Lempiškai hibridinis stiprintuvas ausinėms

Iš dalies užbaigiau vieną pašalinį projektą, kurio šiaip neturėjau daryti. Bo darbų ir projektavimo dabar turiu per akis ir akinius. Bet visgi, nugriebdamas po vieną kitą minutę per mėnesį visaip lipdžiau stiprintuvą savo ausinėms. Norėjosi dar kažką pasidaryti, o internetuose radau visai nesudėtingą projektą.

Tai visai paprastas hibridinis stiprintuvas. Hibridinis reiškia pusiau lempinis pusiau tranzistorinis. Lempa stiprina įeinantį garsą ir perduoda jį toliau stiprinti MOSFET tipo tranzistoriams. MOSFETai, sako, turi panašias į lempų charakteristikas.

Ar man neužtenka galios? Tikrai taip negalėčiau pasakyti, X-Fi soundblasteris net ir mano 140 Ω varžos ausinėms turi jos visai padoriai. Tiesiog užsimaniau. O čia dar nuo 12V maitinama lempikė 12AU7, nereikia aukštos įtampos transformatorių ir panašiai. Visai paprastas ir gan lengvas projektas, schema irgi nesudėtinga. Be to:

• Lempos yra labai jėga. Bo tai vintažas, audiofilinis džiaugzmaz ir orgazmas ausims
• Lempos tamsoje švyti!
• Garsas gražesnis (šiaip ką aš žinau, man tai labiausiai ausinės pakeitė požiūrį į garsą)
• Lempos tamsoje švyti!
• Lempas galima papildomai pašviesti šviesos diodais, bo per vidurį paprastai būna skylė
• Lempos tamsoje švyti!

Visų dalių radau vietoje, daug ką ir turėjau savo detalių šiukšlynėly. Tik lempelę teko parsisiųst. Nors be reikalo, pas vietinius elektronikos šiukšlininkus greičiausiai būčiau tiesiog gavęs. Bet labai tingėjau susirašinėti/susiskambinėti ir kitaip socializuotis.

Šitas projektas dar smagus tuo, kad lempa naudojama viena. 12AU7 yra dvigubas triodas, kitaip sakant, dvi lempos vienoje. Tai ir biudžetui labai teigiamai atsiliepia.

Ne, visai nesmagu, kad lempa tik viena. Jei kokios penkios būtų… jos gi tamsoje švyti!

Nuo ko čia dabar pradėti. Nuo maitinimo šaltinio gal, nes jį pirmiausia pradėjau daryti. Lempos kaitinimo elementui reikia duoti 12,6 V, su ta pačia įtampa galima ir visą stiprintuvą maitinti. Tuo ir pagrįsta mano pasirinkta schema.

Pasiknaisiojęs atradau, kad garso mėgėjai stiprintuvams naudoja kokį nors transformatorių ar netgi impulsinį maitinimo šaltinį, o po jo pastato linijinį reguliatorių. Na, tokį, kuris įtampą reguliuoja likučius išleisdamas šilumos pavidalu 🙂 Kadangi stiprintuve reikia poros LM317 reguliatorių, tai maitinimui irgi skyriau dar vieną. Prisinaršęs internetuose radau ir kad šitam maitinimo šaltiniui naudojamas „lėtas užkūrimas“. Na, kad ausinės ar garsiakalbiai nepokštelėtų įkišus maitinimą, tai įtampa didinama iš lėto, per kokias 3-5 sekundes, švelniai. LM317 datašyte yra toks pavyzdukas. Tiesa, nepatiko man tas datašytas, schemos tokios biškį nedabaigtos, teko susilipdyti pačiam galutinį vaizdą.

