
Chciałbym przedstawić moją konstrukcję wzmacniacza gitarowego opartego o znany układ wzmacniacz „Red Baron”, którego różne realizacje znalazłem w sieci.
Nim jednak przejdę do samego opisu, pozwolę sobie na dwa zdania wstępu. Sam nie jestem gitarzystą, natomiast potrzeba „zorganizowania” lampowego wzmacniacza do gitary wyszła od mojego nastoletniego syna – entuzjasty gry na gitarze elektrycznej. Jemu z kolei zasugerował to nauczyciel gitary, twierdząc, że ćwiczenie na wzmacniaczu lampowym umożliwi mu lepsze panowanie nad ekspresją niż na dotychczasowym wzmacniaczu tranzystorowym. A ponieważ z wykształcenia jestem elektronikiem i wiele lat temu budowałem dla siebie różne tranzystorowe układy audio, zaproponowałem mu, że może sami spróbujemy taki wzmacniacz zbudować. Przy okazji miałem nadzieję (co się trochę udało) zainteresować go elektroniką. Nie ukrywam też, że od kilku lat korci mnie zmierzenie się z jakąś lampową konstrukcją audio i wyzwanie w postaci zbudowania „gitarowca” potraktowałem jako wstęp i poligon doświadczalny do odnowienia dawno nie uprawianego hobby.
Pomysł pierwotny był taki, żeby zbudować wzmacniacz wykorzystując kit AVT2772 i zapakować go do obudowy combo od jakiegoś uszkodzonego wzmacniacza-dawcy.
Płytka kitu AVT została zakupiona, części skompletowane, dawca obudowy i głośnika, uszkodzony wzmacniacz PARK, kupiony za parę dych na portalu aukcyjnym. Wzmacniacz AVT powstał, syn nauczył się przyzwoicie lutować, trochę „liznął” teorii, zrozumiał zasadę działania. Udało się zawalczyć z brumem, ze wzbudzeniami. Nie polegliśmy. Wzmacniacz nie brumił, szumiał minimalnie, grał przyjemnie i czysto. Jednak miał ograniczenia. Brak przesteru, brak pętli efektów. Już w trakcie wykańczania tamtej konstrukcji apetyt wzrósł i zaczęliśmy myśleć o czymś o większych możliwościach, zwłaszcza że nie ponieśliśmy jakiejś porażki. Decyzja była taka, że AVT pakujemy tymczasowo do obudowy od PARK`a, zamykamy projekt, syn ma wzmacniacz do ćwiczeń, a ja zaczynam myśleć o czymś o większych możliwościach.
Wzmacniacz-dawca: PARK G10R

Przeglądając internet w poszukiwaniu rozwiązań wzmacniacza 2-kanałowego natrafiłem na tym forum na opis Kolegi Grzegorza Markowskiego prezentującego realizację konstrukcji wzmacniacza "Red Baron": https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2356140.html
Byłem pod wrażeniem jakości wykonania konstrukcji i właściwie wówczas decyzja zapadła. Budujemy RedBaron`a, ale o mniejszej mocy dopasowanej do posiadanego combo.
No to do roboty. Budujemy RED BARONA!
W sieci znalazłem schemat takiej realizacji z końcówką SE na lampie EL84.
Schemat bazowy wzmacniacza.

Pod kątem zasadniczego układu wzmacniacza nasza konstrukcja została oparta niemal bez zmian na tym schemacie, ale została rozbudowana o:
- Układ pętli efektów „ściągnięty” od kolegi Grzegorza Markowskiego (schemat poniżej).
- Prostownik napięcia żarzenia dla przedwzmacniaczy.
- Dodatkowy niezależny zasilacz 5VDC do obsługi przekaźników wybierania kanału i pętli efektów.
Również trochę inaczej rozwiązaliśmy sterowanie przekaźnikami wyboru pętli i kanałów. W zasadniczym układzie wzmacniacza dodatkowo wszystkie kondensatory elektrolityczne filtrujące zasilanie dla kolejnych stopni zostały zrównoleglone kondensatorami 100nF/400V. W trakcie uruchamiania została też dokonana mała przeróbka układu wejściowego, o czym wspomnę w dalszej części tego opisu.
Napięcie żarzenia: dla wszystkich triod zasilanie żarzenia DC, ale pentody mocy: AC.
Schemat pętli efektów na lampie ECC81.

