Гибридным принято называть усилитель у которого предварительный тракт и оконечный выполнены на различной элементной базе. В данном случае, предусилитель спроектирован на радиолампах, а усилитель мощности — транзисторный.
Особенностью такого «гибрида» является то, что он лишен главного недостатка полноценного лампового усилителя — его не нужно выкручивать на максимальную громкость для получения «того самого лампового» звука — ОН ВСЕГДА ЛАМПОВЫЙ, НА ЛЮБОЙ ГРОМКОСТИ. Потому, что формирование звука происходит в ламповом «преампе», а «оконечник» всего-лишь усиливает то, что подают на его вход. Кроме того, важной особенностью подобного «схемосочетания» является относительно низкая себестоимость конструкции в целом.
Предлагаемый усилитель является симбиозом, удачно проданного на Авито, 100W-го усилителя из проекта PROJECT 27 (MK II) Р. Эллиотта и ламповым преампом по мотивам MESA BOOGIE RECTIFIER. Покупатель забрал только усилитель и у меня остался крутой 15-дюймовый FENDER, с которым можно было придумать что-то новое.
Описание начну с общей схемы подключения всех блоков и компонентов внутри усилителя. На схеме указаны только общие контуры плат и соединения их между собой. Подробно про каждую плату, по порядку читаем дальше. На схеме подробно указана разводка общей шины питания и заземления — все это буквально «выстрадано» в результате бесчисленного количества экспериментов и выпитого пива. В результате, усилитель практически не фонит, на сколько это можно сказать про усилитель такой мощности.
Первоначально для питания усилителя мощности и «преампа» использовались два раздельных трансформатора — рукодельный силовой на Ш-железе и заводской (зеленый) ТАН. На финальной стадии доводки усилителя все это нагромождение было заменено на заводской «силоТАН» намотанный на «торе». В результате чего внутри корпуса освободилось место под еще один усилитель 🙂
Для трансформатора питания изготовил цилиндрический экран из толстостенной трубы и листового металла:
Питание это основа всего, а правильное питание — прямой путь к успеху. Поэтому, схемы питания «преампа» и УМ разделены на разные платы — на самом деле так удобнее было проектировать (просто представьте сколько раз я все это переделывал 😡 ). Плата питания УМ, как и трансформатор питания, спроектирована с большим запасом «прочности». При необходимости, плата питания выдержит гораздо большую мощность, поэтому можно смело увеличить питание УМ для получения выходной мощности почти до 200W. Тем более, что (расчетно) усилитель мощности на это способен.
Здесь следует обратить внимание на некоторые моменты:
- Резистор 0.1R(5W) из схемы усилителя мощности, установлен на плате питания усилителя.
- На плате есть контакты (+/-VPRE/GND) для питания «аналогового» преампа и т.п. схем. Оставил для экспериментов с разными преампами. Резистор 10R(1W) «разрывает земляную петлю».
- Все «массы» и «земли» соединяются на плате питания УМ. Здесь-же схема развязки заземления и общей шины питания усилителя.
- Диодный мост выбран с запасом по мощности поэтому, не требует обязательной установки на радиатор — до 100W он гарантированно выдержит. У меня он прикручен к радиатору скорее для удобства компоновки платы внутри корпуса. Ну, и + запас «прочности», как-никак.
Анодное питание «преампа» и его задержка, а так-же выпрямитель накального питания радиоламп спроектированы на одной плате. Анодное питание подается на плату «преампа» с 7-секундной задержкой. Так сделано в угоду «аудиофилодрочерам» — так принято у аристократов. Еще накальное питание не пережевали, а им уже анодное подали 😛
Накал ламп «преампа» питается выпрямленным постоянным напряжением. Так, на мой взгляд, меньше фона проникает в звуковой тракт предусилителя. Причем, ни один из выводов питания накала нельзя соединять с общей шиной питания напрямую, как рекомендуют авторитетные «лампостроители». Обязательно нужна «R-отвязка» — иначе с фоном будете бороться вечно.
С этим «противоэффектом» я впервые столкнулся проектируя полностью ламповый JCM800 по оригинальной схеме тысячадевятьсотдревнегогода. Наиболее удачно, на мой взгляд, данная проблема решена в Ерасовском «бульдозере»:
Причем, у Ерасова, радиолампы первых каскадов питаются «постоянкой», а последующие — «переменкой». Попробовав оба варианта «на слух», я не заметил разницы и спроектировал питание накала всех ламп «преампа» постоянным напряжением.
