Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

Kubald 23 Lis 2012 17:20 14562 16
  • Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

    Wzmacniacz NP-100v12 jest prostym wzmacniaczem słuchawkowym pozwalającym początkującym konstruktorom złożyć swój własny wzmacniacz, a następnie cieszyć się jego lampowym brzmieniem. Słowo konstruktor zostało użyte nie bez przyczyny – budowa takiego wzmacniacza to nie tylko samo zmontowanie płytki, ale także wykorzystanie starych urządzeń jako „dawców” obudów czy elementów do nowej konstrukcji. Celem autora było również utrzymanie kosztów całości na jak najniższym poziomie – konstrukcja ma na celu także poznanie teorii tego typu urządzeń i cieszenie się muzyką z własnego wzmacniacza.

    Sercem wzmacniacza jest lampa ECC82 (w USA znana jako 12AU7). Teorię dotyczącą działania lamp elektronowych autor zdobywał dzięki szóstej części szkoleń US Navy NEETS (do pobrania tutaj).

    Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

    Wykorzystana we wzmacniaczu lampa ECC82 jest podwójną triodą i jest bardzo popularna w świecie urządzeń audio, ponieważ jest relatywnie wytrzymała i może działać w zakresie niskich napięć. Lampy tego można znaleźć w starego typu wzmacniaczach i organach; były nawet wykorzystywane w konstrukcjach lampowych woltomierzy – czas ich poprawnego funkcjonowania liczony jest w dekadach. Wzmocnienie lampy ECC82 (µ) wynosi ok. 17, co jest średnią wartością w porównaniu z jej kuzynką – lampą 12AX7, dla której wzmocnienie wynosi 100. W proponowanym rozwiązaniu wzmacniacza lampa ECC82 będzie pracowała w układzie wspólnej katody, a podawany sygnał będzie wzmacniany o ok. 10 dB. Lampy ECC82 pracowały zwykle pod napięciem anodowym wynoszącym 120 V lub więcej, ale na szczęście, z przyzwoitym wynikiem, działają również w układach niskonapięciowych.

    Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

    Jak pokazano na poniższej charakterystyce, lampa będzie pracowała w obszarze 6 woltów, co pozwala osiągnąć sygnał wyjściowy w zakresie od 12 do 0V. Ponieważ wzmacniacz pracuje w konfiguracji single-ended, nie będzie stosowane napięcie ujemne.

    Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

    Sama lampa ECC82 posiada 9 wyprowadzeń zgodnych ze standardem EIA 9A. Poniżej można zobaczyć ich rozkład na rysunku. Doskonałą cechą lampy jest fakt, że są to naprawdę dwie „lampy” – triody – zamknięte w jednej obudowie. Ponadto, żarzenie lampy może być zasilane napięciem 6,3 bądź 12,6V, prądem stałym bądź zmiennym. We wzmacniaczach niskonapięciowych żarzenie zasilane jest prądem stałym, aby zredukować brum.

    Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

    W proponowanym wzmacniaczu źródłem zasilania jest akumulator SLA o napięciu 12V i wydajności prądowej 1,3 Ah. Jako że pobór prądu wzmacniacza wynosi 400 mA, można oczekiwać stabilnego działania urządzenia przez kilka godzin bez ponownego ładowania akumulatora. Dodatkowo, akumulatory są dobrymi źródłami zasilania dla wzmacniaczy słuchawkowych – ze względu na brak szumów i skoków napięcia, które mogłyby wpływać na jakość sygnału wyjściowego.

    Sam układ wzmacniacza składa się z dwu stopni – pierwszy, wzmacniacz oparty o lampę elektronową, i drugi – wtórnik źródłowy na tranzystorze MOSFET, ze źródłem stałoprądowym opartym o układ LM317. Schemat pokazano poniżej (dla jednego kanału). Jako że większość słuchawek ma opór mniejszy niż 50Ω, niewielki płynący prąd jest niezbędny do ich prawidłowego działania. Tranzystor MOSFET może być zastąpiony zwykłym tranzystorem bipolarnym, ale wpłynie to negatywnie na stabilność pracy wzmacniacza.

    Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

    Sygnał wejściowy podawany jest poprzez kondensator sprzęgający do lampy elektronowej i pojawia się na anodzie wzmocniony i o zmienionej o 180° fazie. Taki sygnał podawany jest bezpośrednio na bramkę tranzystora MOSFET, a następnie trafia na wyjście słuchawkowe, sprzężone kondensatorem elektrolitycznym. Tranzystor MOSFET pracuje w klasie A i przewodzi ciągle prąd o wartości ok. 125 mA. Układ LM317 pracuje jako źródło stałoprądowe o wartości prądu ustalonej właśnie na 125 mA.