Atitinkamai, kadangi detalių turėjau visokių iš įvairių likučių, tai plokštę projektavau irgi tokią gan margą. Sakykim, LM317 reikalingas 240 Ω rezistorius. Nu kur tokį gaut? Pasižiūrėjau Lemonoj, tokio nominalo rezistoriai tik rinkiniuose. Negi pirksi visą rinkinį? O internetu siųstis brangu. Nu tai pasiėmiau nuosekliai du po 120 Ω. Tas pats ir su 50 kΩ rezistoriumi. Sujungiau du po 100 kΩ lygiagrečiai. O va įtampos parinkimui, kad LM317 laikytų 12,6 V, reikia įtampos daliklio su 2,18 kΩ rezistoriumi. Nei iš atskirų lipdyt, nei dar kažką kurpt. Tai įdėjau 4,7 kΩ potenciometrą ir iš karto nustačiau ties 2,18 su testeriu. Beje, pavyko puikiai, iš karto 12,6 V ir gavosi.

Filtruojančių kondensatorių po 100 nF ir 1 µF turėjau tik SMDukus. Nu tai tokius ir „priprojektavau“.

Ai, nu, dar „lėtam“ užsikūrimui pagal datašytą reikia 25 µF kondensatoriaus. Nu tai irgi chui gausi tokio nominalo. Dėjau 22 µF ir 3,3 µF lygiagrečiai.

Štai tokia lipdytinė mano įtampos reguliatoriaus schema:

Plokštę suprojektavau vienpusę, nes dvipusei nėra prasmės, o ir namie pasidaryti sunku. Kaip minėjau, pritaikyta pagal detales, kad ir tuos SMD kondensatorius. Dar priprojektavau du įtampos įvesties variantus — su 5,5 mm lizduku ir paprastu varžteliniu terminalu. Na, tiesiog, kad būtų patogiau, jei ką. Tik iš terminalo reikia laiduką viršum nuvest, tai dėl to vienas raudonas takelis yra:

Tas „laidukas viršum“ nelabai reikalingas, bet dariau jį vien tam, kad „žemė“ būtų vientisesnė. Ypač dėl pirmojo SMDuko.

Žemės poligonas išjungtas, kad geriau matyti būtų. Tas didelis pilkas daiktas — LM317 radiatorius. Nusipaišiau jį, kad plokštę projektuojant nereikėtų spėlioti: tilps ar netilps.

Nupūčiau dulkes nuo laminatoriaus. Pasidariau dvipusį spausdinimą — pačios plokštės ir detalių išdėstymo:

Plokštė gavosi ne taip gerai, kaip norėjosi, teko kai kur peiliu biškį pakoreguot po to:

Visai smagu buvo pasidaryti plokštę su nupaišytom detalėm. Tiesa, supratau, kas lygiavimas „iš akies“ visiškai netiktų dvipusėms plokštėms, nes detalės po skylučių gręžiojimo pasirodė gerokai toli nuvažiavę:

Šiaip gerai tas „žemės“ poligonas, nes mažiau ėsdint. Bet paskui kai reikia prie jo ką nors prilituot, tai dažniausiai lituoklis greitai atšąla. Ir padengimas lydmetaliu užknisa. Tiksliau, su šita plokšte man iš viso prastai sekėsi. Na, bet kas porą detalių vis tikrinau takelius ar kas neužsitrumpino. Teko ir varine juostele po to pavalyt. Nu, provalas kažkoks biškį. Bet šiaip ne taip susnargliojau. Beje, įlituotas potenciometras, kaip minėjau, iš karto įkalė teisingą įtampą. Pabandžiau iš pradžių reguliatorių paleist be įlituoto „lėtojo“ užsikūrimo tranzistoriaus:

Įtampa nuo 17 V šaltinio iš karto gavosi 12,6. Tada įlitavau tranzistorių ir įtampa nuo nulio pakilo per 5 sekundes maždaug. Tikrai lėtas užsikūrimas.