На плате «преампа» питание накала идет к каждой лампе отдельными проводами. Так было сделано для экспериментов с питанием накала переменкой, при питании выпрямленным напряжением — можно цепи питания накала развести прямо на плате. Переменное напряжение сильно влияет на сигнальные цепи предусилителя и поэтому я его стараюсь не разводить на плате, что-бы потом не «наловить» себе проблем. А с выпрямленным напряжением накала проще — главное, что-бы линии питания не располагались параллельно сигнальным проводникам.
Реле K1 включает анодное питание, а в выключенном состоянии — в целях безопасности, разряжает высоковольтные конденсаторы через резистор R5 (4k7, 2W). Не очень-то охота внезапно обоссаться от разряда в 300V во время наладки.
На фото платы питания «преампа» видно, у меня впаяны СовДеповские диоды Шотки КД213. Так я сделал по одной причине — выпрямитель не стабилизированный (что, в принципе, для лампового усилителя нормально) поэтому напряжение на выходе вторичной обмотки ТАН напрямую зависит от напряжения сети. В моем случае, комбинируя сетевые обмотки «зеленого» ТАНа, получалось напряжение на выходе выпрямителя с «обычными» диодами либо 6.1V, либо 6.6V, что для радиоламп 6Н2П с приставкой «-ЕВ» не очень правильно (согласно букварю). Поэтому, я остановился на соединении сетевых обмоток таким образом, что-бы на выходе выпрямителя было 6.1V, а с применением диодов Шотки напряжение на выходе получилось 6.25V (за счет меньшего падения напряжения), что вполне приемлемо для 6Н2П-ЕВ.
Впоследствии, после замены двух тестовых трансформаторов питания на один заводской, с нужными параметрами и характеристиками, необходимость в применении диодов Шотки в выпрямителе накального напряжения отпала и они были заменены на обычные 1N5408.
В данной ситуации, мне показалось, что применение обычных 6Н2П более приемлемым чем 6Н2П-ЕВ — последние более требовательны к «точности» питания, при экономии сомнительных пары mA потребляемого тока. У обычных 6Н2П шире диапазон питающих напряжений. Разницы в звуке никакой — «мамой клянусь».
Анодное напряжение питания радиоламп «преампа» «слегка» завышено (если кто-то обратил внимание на схему). Это такая моя «авторская фишка». В очередной раз, мучая «преамп» в разных позах, я заметил, что при повышении анодного напряжения выше рекомендованного букварем предела, изменяется характер звука. Звук становится плотнее, сочнее, бас начинает пружинить и тянуться, PalmMute становится хрустящим и появляется послезвучие. С непривычки, приходится немного приноравливаться под такие особенности, но меня это заинтересовало и я решил все именно так и оставить. Тем более, что вернуться к привычному звучанию лампового Маршала можно простым убавлением «гейна». Убавил — играешь как AC/DC, выкрутил «гейн» на максимум — валишь как Даймбэг Даррелл.
Завышение анодного питания радиоламп сместило рабочую точку и, соответственно, увеличило искажения на столько, на сколько мне было нужно. Соглашусь с тем, что такой режим может не пройти безболезненно для самих ламп. Кратко говоря — вместо 30 лет они прослужат 10. Учитывая стоимость СовДеповских радиолам (на Авито за 1000р. я купил полное ведро) ими можно жертвовать ради крутого звука. Но, если уж прям совсем неприемлемо, переходите на дорогущие 12AX7 которые, как оказалось на сегодняшний день, в основном производятся только в России и Китае.
Вместо дросселя анодного питания используется первичная обмотка трансформатора ИБП. Ее индуктивность около 600mH, что вполне достаточно для маломощного дросселя:
Скукотища? Дальше будет интересней, но это не точно. Главное в гибридном усилителе это «преамп». Именно он формирует характер и окраску звука.
Наконец-то добрались до схемы «преампа». Схема основана на Ерасовском Бульдозере. Это лучший ламповый «преамп», в свою очередь основанный на МесаБуги, который так-же у кого-то благополучно спизжен. В общем, каждый добавил по немногу и ни у кого друг к другу претензий нет. А вот мне очень понравилось — Бульдозер реально прет! Рычит так, что у кота шерсть дыбом встает, как будто Ротвеллера увидал — сраный JackHammer рядом «не играл».
При этом «чистый» звук легко получить простым убавлением «гейна» до минимума. Запаса усиления «преампа» с избытком хватает, что-бы раскачать усилитель мощности даже при минимальном «гейне».
15-дюймовый динамик, чистый звук вывозит нереально естественно! Каждая нотка как будто «вживую», цепляет струнку души внутри каждого слушателя. Как будто ты выступаешь на настоящей сцене на стадионе — все заворожены твоим перебором струн медиатором и никто даже не подумывает метнуться за пивом.
