Seria uniwersalnych płytek drukowanych do budowy wzmacniacza lampowego: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Obwody lampowe były kluczowym krokiem w rozwoju elektroniki. W większości dziedzin stały się one całkowicie przestarzałe w porównaniu z tańszymi, mniejszymi i wydajniejszymi technologiami półprzewodnikowymi. Z wyjątkiem audio – zarówno reprodukcji, jak i na żywo. Obwody lampowe będąc stosunkowo prostymi i głównie mechanicznymi pracami związanymi z wykonaniem wzmacniacza lampowego są idealne do samodzielnej budowy - DIY. Z pewnością są one związane z wysokim napięciem i dlatego mogą być niebezpieczne, ale jeśli zastosujemy się do pewnych podstawowych wskazówek, większości niebezpieczeństw można uniknąć.

Pierwszym podejściem do budowy obwodów lampowych było tzw. point-to-point, gdzie wyprowadzenia elementów były mocowane bezpośrednio do gniazd lamp, potencjometrów, jacków… za pomocą różnych zacisków. Aby ułatwić masową produkcję, firmy zaczęły umieszczać elementy na różnych płytkach (niektóre podejścia nadal nazywa się punkt-punkt, choć tak naprawdę nie są). Obecnie większość elektroniki jest wykonywana jako PCB - płytki drukowane. Nawet większość masowo produkowanych konstrukcji lamp jest obecnie wykonywana na płytkach drukowanych. Ale PCB mają pewne wady w świecie lamp: - lampy wytwarzają dużo ciepła, gdy są włączone, więc nawet w normalnym działaniu mają tendencję do znacznego skrócenia żywotności PCB - w większości obwody lampowe są tak proste i nieskomplikowane, a używane (wysokie napięcia) elementy tak duże, że nie ma sensu produkować obwodów lampowych na całych płytkach - w większości byłaby pusta przestrzeń i kilka śladów z niektórymi padami - naprawdę marnotrawstwo materiału FR4 - wiele elementów obwodu lampowego jest zbyt ciężkie lub zbyt nieporęczne do montażu bezpośrednio do PCB (transformatory, dławiki), inne nie nadają się do PCB ze względu na naprężenia mechaniczne (rurki, których gniazda mocowane są bezpośrednio do PCB muszą być ostrożnie wymieniane)

Z drugiej strony czasami trudno jest przylutować bezpośrednio do części wzmacniacza, a niektóre mają tendencję do uszkadzania w trakcie procesu (udało mi się zrujnować całkiem sporo przełączników podczas lutowania do nich). Ciężko jest też rozwiązywać problemy i serwisować klasyczne urządzenia typu point-to-point, tym bardziej, jeśli nie są one zbudowane z bardzo dobrym planowaniem. PCB daje solidny i demontowalny sposób mocowania elementów.

Tak więc sytuacja wymaga sposobu okablowania pół punktu do punktu, podobnego do tego, co robili w znanych wzmacniaczach gitarowych, takich jak Marshall czy Fender. Wielu budowniczych nadal stosuje swoje podejście z doskonałymi wynikami. Ale podejście Fender - Marshall ma pewne wady:

- wykorzystują głównie elementy osiowe, które są rzadkie i przez to mniej dostępne cenowo- większość elementów obwodu jest zrównoleglona, co powoduje marnowanie miejsca i może prowadzić do szumów, oscylacji i sprzężenia elementów- na płytkach są odsłonięte od dawna wyprowadzenia- to płyta jest następnie często montowana pośrodku obudowy, wypychając z niej wszystkie rozmieszczenie rur, co ponownie jest nieoptymalne

Prosta i dość podobna konstrukcja większości układów hi-fi i gitarowych umożliwia nam zastosowanie podejścia modułowego w budowie wzmacniaczy lampowych, z wykorzystaniem modułów PCB. Studiowanie schematów pomaga nam projektować płytki PCB, w których nie marnuje się miejsca na równoległe elementy, ale przestrzegają zasad trasowania śladów. Dwustronna konstrukcja umożliwia nam zmniejszenie modułów i wykorzystanie obu stron płytki. Możemy lutować złącza do płytek drukowanych, co jeszcze bardziej ułatwia rozwiązywanie problemów i serwisowanie urządzeń.