Šviesos diodas irgi rodo tą užsikūrimą, iš lėto įsižiebia 🙂 Smagu:

Jei atkreipėte dėmesį į nuotrauką, tai tarp reguliatoriaus ir radiatoriaus yra silikoninė tarpinė, skirta TO-220 korpusui. Taip pat varžčiukas su vinilo tarpine, gražiai įlendančia į skylutę:

Viskas išrankiota iš senų ATX maitinimo šaltinių:

Kadangi ATX reguliatoriai, diodai ir panašūs man nereikalingi, tai išlupau grubiai

Va ir krūvelė tarpinių stiprintuvui:

Stiprintuvo plokštės maketą Eagle formatu irgi parsisiunčiau. Truputuką supykau ant šio stiprintuvo projektuotojo. Na, davė jis plokštės maketą, tas gerai. Bet kodėl, bjaurybė, nedavė schemos? Eagle moka iš schemos plokštę sugeneruot, tai normalu, juk nuo to pradedam. Deja, „atgal“ nemoka, iš plokštės schemos nepadaro. O ten tai takeliai nesujungti, tai dar kažkas ne taip, tai pridėti naują takelį per užpakalį tenka, nes gi viskas jau suvedžiota… karoč. Pasiterliojau. Pridėjau triukšmams silpninti ant įėjimo 0,22 µF kondensatorius, bet iš karto su trumpikliais. Kad galėčiau atjungti, jei noro bus.

Taip pat ištampiau plokštę, kad tilptų radiatoriai. Originale tiek MOSFETai, tiek LM317 reguliatoriai be radiatorių. Atseit, karšti, bet turėtų išgyvent. Aš kažkaip pagalvojau, kad gal nerizikuosiu.

Kai maitinimo šaltinį užbaigiau, padėjau pagulėti ant palangės. O paskui po truputuką rankiojausi detales ir dėliojausi stiprintuvo gabalėlius. Plokštę atsispaudžiau irgi su detalių išdėstymu, šįkart pataikiau kiek geriau:

Takučiai irgi gan gražiai gavosi, nors kai kurie iš jų kiek „skylėti“:

Prieš išėsdinimą kai kur paterliojau, kad tolygesni takučiai gautųsi:

Plokštes lydmetaliu paprastai padengiu prieš visų detalių surinkimą, su kanifolija:

Čia toks kaip ir wetting’as gaunasi, tik kad viso ploto 😀 Po to detales lituoti būna vienas malonumas. Tik kanifoliją spiritu nuplaut reikia:

Skylutės, beje, gavosi sulygiuotos kiek geriau, bet vis tiek ne tobulai:

Supykau ant grąžtelių, kuriuos Lemona pardavinėja. Sulaužiau savo 0,8 mm grąžtelius. „Senukai“ šalia manęs seniau pardavinėdavo visokius grąžtelius nuo 0,6 mm. O paskui staiga dingo visi smulkieji, pats ploniausias, berods, 1 mm. Nusipirkau tokią dėžutę „Drill set“, nuo 0,6 iki 2,3 mm po 0,1 mm žingsnį. Nu ir ką. Trys skylės ir atšimpa.

Suprantat, aš neperdedu ir nesistengiu čia ypač vaizdžiai išreikšti savo nepasitenkinimą. Tiesiogine prasme: trys skylės per tekstolitą ir grąžteliai nebeima. Aišku, gręžiot galima, bet komforto nebėra ir užtrunka ilgai. Prieš tai turėti buvo kur kas ištvermingesni…

Vienas iš litavimo etapų, pragulėjęs gal dieną ar dvi:

Kitas etapas – elektrolitiniai kondensatoriai. Buvo biškį provalas, bo nepamatavau teisingai, o 100 μF kondensatorius nusipirkau 63 V ir dar nepoliarinius. Milžinai kažkokie. Iš šiukšlynėlio išsitraukiau 25 V, kuriuos teks perlituot greičiausiai:

Pagaliau surinktas visas stiprintuvas, o ir lempelės iš ybėjaus atkeliavo!

Ir štai, sunkiausias etapas… sujunginėti laidelius. Lituoti detales į plokštę iš visų elektronikos darbelių yra turbūt kapitaliai maloniausias. Bet stiprintuvui reikia ir lizdų garsui įvesti/išvesti, ir potenciometro. Tam panaudojau ekranuotą ausinių laidelį, porą dvigubų lizdų ir logaritminį stereo potenciometrą. Galutinis sujungimas va kažkoks toks:

Lempa švyti, blė!!!