Более подробно про данный «преамп» можно прочитать по сЦылке здесь или в начале статьи. Данная версия немного отличается номиналами деталей, но это лишь вкусовщина — подстройка под мой вкус и динамик. Вообще, схема не критична к номиналам деталей — можно все, что есть под рукой в широком диапазоне. Запускается без проблем, дальше сами поймете, чего вам не хватает.
Из предыдущей версии «преампа» убран буфер на остававшейся незадействованной половинке лампы. В нашем варианте он ни к чему — к выходу «преампа» ничего не подключается кроме усилителя мощности. Переключатель PRESSENCE заменен на потенциометр, как и должно быть в «серьезном» усилителе. В остальном, схема неоднократно проверена и отлажена — зачем изобретать велосипед если есть мопед 🙂
Потенциометры PRESSENCE и MASTER не размещены на плате «преампа» — так мне было удобнее разместить все это в корпусе усилителя. Да и не все ими пользуются. Поэтому они изначально на плате не проектировались.
В схеме «преампа», помимо потенциометра MASTER есть еще потенциометр VOLUME. Возникает вопрос — зачем два потенциометра выполняющие одинаковую функцию — регулировку громкости. Дело в том, что потенциометр VOLUME регулирует уровень сигнала на выходе «преампа», а MASTER — уровень сигнала на входе усилителя мощности. Так делается во всех профессиональных усилителях потому, что на вход УМ можно подавать сигналы от других источников кроме встроенного «преампа». В моем случае, все сигналы подаваемые в усилитель коммутируются на плате входов.
Плата входов сделана отдельной деталью, имеет выводы для удобства коммутации вариантов подключения — можно настроить под свой вкус (добавить петлю эффектов, выход на наушники, линейный вход и т.п.).
Индикатор сети сделан по максимально безопасной схеме и будет светиться вечно. Схема кажется излишне усложненной для устройства с таким простым предназначением, но мы же делаем «супернадежный» усилитель. Конструктивно на плате индикатора сети расположена колодка сетевого предохранителя которой он крепится к задней стенке усилителя. Такая конструкция обусловлена лишь особенностью конструкции моего усилителя и не претендует на истину — может быть любой другой.
Схема оконечного усилителя (усилителя мощности) полностью повторена из PROJECT 27 (MK II) Р. Эллиотта. Поэтому, повторно расхваливать ее не буду — если интересно, переходите по сцылке. Схема отлично себя показала — высочайшая надежность, стабильность и мощность. Заново изобретать велосипед не было никакого смысла. Немного подкорректировал схему под конкретные условия и «шлифанул» печатную плату до идеала.
Схема усилителя легко повторяется, не критична к номиналам почти всех деталей и начинает работать сразу после подачи питания. Нужно только потенциометром VR1 выставить ток покоя примерно 25mA и проверить что-бы «постоянка» на выходе не превышала 100mV. У меня получилось менее 20mV. Ток покоя усилителя 25mA примерно равен напряжению 5mV между катодами мощных выходных транзисторов.
Если в ходе прочтения статьи, что-то остается непонятным — внимательно читаем дополнительный материал по ссылкам, там все подробно расписано. Не вижу смысла все это повторно переписывать в одну статью. Итак получился роман длинною в год. Если все равно, что-то остается непонятно, тогда пишем комментарии — будем решать проблему вместе.
Если кому-то будут нужны исходники к статье (схемы и платы в DipTrace, чертежи, буквари и пр. документация) — пишите электронку, вышлю архив бесплатно.
Корпус любого устройства для радиолюбителя это отдельная боль. Очень непросто соорудить что-то одновременно практичное, красивое и такое, что не стыдно показать людям. Так как у меня осталась колонка с динамиком от предыдущей поделки, выбор материала и дизайна корпуса был очевиден — нужно было сделать что-то соответствующее уже существующей стилистике.
Основа корпуса — ЛДСП цвета Венге Линум с ПВХ кромкой (что-бы не оббивались углы). Передняя и задняя панели — металлические, окрашенные дорогой матовой краской с эффектом мокрой резины (вживую смотрится очень красиво). Как-же все-таки выручает в таких моментах собственная мастерская с обилием необходимого инструмента:
Расположение компонентов внутри корпуса смотрим на фото ниже. Трансформатор питания (как уже написано выше) «упакован» в толстую металлическую «консерву» — что-бы гарантировано не «фонял». Первая (входная) лампа «преампа» и плата входных гнезд также экранированы от сигналов Китайского радио (кто сам пытался настроить усилитель с таким огромным КУ, поймет о чем я). Все металлические детали внутри корпуса также окрашены, несмотря на то, что никто их никогда не увидит — просто мне приятно знать о том, что усилитель прекрасен не только снаружи.