    Autor zaprojektował również płytkę drukowaną dla wzmacniacza – do pobrania na stronie źródłowej, jako plik PDF lub w formacie Eagle’a.

    Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

    Na wejściu wzmacniacza może zostać dodany potencjometr służący do kontroli głośności – jak miało to miejsce w prototypie przygotowanym przez autora.

    Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

    Po uruchomieniu urządzenia powinno być widoczne żarzenie się żarników. Następnie, potencjometrem P1 należy wyregulować napięcie polaryzujące, dopóki napięcie na źródle tranzystora MOSFET nie będzie równe połowie napięcia zasilania. Regulację należy powtórzyć po kilku godzinach pracy. Następnie należy sprawdzić offset napięcia stałego na wyjściu słuchawkowym, nie powinien on przekraczać 10 mV.

    Źródło

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Specjalizuje się w: spektroskopia exafs/xanes, uc, it
    Kubald napisał 192 postów o ocenie 59, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Kraków. Jest z nami od 2004 roku.
  • PCBway
  • #2
    Pokrentz
    Poziom 21  
    Niech zgadnę: autor tu w charakterze transformatora impedancji zastosował wtórnik źródłowy? Niezłe. Lampowcy będą zniesmaczeni i zgorszeni a dla mnie ten układ jest zadziwiająco prosty i jego działanie w zasadzie polega na zniekształcaniu dźwięku w kierunku jego "ulampienia". W sumie - fajna zabawka.
  • PCBway
  • #3
    thereminator
    Warunkowo odblokowany
    ECC82 z anodowym 12V - przy takim napięciu to jest generator zniekształceń a nie wzmacniacz, czyli generalnie układ bez sensu i celu poza tym, że ma lampę na pokładzie i się można pochwalić kolegom laikom.
  • #4
    ryszard1955
    Poziom 19  
    Moim zdaniem budowa hybryd lampowo-tranzystorowych we wzmacniaczu akustycznym jest dziwaczna.
    Jeśli jesteśmy fanami "brzmienia lampowego" powinnyśmy raczej budować pełny układ lampowy bez udziału tranzystorów i układów scalonych.
  • #5
    Macosmail
    Poziom 33  
    Nie jest dziwaczna. Układy na tranzystorach mogą być prawie "przeźroczyste", a lampowe dodają "coś" od siebie (teoria mówi, że parzyste harmoniczne) tak więc wg. mnie gdzie zachodzi konieczność wzmocnienia, dopasowania impedancji itp. można stosować wysokiej klasy półprzewodniki. Argument numer 2: jaki sens ma układ pełno-lampowy skoro źródła dźwięku nie są takie. A to przecież w źródle sygnał ma najniższy poziom i jest najbardziej "zagrożony". Nawet odbiornik lampowy nie jest pełno-lampowy bo po stronie nadawczej pełno półprzewodników. A nośniki analogowe też są zapisywane z udziałem tranzystorów, tak więc został chyba tylko mikrofon i to też nie każdy..
  • #6
    Mac3k
    Poziom 20  
    Jak dla mnie najwięcej "lampy" słychać jak pracuje z innymi lampami bez żadnych hybryd. Szczególnie dotyczy się to stopni końcowych na pentodach i tetrodach strumieniowych a już w ogóle jeśli chodzi o wzmacniacze gitarowe. Przedwzmacniacze są już mniej istotne bo ostatecznie i tak lampa w stopniu końcowym wzmocni "po swojemu".

    Ja sobie zbudowałem mały 2 kanałowy single ended (lapmy 6n2p-ew 6p14p) do słuchania muzyki przy komputerze i mam pozytywne odczucia jeśli chodzi o kwestie estetyczne i przestrzenne dźwięku. Nawet bardzo.
    Jest jedno ale. Taka lampka jest zasilana z (uśredniając) 250V i pracuje w klasie A, a pentody są w trybie triodowym.