Rozwiązanie montażowe.
Założeniem generalnym było, że układ zostanie zrealizowany w blaszanej obudowie pobranej od wzmacniacza dawcy, lampy zostaną zamontowane „do góry nogami” i wysunięte pod obudową do komory głośnika, płyta czołowa zostanie wykorzystana i „rozbudowana” o dodatkowe otwory pod potencjometry i przełączniki (PARK miał mniej elementów regulacyjnych niż budowany Red Baron). Również oba transformatory miały znaleźć się od spodu obudowy.
Jednak już w trakcie realizacji okazało się, że kolega, którego radziłem się odnośnie sposobu wiercenia dużych otworów pod lampy, może mi za niewielkie pieniądze (100 zł) przygotować nową obudowę ze wszystkimi otworami, tylko musi dostać ode mnie dokładny projekt z wymiarami. I takie rozwiązanie zostało ostatecznie zrealizowane.
Montaż elektryczny.
Dość długo wahałem się między wyborem pomiędzy konstrukcją przestrzenną „na pająka” a konstrukcją na płytce drukowanej. Ciągle z tyłu głowy miałem kwestie problemów z prowadzeniem masy, potencjalnej walki z brumem i zakłóceniami. Dużo się o tym naczytałem, ale ponieważ nie miałem z tym doświadczenia, obawiałem się, czy ten aspekt nie „rozłoży” nam ostatecznie całej konstrukcji. Na forach jest pełno tematów, gdzie ludzie próbują rozwiązywać właśnie takie problemy z brumem, ze wzbudzeniami itp. Konstrukcja przestrzenna daje tą przewagę, że łatwo można zmienić pewne połączenia, modyfikować układ, coś przesunąć, poprowadzić kabel inną drogą.
Z drugiej strony oglądając realizację kolegi Markowskiego miałem przeczucie, że nie będę potrafił tak precyzyjnie i ładnie zrealizować tej konstrukcji w „pająku”, że nie mam tyle cierpliwości. Ponadto dochodził aspekt kompaktowości mojej konstrukcji. Obudowa jest niewielka, elementy mieszczą się „na styk”, płytka drukowana daje większe szanse na porządna, zwartą i ładną konstrukcję.
Postanowiłem więc jeszcze dokształcić się w sprawie prowadzenia masy i pod tym kątem pomyśleć o płytce drukowanej.
Znalazłem w sieci artykuł na ten temat, z którego ściągnąłem sobie następujący schemat idei prowadzenia masy, tzw. układ „w gwiazdę”
http://guitaramplifiers.prv.pl/misc.htm#Prowadzenie%20masy
Schemat ideowy prowadzenia masy.