Dabar reikia sureguliuoti MOSFETų įtampos nuokrypį (bias). Reikia matuoti tarp žemės ir ištakos (galima ant išėjimo kondensatoriaus pliuso). Sukinėjant derinimo potenciometrus reikia nustatyti, kad ši įtampa būtų lygi pusei maitinimo įtampos, t.y. 6,3 V mano atveju.

Teko kiek nusivilti stiprintuvu. Pirma problema buvo mono garsas — biškį blogai sulitavau laidelį prie vieno lizdo. Taip pat potenciometro neprikabinau prie „žemės“. Bet visgi su 140 Ω ausinėmis ne kažkas, nedaug galios duoda. X-Fi soundblasteris duoda daugiau. O jei iš soundblasterio duodu daugiau garso, prasideda „nupjaustymai“, įėjimo įtampa viršija darbinę įtampą. Tad įėjimo galia ribota, o išėjimas apribotas 12,6 V įtampos. Man su tokiom ausinėm būtų geriausia pasidaryti atskirą įtampą lempos pašildymui, o likusią dalį šerti kokiais 20-24 V. Tad šito stiprintuvo laukia kita inkarnacija.

Šiaip garsas iš jo malonus. Labai nenustebino, nes X-Fi soundblasteris ir taip yra geras daiktas, gal ir ne audiofilinis, bet tikrai kokybiškas. Užtai pasijuto klausant senus Bitlų plokštelių rip’us — žemi dažniai gerokai gražiau išryškėja, nes plokštelėms jų tikrai trūksta. Klausymui maksimalaus garso, kurį galiu išgauti, šiaip visai pakanka. Su žemesnės varžos ausinėmis turėtų būti per akis, manau, kad iki 60 Ω šitoks stiprintuvėlis tobulas. Deja, mano ortodinaminės yra visai kitos rūšies žvėris.

Kodėl aš dariausi šitą stiprintuvą, jei man soundblasterio iš esmės pakanka? Nagi šiaip sau, dėl malonumo. Juk malonu pasidaryti kažkokį daiktą, kuris tuoj pat duoda apčiuopiamą gražą, pavyzdžiui, gražiai skambantį garsą. Be to, lempos tamsoje švyti!

Paskutinis papildymas po laidelių pakoregavimo — lempos pašvietimas. Na, lempos lizdo vidury yra skylutė, tai kodėl ten neįdėti šviesos diodo, kaip dauguma hipsterių daro? Hipsteriai, tiesa, labiausiai mėgsta mėlynus. Man mėlyni labai nepatinka, įdėjau oranžinį. Nors tas oranžinis panašesnis į raudoną. Tiesa, tą diodą įlitavau iš karto su lizdu, tik neprikabinau rezistoriaus, tą padariau po to.

O šiaip tai pasidaryti kad ir tokį lempinį stiprintuvą yra jėga. Juk čia lempa, suprantate, ji švyti (!) ir ji karšta. Radiatoriai va visokie. Nu jėgiškai daiktas atrodo, smagumas grynas, gyko džiaugsmas. Ir tikras potenciometras garso reguliavimui, ne koks spragtukas. Be to, bendrąjį išsilavinimą visada smagu išplėsti.

Dar kartą apie garsą. Nežinau, kuri stiprintuvo dalis išryškina žemųjų dažnių pusę. Bet daro tai kažkaip maloniai ir nepiktybiškai. Na, kažkas toje analoginėje elektronikoje yra.

Vaizdas pro termovizorių:

Lempa karščiausia iš visų komponentų. Karštas ir įtampos šaltinis:

Tai va, naujas gedžetas. Šiaip visai nieko, jei ne ortodinaminės ausinės, joms jis silpnokas. Dabar dar reikia sugalvoti, kur viską įkišti, nesimėtys gi taip ant stalo. Reikės dėžutės. O čia antroji mano visų darbelių košmaro dalis. Neturiu fantazijos tokiems dalykams. Mačiau panašų stiprintuvą sukištą į seną optinį diskasukį, bet man tokie nepatinka.

Papildymas: pridedu maitinimo/kaitinimo „lėto starto“ brėžinukus ir patampytą pagal save stiprintuvo plokštės išdėstymą.