Немного об основных параметрах получившегося усилителя:
- Напряжение питания усилителя — 220В, 50Гц (как и положено). Почему-то, для некоторых людей, живущих в Росси это важно — других вариантов-то все равно нет. На задней панели усилителя есть розетка 220В для питания дополнительного оборудования.
- Гнезда питания и выход на колонку спроектированы под штекеры проводов от компьютерного БП (сетевого и питания монитора). Именно такие разъемы обеспечивают надежный и безопасный контакт, не как сраные Китайские «джеки». Кроме того, перепутать их физически невозможно.
- Выходная мощность — 100Вт, при сопротивлении нагрузки — 4Ом. Усилитель рассчитан на работу с имеющимся динамиком и о других вариантах нет и речи. Схемотехнически заложена возможность увеличить выходную мощность до 200Вт.
- Расчетное противление нагрузки — 4Ом. На другое усилитель не рассчитан. Он будет играть на 8Ом, но выходная мощность будет далеко не 100Вт.
- Встроенный индикатор сети на задней панели. Встроенный индикатор включения на передней панели.
- СовДеповский «включатель» питания — как и положено «ламповый».
- Усилитель включается одним «включателем», а не двумя, как принято у всех ламповых усилителей. После включения питания, включается все кроме питания анодов радиоламп. Задержка подачи анодного питания на таймере 555 позволяет ни в чем себя не ограничивать — все включается само, в нужное время. Вы, в это время, заняты разматыванием гитарных проводов, а не прогревом ламп.
- Ламповый «преамп» гибко настраивается под условия музыканта. Все потенциометры подобраны с «правильными» характеристиками и позволяют плавно (без скачков и хрипов) изменять тембр и характер звука на вкус и умение гитариста. Можно навалить крутой перегруз, а можно переборами как на «аккустике». И все это без применения дополнительных «грелок» и «педалей».
- Потенциометры, слева-направо: GAINE (усиление преампа, соответственно количество «перегруза»), BASS, MIDLE, TREBLE (пассивный регулятор тембра, соответственно НЧ, СЧ и ВЧ), VOLUME (уровень выходного сигнала «преампа»), PRESSENCE (я не знаю как это правильно назвать, но для игры в составе группы или записи полноценных муз. композиций это очень нужная крутилка), MASTER (уровень входного сигнала оконечного усилителя).
- Гнезда «джек», слева-направо: GUITAR (вход в «преамп», соответственно гнездо для подключения гитары), LINE (вход напрямую в оконечный усилитель, для педалей с пр. «спецэффектов»), NO3 (не задействован).
Себестоимость усилителя неприлично мала, что-бы оглашать ее вслух. Поэтому, кому прямвашпеневтерпеж, качаем EXCEL-ку с вирусом 😛
Всем желаю добра, бобра, карася, хороших друзей, удачной рыбалки и передаю привет моему другу Васе Ч.
P.S. (26.06.2023) Провел эксперимент с работой усилителя на разные динамики:
- Гитарный динамик FENDER, 15′, 200W, 4Ом. Модель не помню, что-то типа 980340001-200, но очень редкий (тот самый, что на фото). Охуительный динамик, каким-то невероятным везением он мне достался — сейчас даже на Авито такого не найти. Много низких, офигенный чистый звук, идеально подходит к этому усилителю. В сочетании с усилителем, дает тот самый звук Металлики с Черного альбома. Если хотите купить этот усилитель, то рекомендую купить его именно с этим динамиком. Именно с ним он настраивался и отыгрывался.
- Гитарный динамик CELESTION TUBE G-10, 12′, 50W, 16Ом. Сам по себе, динамик сильно выпирает середину — такая у него особенность. Такой динамик действительно предназначен для лампового «звука» — любой усилитель с ним становится похожим на Маршал. В данной ситуации примечательно то, что усилитель отлично играет на 16-Омную нагрузку.
- Широкополосный динамик НОЭМА 100ГДШ33-8, 12′ 100W, 8Ом. Редкий гость в моей мастерской, не упустил возможность протестировать его и в гитарном кабинете. На удивление, динамик неплохо звучит с гитарным усилителем. Многовато высоких, но, из-за этого, звук становится похожим на Раммштайн. Откровенного песка я бы не отметил, просто ВЧ немного больше чем с гитарным динамиком.
- Колонки от муз/центра. Это пункт для любителей халявы. Работают, звук есть. Но, как и в сочетании с любым гитарным усилителем — звук говно! Он не просто песочит — высокочастотные динамики воспроизводят то, чего звук электрогитары не подразумевает. НЧ бухают, ВЧ играют непонятно что. Дело здесь не в качестве АС, а в том, что она не предназначена для гитарного звука.