Ostatecznie więc zapadła decyzja o realizacji całego układu na 1 dużej płytce drukowanej zajmującej większość powierzchni obudowy. Połączenia masy miały zostać tak zaprojektowane, by spełniały zasadę pokazaną na przytoczonym schemacie. Na płytce miały również znaleźć się wlutowane elementy regulacyjne i gniazdo wejściowe. Elementy, których nie da się wlutować do płytki, będą podłączane za pomocą przewodów do wlutowanych w płytkę zacisków śrubowych.
Schemat elektryczny i projektowanie płytki.
Moje doświadczenie w projektowaniu płytek drukowanych zakończyło się wiele lat temu podczas realizacji pracy dyplomowej na studiach za pomocą jeszcze DOSowej wersji Protel`a. Na szczęście okazało się, że obecnie można bezpłatnie wykorzystać do tego wiele różnych programów dostępnych w sieci. Przymierzyłem się do EasyEDA i do Kicad`a, jednak ten drugi program bardziej mi „przypasował”. Rozpoczął się proces tworzenia schematu (a początkowo głównie nauki korzystania z programu). Po wielu godzinach przyszła kolej na płytkę drukowaną. Elementy zostały rozmieszczone tak, by podzielić płytkę na osobne strefy: przedwzmacniaczy, zasilaczy, wzmacniacza mocy. Zadbałem też by lampy wstępne kanałów były możliwie odsunięte od strefy zasilaczy. Gniazda lamp zostały wlutowane od spodu płytki.
Masa była prowadzona w sposób następujący: podzieliłem obwody na bazie idei z powyższego schematu stosując zasadę, że lokalny węzeł masy łączy elementy przynależne do danego stopnia aż do kondensatora sprzęgającego stopień kolejny. Do danego węzła masy podłączony był także lokalny kondensor filtrujący (jak przykładowo C2 powyżej). Taki lokalny węzeł masy wyposażony został ponadto we wlutowane złącze śrubowe, z którego już za pomocą przewodów wszystkie masy zostały doprowadzone do wspólnego punktu tuż za głównym kondensatorem filtrującym. Przy kondensatorze tym umieszczona została wielopinowa złączka śrubowa do podłączenia wszystkich przewodów masowych. Takie rozwiązanie eliminowało z jednej strony komplikacje związane z doprowadzeniem ew. ścieżek drukowanych do tego punktu, ale przede wszystkim zapewniało potencjalnie jakiś manewr w przypadku, gdyby zakłócenia się pojawiły podczas uruchamiania.
Również doprowadzenie zasilania żarzenia od razu zostało przewidziane jako kablowe. W strefie zasilaczy zostawały przewidziane 2-pinowe złączki śrubowe, do których miały zostać podłączone skrętki kablowe. Przy lampach skrętki te miały być przylutowane bezpośrednio do kołków lutowniczych podłączonych do nóżek żarzenia. Początkowo podłączenia te miały być prowadzone po stronie elementów, stąd dodatkowe piny lutownicze umieszczone wewnątrz obrysu podstawki lampy od strony elementów. Jednak ostatecznie gniazda pinowe zostały przeniesione na spodnią stronę płytki i połączenia żarzenia zostały zrealizowane po stronie ścieżek.
Kilka połączeń sygnałowych ze względu na długość została zrealizowana za pomocą przewodów ekranowanych poprowadzonych po powierzchni płytki. Tu niestety ujawnił się brak pewnej wiedzy dotyczącej projektowania płytki i procesu produkcji. Mianowicie połączenia te pierwotnie zaprojektowałem jako przejście ścieżki ze strony spodniej na stronę elementów elementów za pomocą tzw przelotki VIA (plus przy jednym końcu dodany pad masy do przylutowania ekranu). Ścieżki od strony elementów następnie wykasowałem z zamiarem, że przez otwór po przelotce VIA wlutuję sobie przewód ekranowany. Nie znając jednak dokładnie procesu produkcji płytki nie wziąłem pod uwagę, że od spodniej strony nie ma wówczas ocynowanego pola lutowniczego tylko ścieżka z metalizowaną przelotką, a to wszystko zalakierowane na zielono. Konieczne było zatem usunięcie lakieru ze ścieżki nad otworem przelotki do żywej miedzi i ręczne ocynowanie tak stworzonego pola lutowniczego. Bardzo przydał się do tego dremel z malutkim frezikiem.
Wykonanie płytki drukowanej.
Początkowo planowałem samodzielne wykonanie płytki metodą termo-transferu z wydruku na papierze kredowym. Jednak kolejny kolega uświadomił mnie, że za małe pieniądze mogę sobie zamówić płytki w Chinach. Będą profesjonalnie wykonane, z nadrukami, z soldermaską i że wielotygodniowe dostawy należą już do przeszłości. Jedyna wada, to taka że muszę zamówić minimalnie 5 płytek (więc jakby co to mam 4 sztuki do odstąpienia po kosztach

Montaż płytki drukowanej.
Montaż płytki powierzyłem mojemu asystentowi-synowi, który wywiązał się z tego zadania wg mnie bez zarzutu

Zmontowana płytka od strony elementów.

...i od strony druku.

Płytka z podłączonymi obwodami masy (fioletowe kabelki).