Dla majsterkowiczów projektowanie PCB do każdego projektu nie jest praktyczne, byłoby to dość drogie! Jednak prostota i podobieństwo wspólnych konstrukcji lamp pozwala nam projektować płytki PCB, które są przydatne w większości zastosowań.

Oto „zbiór” niektórych płytek drukowanych, które zaprojektowałem, aby ułatwić budowę wzmacniaczy lampowych.

• podwójna trioda typu point-to-point,
• PCB stosu tonów
• płytka przełącznika stompswitch
• dwie płytki przełączników

Krok 1: Podwójna trioda / Noval / Płytka przedwzmacniacza

Sekcja przedwzmacniacza jest dość podobna w większości zastosowań lampowych i zwykle składa się z serii podwójnych triod w nowatorskich obudowach, często lamp 12AX7. Czasami istnieje konfiguracja wtórnika katody, ale w większości są to tylko różne kombinacje wartości ogranicznika siatki + rezystora płytowego + nasadki obejścia katody + rezystora polaryzacji + wartości nasadki sprzęgającej. Nie jest więc tak trudnym zadaniem zaprojektowanie płytki drukowanej, która byłaby dość uniwersalna dla części przedwzmacniacza układu wzmacniacza - lub dla nowej lampy (siatki są wykonane w taki sposób, że również większość nowych niepodwójnych triod rurki mogą być używane z łatwością). PCB została zaprojektowana tak, aby pasowała do szafy rack 1U (tuba jest pozioma) - w przeciwnym razie dobrze byłoby ją nieco powiększyć. To od użytkownika zależy, które elementy trafią na którą stronę PCB. Sitodruk jest tutaj tylko jako pomoc w orientacji.

Płytka została zaprojektowana do współpracy z nowym gniazdem Beltona. Mocuje się go przez gniazdo (dzięki czemu wymiana lamp nie jest obciążeniem dla płytki drukowanej). Należy go przymocować do gniazd z kilkoma dystansami pomiędzy nimi. Jeden koniec niektórych wyprowadzeń elementu jest przylutowany bezpośrednio do gniazda, inne są przylutowane do płytki drukowanej. Na desce znajduje się kilka dodatkowych grup pad-trace (powszechna nazwa to siatka), które pomagają w różnych konfiguracjach. Aby dokładniej wyjaśnić PCB, prawdopodobnie najlepiej jest przejść przez piny lampy. _

- na „południu” płytki znajduje się „masa” z kilkoma śladami prowadzącymi do odpowiednich miejsc na płytce- na „północy” przewidziane są dwie siatki dla B+ - musi być zworka (biała linia) zainstalowany do ich podłączenia (ten szczegół sprawia, że ta płytka jest przydatna również dla lamp noval bez podwójnej triody)

1 - płytka1 - (biała linia oznaczona 1 po przeciwnej stronie) - wykonana w taki sposób, aby przewód szedł do oznaczonej siatki na płytce drukowanej, następnie jest miejsce na rezystor płytkowy (oznaczony R7) i sprzęgło stopniowe zaślepka może być lutowana w jednej z siatek „rezerwowych”2 - czy siatka1 (biała linia oznaczona 2) - zaślepka złączki lub zaślepka siatki może być zamontowana bezpośrednio do końcówki lutowniczej gniazda w razie potrzeby - R1 jest narysowany jako nieszczelność siatki rezystor - pad R1 do masy może być również wykorzystany do podłączenia ekranu z przewodu ekranowanego3 - jest katodą1 (biała linia oznaczona 3) - zaprojektowany tak, aby rezystor katodowy i zaślepka bypassu były lutowane na uchwycie gniazda i bezpośrednio w podkładce uziemiającej z drugiej strony 4 i 5 nie są zaznaczone, 9 jest zaznaczone ale nie ma dedykowanej sieci - 4, 5 i 9 to piny żarzenia - jako zagorzały zwolennik grzania DC zawsze podłączam tylko 4 i 5 w moich podwójnych triodach i zasilanie 12,6V - przewody do grzałki idą bezpośrednio do gniazda lutowniczego, ale przechodzą dwa duże pady jako formę odciągu ef6 - to plate2 - ta sama funkcja co 1 - jest tak, że przewód prowadzi do dedykowanej sieci, a następnie jest R9 jako rezystor płytowy i można użyć jednej z "rezerwowych" sieci do zamocowania kondensatora sprzęgającego stopnia7 - to grid2 - taka sama funkcja jak pin2, ale w miejscu narysowanego rezystora nieszczelności 8 narysowany jest R8 - to katoda2 - taka sama funkcja jak pin3(9 - środkowy odczep grzałki w układzie podwójnej triody, w niektórych lampach noval z drugim funkcjonować. Zwykle omijam ten pin lub nawet wyłamuję końcówkę lutowniczą z gniazda)