    Natomiast nie zupełnie rozumiem ideę zasilania lampy z 12V... nie wiem czy to taka moda żeby na siłę pchać te lampy do wszystkiego czego się da? Poza tym, pobór prądu takiego urządzenia jest na prawdę duży. A z tych 400mA 360mA idzie w ciepło. (mój wzmacniacz traci około 11W na samo grzanie się przy wyjściowej mocy 1,5W na kanał, owszem da się wyciągnąć 5 ale po co jak głośność jest aż zanadto) I ten akumulator... A jeśli taki wzmacniacz chciałbym gdzieś ze sobą zabrać? Zwykły tranzystorowy wytrzyma bardzo długo, a to trzeba ciągle ładować. Poza tym pytanie, gdzie jest granica między barwieniem dźwięku charakterystyką lampy, a gdzie jest zwyczajne zniekształcanie go na siłę 12V napięciem anodowym ?

    Jeśli budował bym takie urządzenie, to raczej jako stacjonarny wzmacniacz zasilany z sieci, porządnie odfiltrowane napięcia, i albo darował bym sobie mosfet i wstawił inną lampę, albo darował bym sobie lampę całkowicie. Uważam że w przypadku słuchawek lepiej mieć coś całkiem przeźroczystego dla dźwięku, ponieważ odbiór muzyki w głównej mierze zależy od przetworników w słuchawkach i źródła. Jeśli słuchawki są dobre (albo nawet średniej klasy) naprawdę nie trzeba dodatkowego bajerowania. Na głośnikach natomiast lampa może się "wyszaleć" i słychać owe słynne "lampowe" brzmienie które w znacznej mierze polega na zaokrąglaniu dźwięku który robi się "ciepły i przyjemny" dla ucha i co osobiście bardzo sobie cenię.
  • #7
    marek1846
    Poziom 14  
    Trochę zamieszania wprowadza załączona, typowa charakterystyka lampy. Może gdyby zdjąć charakterystykę dla napięć przy jakich pracuje lampa w tym układzie, mogłoby okazać się że nie jest tak źle. Kiedyś w EP też zamieszczono podobny układ, też byli tym zdziwieni, ale jeżeli działa, to chyba wszystko w porządku.
    To prawda, że lampa dodaje smaku, jak sól.
  • #8
    saper152
    Poziom 12  
    No więc ja podzielę się swoim wrażeniem ponieważ przed chwilą dosłownie skończyłem wersję beta tego wzmacniacza. Myślę że dyskusja powinna się toczyć raczej na temat dla kogo? oraz po co? Zamiast czy warto? Ja elektroniką lampową zacząłem się interesować zaledwie 2 tygodnie temu i jest to dla mnie jeszcze czarna magia delikatnie mówiąc. Jest to idealne rozwiązanie, koszt tego urządzenia wyniósł mnie zaledwie jakieś 35zł że o walorach edukacyjnych nie wspomnę. Myślę że gdybym wydał 150zł na jakiś inny prosty wzmacniacz i nagle okazałoby się że nie działa to z pewnością nie zachęciło by to do dalszych eksperymentów.

    Wzmacniacz jeszcze nie ma obudowy i wszystko "wisi" natomiast powiem że oczywiście do lampowca jeszcze temu urządzeniu dużo brakuje to jest pewne ale naprawdę nie jest tak źle jak tutaj wróżą niektórzy koledzy. Dźwięk naprawdę jest całkiem przyjemny, nie słychać szumów, brumów itd. Osobiście polecę to każdemu początkującemu w elektronice retro.

    Tutaj jeszcze moje małe pytanie ponieważ nie regulowałem jeszcze IRFów potencjometrami a autor pisze:

    The bias is set by adjusting the 50k trim potemtiometer (P1) until the output side of the MOSFET (Source) is at one-half of the supply voltage (Drain). Adjusting the two trim potemtiometers to one-half of your supply voltage, 6 volts since we are using a 12v supply. You will want to check and reset the bias a few times in the first few hours of use as it will drift while everything settles in.