Obudowa.
Jak wspomniałem wcześniej, zamówiłem wykonanie nowej obudowy u kolegi. Projekt przygotowałem w AutoCAD-zie. Po kilku dniach otrzymałem pięknie wykonaną aluminiową obudowę. Niestety nie obyło się bez drobnych problemów. Okazało się że większość otworów ma nieco za małe średnice i nie przechodzą przez nie osie potencjometrów i przełączników. Prawdopodobnie był to jakiś problem z narzędziem w ploterze tnącym. Na szczęście bez problemu udało się to poprawić za pomocą zwykłej wiertarki. Kolega uczulił mnie tylko, żeby podłożyć pod powiększany otwór kawałek deski i przykładać szybko kręcące się wiertło, żeby nie „złapało” i nie zagięło cienkiej blachy.
Komponenty.
Transformatory.
Transformatory okazy się jednym z najdroższych komponentów. Pierwotnie planowałem wykorzystanie transformatorów zakupionych wcześniej do wzmacniacza AVT (tam nabyłem powszechnie dostępne transformatory do układów SE na EL84), jednak takie rozwiązanie oznaczałoby, że syn nie miał by możliwości korzystania z tamtego wzmacniacza przez bliżej nie określony czas. Postanowiłem więc kupić do tego projektu nowe trafa. Tym razem wybór padł na polecanego przez wielu p.Ogonowskiego. Okazało się, że transformatory wykonane przez niego nie są jakoś znacząco droższe niż te, które wcześniej kupiłem, a jednocześnie można je wykonać „na miarę”. P. Ogonowski skontaktował się ze mną, dopytał o szczegóły. Okazało się, że np. informacja, że będzie to wzmacniacz gitarowy jest dla niego istotna, bo wówczas nieco inaczej wykona ten transformator. W cenie „dostałem” też dzielone uzwojenie żarzenia 2x3.15V, dodatkowe uzwojenie do układów pomocniczych, czy odczepy na trafie głośnikowym dla różnych impedancji głośników.
Transformatory są w obudowach ekranujących. Cena z przesyłką: 350zł.
Lampy.
Przy wyborze lamp kierowałem się raczej ceną niż jakąś „magiczną” wiedzą, której po prostu nie mam. Zakupiłem lampy z niższej półki cenowej, ale mające dość sporo pozytywnych opinii w sieci.
EL84M – Sovtek
12AX7 EH – Electro-Harmonix
ECC81 - JJ
Pozostałe komponenty:
Większość „osprzętu” zakupiłem w jednym ze sklepów internetowych związanych z lampowcami. Dotyczyło to przede wszystkim potencjometrów, kondensatorów i przełączników. Założyłem, że lepiej kupić te komponenty w takim dedykowanym sklepie, bo pewnie będą one bardziej „audio” niż masówka w typowych sklepach z elektroniką. Ale trzymałem się raczej niskich cen