Od Alembic mam zwyczaj dodawania kondensatora filtra mocy jako części obwodu, więc dołączyłem do tego kilka dużych padów połączonych zarówno z masą, jak i B+ na wschodniej krawędzi..

Krok 2: PCB stosu tonów

Na schematach większości lampowych wzmacniaczy gitarowych można zauważyć, że „stosy tonów” są dość podobne. W zależności od impedancji wyjściowej poprzedniego stopnia istnieją dwie główne konstrukcje (z niewielkimi zmianami, znane jako Fender i Marshall). Połączyłem je oba w jednej płytce drukowanej. Na spodniej warstwie napisałem również najczęściej używane wartości w tabeli sitodrukowej. (Powodem, dla którego zaprojektowałem osobną płytkę dla stosu tonów, jest to, że wszystkie inne części przedwzmacniacza są zebrane wokół lampy, ale stos tonów jest zrobiony wokół potencjometrów. Z mojego doświadczenia jest spora możliwość pomieszania okablowania w tej części obwód. Elementy używane w stosie tonów lampowych są pod wysokim napięciem i dlatego wydają się być zbyt duże, aby można je było praktycznie zamocować na końcówkach lutowniczych puli. Również będąc pod wysokim napięciem, nie czuję obaw, aby zwisały z (przewodzącej) przedniej płyty Z drugiej strony posiadanie ich razem z innymi elementami przedwzmacniacza wokół lampy powoduje długie odcinki niepotrzebnego okablowania. Płytka jest przeznaczona do montażu potencjometrów na płytce - niektórzy puryści są temu przeciwni, ale ta płytka jest tak mała i lekka, że nie ma szans na przekręcenie garnki zakręciłyby połączenie. Dla osób o słabym sercu przewidziane są trzy otwory montażowe. Mniejsze nieplaterowane otwory na płytce drukowanej mają służyć jako odciążenie przewodów. R1, C1, C3 i C4, wraz z garnki VR1-3 są zwykłe części obwodu, donice ułożone w sposób TMB. Nie ma miejsca na potencjometr głośności - ograniczyłem się do 10cm szerokości do planszy, aby uzyskać go w cenie sprzedaży… A potencjometr głośności nie zawsze jest bezpośrednio za stosem tonów - jest J3 do podłączenia, północ sygnał, południe ziemia. C2 ma za zadanie zmostkować C1 z dodatkową pojemnością, dzięki czemu środek jest nieco wyższy - można go włączyć na J2. Duża kwadratowa podkładka w siatce uziemiającej umożliwia podłączenie ekranu wejściowego

Krok 3: Przełącz PCB nagłówka

Nie wierzę, że kiedykolwiek usmażyłem pojedynczy element elektroniczny za pomocą lutowia, a wszyscy tak bardzo przed tym ostrzegają. Układy scalone, tranzystory, diody i tak dalej mogą wymagać sporo nadużyć termicznych, zanim rzucą się na ciebie. Z wyjątkiem przełączników i potencjometrów (plastikowe Piher). Drut nie klei się dobrze, jeszcze raz kładziesz lutownicę na uchu… i ucho porusza się w swoim miejscu, roztopiłeś wokół niego miękki plastik. Istnieje duża szansa, że przełącznik prędzej czy później zacznie się zacinać i pękać. Przy wszystkich elementach, dla których najpraktyczniejsze jest przylutowanie ich bezpośrednio do przełącznika (pamiętaj o próbie lutowania elementu szeregowo z przełącznikiem) jest znacznie bardziej prawdopodobne, że go zepsujesz. Lub zrób niechlujne gniazdo na jego uszach. Kolejny problem to naprężenie przewodu - kończysz projekt, układasz wszystkie przewody w ładnym, ostrym porządku, a potem przypadkiem zaczepiasz o jeden z przewodów przełącznika i pęka - adieu wysiłki ostatniej godziny, trzeba go wykręcić z przodu płytkę (lub pedał) i przelutuj przewody. Czasami warto mieć szansę na użycie zwykłego złącza na przełączniku, a nie odlutowywanie go za każdym razem, gdy trzeba go usunąć. A jeśli na przewód zostanie przyłożona nadmierna siła, nie pęka, ale złącze puszcza - i po prostu podłączasz go ponownie.