    Czyli oznacza to iż napięcie między źródłem a masą ma być 2 razy mniejsze niż między drenem a masą?
  • #9
    Mac3k
    Poziom 20  
    Walorów edukacyjnych masz tu niewiele, jedna lampa którą trzeba tylko poprawnie podłączyć, dociekliwi się dowiedzą jeszcze o tym co to siatka, żarnik katoda i anoda ewentualnie termoemisja ale sam układ nie zmusi do zastanowienia nad tym dlaczego siatka ma mieć takie napięcie ujemne względem katody, dlaczego stosujemy taki czy inny rezystor na anodzie itd itp. Na swój wzmacniacz lampowy wydalem 350 zł, nie mając gwarancji czy zadziała bo sam rysowałem schemat i wszystko liczyłem, poznawałem zasadę czym to się je i co na co wpływa. Wzmacniacz ruszył od ręki, gra od 10 lutego 2011 roku, zmieniany był tylko potencjometr. Szumy brumy nie mają nic do lampowego brzmienia, to kwestia zasilania i montażu. Poza tym ECC82 ma raczej niewielkie wzmocnienie. Hm, no cóż w teorii czy na oscyloskopie pewnie się nie przedstawia zbyt ciekawie sygnał z takiej lampy, natomiast musiał bym tego posłuchać a że mam jedną ECC82 to może kiedyś wykonam w ramach testu i przemyślę czy to faktycznie coś daje w takim układzie.
    Paradoksalnie minus tego układu czyli Ua (anodowe) jest jednocześnie plusem. Początkujący nie musi się obawiać napięć rzędu 250 czy 300V w układzie :>
  • #10
    saper152
    Poziom 12  
    Jeszcze jedno małe pytanie, czy przymocowanie radiatorów do tranzystorów i stabulizatorów może powodować "zbieranie" przez nie brumów z sieci ponieważ jak wszystko zamknąłem w obudowie to wcale tak pięknie jak na początku już nie było.
  • #11
    marek1846
    Poziom 14  
    To raczej masa układu jest źle połączona z obudową. Źle nie znaczy, że nie ma kontaktu a nie te miejsce.
  • #12
    saper152
    Poziom 12  
    Hybrydowy wzmacniacz słuchawkowy na ECC82 i IRF510

    Oto moje wykonanie wzmacniacza. Problem oczywiście był jak kolega marek1846 zauważył ze źle podpiętą masą. Gra naprawdę fajnie przynajmniej jak dla początkującego:)
  • #14
    misiekzpulaw
    Poziom 11  
    Witam
    Czy ktoś z kolegów posiada może pcb do tego wzmacniacza?Pytam ponieważ stronka podana jako źródło już chyba nie istnieje.A jeżeli nie to jakich wymiarów jest płytka?
    Dzięki
  • #15
    thereminator
    Warunkowo odblokowany
    misiekzpulaw napisał:
    Witam
    Czy ktoś z kolegów posiada może pcb do tego wzmacniacza?Pytam ponieważ stronka podana jako źródło już chyba nie istnieje.A jeżeli nie to jakich wymiarów jest płytka?
    Dzięki


    Stronka istnieje i normalnie się otwiera.
  • #16
    misiekzpulaw
    Poziom 11  
    No nie bardzo działa.Przynajmniej ja nie mogę wejść na tę stronę.Wyskakuje mi błąd wczytywania strony, przekroczono limit czasu połączenia.
  • #17
    Gawior22
    Poziom 19  
    Zbudowałem ten wzmacniacz, ale mam problem. Trochę zmieniłem rozmieszczenie elementów na płytce modyfikując płytkę zamieszczoną w temacie na anglojęzycznej stronie z linka od autora.

    Problem pojawia się po przekroczeniu powiedzmy że połowy zakresu potencjometru na wejściu. Dźwięk zaczyna być zniekształcony ( charczy ), ale głośność wcale nie jest duża. Ogólnie wzmocnienie całego wzmacniacza jest nie duże.
    Podłączony jest jako preamp między zewnętrzną dźwiękówką, a wzmacniaczem w klasie A
    Dzieje się tak regulując potencjometrem ( liniowy ), ale jak głośność jest np. na 1/3, to do woli można regulować głośność źródłem dźwięku ( w tym przypadku PC ) i nie pojawiają się niechciane dźwięki. Natomiast ustawiając potencjometr powyżej połowy skali, a na karcie dźwiękowej minimum już mamy zniekształcenia.
    Nie wiem czym to może być spowodowane i pewnie co spaprałem.

    Napięcie między źródłem tranzystora, a masą układu wyregulowane potencjometrami wielo-obrotowymi ( 10K ) na połowę wartości napięcia między drenem, a masą układu.
    Lampa to Silvania 5963

    Wcześniej zbudowałem wzmacniacz słuchawkowy na tej lampie i wzmacniaczu operacyjnym z tematu na forum i wszystko działo OK poza lekkim szumem, który dodawał tamten wzmacniacz słuchawkowy. Dla tego pokusiłem się zbudowanie tego projektu.

    Dodam jeszcze, że jako źródło zasilania używam obecnie akumulatora żelowego 12V 7,2A