Rezystory (wybierałem metalizowane) i mniej istotny osprzęt z punktu widzenia audio zamówiłem w „zwykłym” sklepie elektronicznym. Użyłem też trochę zapasów nagromadzonych w dawnych latach.
Ze względu na mały wymiar konstrukcji i szczupłość miejsca na panelu z przodu, część osprzętu musiała zostać przeniesiona na tylną ściankę. Dotyczy to całego osprzętu dla pętli efektów oraz gniazd dla footswitchy.
Wyłącznik sieciowy udało mi się znaleźć 3-pozycyjny, więc bez problemu dało się stworzyć funkcję STANDBY przy pomocy jednego przełącznika. Kontrolka zasilania jest 2-kolorowa i kolorem świecenia sygnalizuje, czy załączony jest STANDBY czy POWER.
Wstępne uruchomienie.
W pierwszej kolejności zostały sprawdzone obwody żarzenia. Najpierw zmierzyłem napięcia bez lamp, następnie z zamontowanymi wszystkimi lampami. Okazało się, że zarówno napięcie stałe dla triod jak i przemienne dla pentody są na niemal katalogowym poziomie, taki więc nie było potrzeby montażu przewidzianych w projekcie rezystorów obniżających (na płytce zostały wlutowane zwory).
Następnie sprawdziliśmy obwody zasilania pomocniczego i „obsługę” przekaźników. Tu także obyło się bez niespodzianek.
Następnie podłączyłem do płytki zasilanie anodowe, w szereg z zasilaniem sieciowym włączyłem żarówkę 60W i załączyłem zasilanie. Ponieważ nic niepokojącego się nie wydarzyło, usunąłem żarówkę i rozpocząłem pomiary zasilania anodowego.
Okazało się, że pierwszy opornik w zasilaczu przyjąłem za duży (1K), bo już za nim napięcie na pentodzie spadło do 270V. Przemierzyłem orientacyjnie spadki na rezystorach anodowych i policzyłem prądy anodowe. Tu było zgodnie z przewidywaniami (ok 1mA/triodę, 44mA w pentodzie, 4.5mA w siatce pentody). Przeliczyłem ponownie i skorygowałem ten opornik tak by uzyskać zamierzone 300V zasilania stopnia mocy. Ostatecznie opornik ten ma wartość 220R.
Okazało się również, że za duży jest opornik 10k (sugerowany we wzorcowym schemacie) zasilający stopnie przedwzmacniaczy, bo zamiast sugerowanych ok 250V jest 230V. Tu miałem pewną wątpliwość. Znalazłem w sieci stronę z programem do wyznaczania punktów pracy i parametrów dla różnych triod napięciowych. Z kalkulatora tego wynikało, że „nasz” układ dla napięcia 230V i przyjętych rezystorów Ra i Rk powinien teoretycznie wnosić mniejsze zniekształcenia niż przy napięciu 250V. Ale z drugiej strony twórcy Red Barona może celowo chcieli zwiększyć ten współczynnik dla uzyskania odpowiedniej barwy i dlatego zaprojektowali wyższe napięcia zasilania tego stopnia. Postanowiłem się tego trzymać i skorygowałem rezystor zasilający stopnie wstępne tak, by uzyskać zasilanie na poziomie ok. 250V (opornik zmieniony na 4.7K).
Pozostałe napięcia w układzie po tej korekcji były w przybliżeniu zgodne z napięciami podanymi na wzorcowym schemacie takiego wzmacniacza.
Uruchomienie „akustyczne”.
Po pomyślnym wstępnym uruchomieniu i sprawdzeniu zasilania płytka została prowizorycznie wmontowana do obudowy, obudowa uziemiona, potencjometry podokręcane do obudowy. Zmajstrowałem też z drewna „konstrukcję” umożliwiającą ułożenia obudowy, tak by lampy wisiały sobie bezpiecznie nad stołem. Podłączyłem zasilanie, transformatory i jakąś starą kolumnę z głośnikiem.
Wstępnie zamontowana płytka do obudowy - stanowisko "testowe"

Bez źródła sygnału sprawdziłem szumy i ew. brumy stopniowo zwiększając wszystkie regulatory głośności. Brumu sieciowego nie było, natomiast na obu kanałach na pełnej głośności był dość wyraźny szum (w kanale przesterowanym oczywiście znacznie głośniejszy). Podczas poszukiwań źródła tego szumu i „mieszania” ułożeniem kabli okazało się, że zakłócenia wprowadzają przewody od przełącznika sterującego przekaźnikiem wyboru kanału (przełącznik z lewej skrajnej strony).
Było to o tyle dziwne, że mając w pamięci jakiś artykuł czy relację na forum dotyczącą pomocniczego zasilania dla przekaźników, wykonałem ten zasilacz (stabilizowany 5V na LM7805) jako odseparowany od masy samego wzmacniacza i na osobnym uzwojeniu, gdyż tak było zalecane w tym artykule. Okazało się jednak, że połączenie masy tego zasilacza z masą punktu wspólnego radykalnie obniżyło poziom tego szumu. W kanale CLEAN na pełnym wzmocnieniu jest on teraz ledwie słyszalny, natomiast w kanale przesterowanym jest nieco głośniejszy, ale niedokuczliwy nawet przy maksymalnej głośności i przesterowaniu. Natomiast szum ten całkowicie znika przy zwarciu wejść do masy.
Okazało się również, że jest możliwe dalsze obniżenie szumu w kanale przesterowanym dzięki małej modyfikacji obwodu wejściowego względem „kanonicznego” schematu przytoczonego na początku tej relacji. We wzorcowym rozwiązaniu rezystor 33K zasila oba przedwzmacniacze jednocześnie. Podczas poszukiwania źródła szumu okazało się, że po wyjęciu lampy V1 z kanału CLEAN szum w kanale przesterowanym V2 zmniejszył się, co sugerowało że na szum lampy V2 wpływa też równolegle podpięta lampa V1. Zrobiłem eksperyment i kanał przesterowany zasiliłem z osobnego rezystora 33k wpiętego przy rezystorze 1M. Ponieważ takie rozwiązanie obniżyło dalej szum w kanele O-D, modyfikację tą postawiłem. Ostatecznie połączenie teraz wygląda tak:

Kolejnym problemem było wzbudzanie się kanału O/D przy załączeniu BOOST`a i przy pewnych ustawieniach GAIN`u. Tu zastosowałem rozwiązanie zaproponowane mi kiedyś na innym forum lampowym, bo podobny problem miałem ze wzmacniaczem z kitu AVT. Wówczas skutecznym rozwiązaniem tego problemu okazało się zaekranowanie kabla łączącego anodę EL84 z transformatorem głośnikowym. Rozwiązanie to wyeliminowało wzbudzenia przy silnym przesterze.
Po tych przeróbkach przyszła kolej na próby z gitarą. Jako, że nie mam wystarczająco wyczulonego ucha, by samodzielnie ocenić brzmienie, podsumuję to opinią syna: „Gra nieźle” i faktem, że przez czas, kiedy wzmacniacz jeszcze jako prowizorka stał w warsztacie z tą tymczasową kolumną, chłopak chodził do warsztatu ćwiczyć granie zamiast grać u siebie na AVT.
Wykończenie
Przednią i tylną płytę czołową postanowiliśmy wykończyć za pomocą grawerowanego laminatu. Taką usługę oferuje np. jeden z „lampowych” sklepów internetowych. Koszt wykonania obu płytek wykańczających wyniósł 80 zł z dostawą.
Projekt został wstępnie zrealizowany w AutoCAD-zie na bazie wcześniejszego projektu mechanicznego przygotowanego dla nowej obudowy. Samo wykończenie syn postanowił wykonać w stylu wzmacniaczy Marshalla ze złocistą płytą przednią i „marshallowskimi” gałkami. Bazując na projekcie otworów zrobiliśmy graficzną „symulację” płyty czołowej, żeby ocenić czy efekt odpowiada synowi. Przy okazji zapadła decyzja o zmianie nazwy marki wzmacniacza na Red Devil – taka fantazja


Projekt z niewielkimi modyfikacjami został ostatecznie przesłany do wykonania maskujących płytek czołowych.
Wizualizacja projektu płytek czołowych.

Po dotarciu płyt czołowych nastąpił etap ostatecznego montażu. Tymczasowo zamontowana płyta została wymontowana, elementy regulacyjne odłączone od swoich złączek. Płytka została dokładnie wymyta w spirytusie, żeby usunąć resztki kalafonii.
Pozostały jeszcze drobne prace mechaniczne, np. powiercenie otworów do zamontowania transformatorów, otworów przelotowych dla kabli, montaż dodatkowych ścianek bocznych do usztywnienia i lepszego zaekranowania obudowy, przyklejenie płyt czołowych.
Przed wyznaczeniem miejsc montażu transformatorów zostały przeprowadzone próby znalezienia najlepszej lokalizacji dla nich. Okazało się, że zalecany wzajemnie prostopadły montaż przy tej odległości nie miał żadnego wpływu na pojawianie się ew. zakłóceń, więc trafa zostały rozmieszczone symetrycznie. Natomiast nieco zaskakująco dla mnie okazało się, że lepszym miejscem na lokalizację trafa sieciowego jest widoczne na poniższym rysunku miejsce symetrycznie pomiędzy rzędami lamp. Odsuwanie tego trafa w narożnik najdalej odsunięty od duo-triod wejściowych zaczynało generować słyszalny przydźwięk. Przydźwięk ten znikał przy ustawieniu tego transformatora symetrycznie.
Obudowa przygotowana do ostatecznego montażu.

Po tych pracach płytka została ponownie wmontowana do obudowy, a okablowanie podłączone i uporządkowane. Ostateczny efekt prezentuje się tak:

A poniżej widok zmontowanego wzmacniacza od zewnątrz z przodu....

...z tyłu...

...i od dołu:

A tak wzmacniacz prezentuje się po ostatecznym zamontowaniu do obudowy combo:



Cool? Ranking DIY