Więc zamiast przełącznika lutowniczego używasz przełącznika do montażu na płytce drukowanej. Możesz lutować wszystkie przewody na miejscu, a także lutować piny bez obawy, że zniszczysz przełącznik. Połączenie ułożone jest w postaci dobrze znanej jednorzędowej główki 2,54mm - można ją wykorzystać do wykonania połączeń wewnętrznych lub zamontowania łącznika. Istnieją cztery duże, platerowane otwory przelotowe, które można wykorzystać jako odciążenie przewodu wejściowego lub wykonać dodatkowe potrzebne połączenia.

Istnieją dwa warianty tej płytki, nisko i wysokonapięciowe. HV nie jest wykonany ze wzorem 2,54 mm, ponieważ narusza to wymaganą znormalizowaną odległość upływu / izolacji. Zamówiłem te płytki, aby były tylko nacinane, a nie cięte, więc mogę bez wysiłku tworzyć całe rzędy lub kolumny, jeśli potrzeba więcej przełączników. Stworzony dla (najczęściej używanego) przełącznika DPDT.

Krok 4: Płytka przełącznika TB Stompswitch

Wiem, że nikt nie używa przełączników stomp w konstrukcjach wzmacniaczy lampowych, ale ta płytka była w tej samej partii - i część tego samego sposobu myślenia. Powiedzmy, że uaktualnienie poprzedniego przekomarzania się o przełącznikach DPDT. To tylko mój render małej płytki drukowanej, którą każdy sprzedawca zestawów pedałów oferuje za przyprawiającą o mdłości cenę.

Jeśli okablowanie przełączników może być ogólnie uciążliwe, dwa razy bardziej uciążliwe jest okablowanie przełącznika stompswitch 3PDT w celu uzyskania prawdziwego obejścia. Przylutowanie całego obwodu pedałów może zająć tyle samo czasu, ile zajmuje wykonanie gniazdek i okablowania przełącznika stompswitch. I za każdym razem jest to ten sam makaron, a nie fajna przygoda z tworzeniem nowego toru.

Ta płytka drukowana zawiera: - podkładki do montażu na płytce drukowanej 3PDT stompswitch - oddzielne podkładki podłączeniowe wejścia i wyjścia z otworami odciążającymi - gniazda zostaną w końcu schludnie okablowane, a przewód nie zerwie się nawet po 10-tym wyjęciu obwodu z obudowa - 4-przewodowe pojedyncze podkładki kołkowe 2,54 mm. Umożliwia to umieszczenie złącza po jednej lub drugiej stronie połączenia z płytą główną efektu. Odciążenie tutaj to jeden duży prostokąt, ponieważ do tego połączenia lubię używać kabla taśmowego. Pinout (I-gnd-B+-O) pasuje do mojego standardowego pinoutu podczas tworzenia pedałów od zera. - zabezpieczenie dla rezystora LED i diody LED, aby te połączenia nie powodowały nieprzyjemnego bałaganu wiszącego w obudowie pedału - zerowa odległość od obwodu przełącznika na południowej krawędzi, aby umożliwić zamontowanie przełącznika jak najbliżej ściany obudowy - aby dać umieść inne ważne segmenty.

Krok 5: Ja też chcę je zrobić…

wygoogluj mnie dla gerberów lub płytek drukowanych, jeśli ich potrzebujesz.

---

Osoby proszące o schematy z pewnością nie rozumieją koncepcji tych płytek drukowanych. Mają być uniwersalne, wielozadaniowe lub jakkolwiek to nazwiesz. Bierzesz schemat, którego chcesz użyć, analizujesz go, a następnie wybierasz, który element ma się znaleźć w mojej planszy, aby był optymalny. Nie pytasz, gdzie położyć skarpetki, kiedy kupujesz szufladę.