alle gambe delle prese del tubo, c'erano dei fili che si incrociavano e così via. Per fortuna, però, funziona. Questo è un tipo di progetto per la prima volta, ma è anche uno a cui puoi tornare ancora e ancora e migliorare e aggiornare, e penso che probabilmente lo farò.

Quei condensatori rossi dovrebbero essere 0, 33 uF, ma in realtà sono 0, 47 uF, il che non è un problema, significa solo che avrò più bassi. Capita anche di resistere a una grande carica, quindi dovresti stare molto attento con loro e ricordarti di scaricarli. Questi componenti sono probabilmente meritevoli di essere sostituiti con parti di alta qualità ad un certo punto in futuro, poiché la maggior parte delle persone concorda sul fatto che sono molto importanti per il suono dell'amplificatore. (Oh sì, e non dimenticare, stai costruendo il circuito audio due volte - questo è un amplificatore stereo, dopo tutto!)

Step 9: The Build: Testing and Finishing Up

Quindi una volta che hai messo tutto insieme è tempo di vedere se funziona davvero. Tuttavia, non collegarlo direttamente al muro all'inizio, perché se lo fai e hai fatto alcuni errori di cablaggio, potresti finire per friggere alcuni componenti. Se ne esce fumo, probabilmente non è un buon segno. È possibile utilizzare un adattatore di alimentazione per un telefono o un altro dispositivo a bassa tensione per controllare prima tutto. Collegare questo ai terminali della presa di corrente e utilizzare un multimetro per testare i punti sullo schema in cui è indicata la tensione. Con un alimentatore come quello nella foto, le tensioni dovrebbero essere disattivate di circa un fattore di circa dieci. Se tutto sembra sostanzialmente giusto, vai avanti e collegalo e spera che nulla scoppi in fiamme. Una volta che l'alimentatore si sta comportando, collegare alcuni altoparlanti e vedere come suona. Continua a frugare finché non funziona, ma fai molta attenzione (controlla l'Intro se non sai di cosa sto parlando).

Passaggio 10: conclusione

Funziona, dannazione. Ed è carino.


(Il grande trasformatore 167G120 ronza un po 'che ho notato, qualche idea su cosa fare al riguardo? Penso che molto probabilmente sia solo la costruzione del trasformatore stesso, quindi forse devo solo aggiornare)

Passaggio 11: collegamenti e note

La macchina musicale di Poindexter

Introduzione ai tubi di All About Circuits

Vacuumtubes.net: come funzionano i tubi a vuoto

Fun With Tubes è una risorsa straordinaria. (grazie satman!)

C'è sempre Wikipedia

Ci sono anche molti buoni libri, come Valve Amplifiers di Morgan Jones, che copre a fondo tutti i concetti fondamentali delle valvole e il design dell'amplificatore. Jones ha un libro di accompagnamento chiamato Building Valve Amplifiers che copre tutte le considerazioni di progettazione fisica che vanno alla costruzione di un buon amplificatore valvolare, inclusi layout dei componenti, progettazione / costruzione dell'involucro, test delle prestazioni e risoluzione dei problemi.

Il manuale dei tubi per vuoto di potenza è un ottimo manuale dettagliato sui tubi.


Nota

Da allora Poindexter ha aggiornato il suo design ed è stato così gentile da fornire gli schemi, nella foto sotto.

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