Введение
Дорогие друзья, всем привет!
Как и обещал в данной статье расскажу про собранный мною усилитель по мотивами Fender Bassman. Мб это спойлер, но должен признаться, что это такой проект, за который повторно браться не хочется. И не потому, что он сложный, ведь это не так, а потому, что в нем максимально шло все через одно место с самого начала пусковых операций, причем там, где совершенно не ожидаешь какого-то подвоха. Это тот случай, когда каждое решение, направленное на устранение проблемы, вскрывает еще новые две. В общем в какой-то момент у меня было такое вот состояние.
1. Блок питания
Классически начинаем с рассмотрения блока питания, схема которого представлена на рисунке ниже.
Тут в принципе ничего сверх естественного. На U1 выполнен стабилизатор напряжения накалов 12AX7, самая обычная схема на LM317. Сама микросхема в "большом" корпусе ТО-3 на не менее большом радиаторе от Aavid Thermalloy. Схема выпрямления на отечественных диодах Шоттки КД289Б. Всего у меня 4 двойных триода, посему на плате блока питания предусмотрено 4 выходных клеммных колодки, чтоб не заморачиваться с "вязкой" проводов между панельками. Колодки J1 и J2 включены параллельно на всякий случай, типа включить 2 обмотки силового трансформатора при дефиците тока накала.
На колодку J3 подается напряжение смещения для ламп выходного каскада. В данном случае я предусмотрел простейший параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне и эмиттерном повторителе. Также многооборотниками RV1 и RV2 можно независимо устанавливать токи покоя выходных ламп.
Далее следует высоковольтная часть: мост на быстрых диодах, CLC фильтр. Для вторых сеток ламп предусмотрен также параметрический стабилизатор на стабилитронах и высоковольтном мосфете. Также есть колодка С13 для подключения внешней емкости.
Друзья, заострю внимание, что в предыдущем проекте стабилитроны были в смд-исполнении, ввиду чего был некоторый уплыв напряжения при их нагреве. Тогда пришлось чуть понизить ток стабилитронов. В данном же случае стабилитроны выводные, проблем с рассеиваемой мощностью нет никаких, напряжение держится железно.
Ну и в нижней части схемы ответвление от цепи смещения - сервисное питание реле и индикации на обычной LM337.
Разводка производилась в среде KiCad. О ее удобствах в плане создания "step." моделей и проектирования в Солиде я уже писал, повторяться не буду. На выходе получилось вот так. Плата двухсторонняя (нижний слой отдан под полигон возвратного тока), размеры 170 на 100 мм.
Вроде все просто, что может пойти не так? Но при первом пуске на холостом ходу не вижу высокого напряжения. Вердикт - неисправность дросселя. Блин, дроссель Д20, кондовый элемент, казалось бы... Заменил, напряжение появилось. Далее подключаю триоды к накалу. Что вы думаете - при включении тумблера индикаторный светодиод на мгновение загорается и тут же гаснет, напряжения накала на выходе нет. Вердикт - стабилизатор паль. И ведь стаб еще в относительно экзотическом корпусе, не ТО-220, который где угодно можно купить. Слава богу у меня в "золотых запасах" есть такие же, но оригинальные стабы от Motorola. Пришлось менять.
К слову про тумблеры. На финальных стадиях отладки в звуке стали появляться шорохи, потрескивания. Стал опять на дроссель думать, снял его, проверил, но дело не в нем. Оказалось искрило внутри тумблера питания! Одним словом, плата блока питания туда-сюда снималась бесчисленное множество раз. Вывод для себя я сделал не утешительный - в наше время вероятность нарваться на паль выросла существенно и надо что-то думать в плане перехода на какие-то технические решения, мб и более сложные, но зато более надежные. К примеру, для коммутации сетевого питания быстрее всего буду впредь использовать так называемые квазисенсорные выключатели от Дмитрия Андронникова. Много где их ставил, надежность исключительная. При этом требования к сетевому коммутатору в принципе вообще снимаются.
Получилось как-то так. В верхней части фото можно увидеть фильтр ЭМП от Epcos. Обратите внимание, что монтировать его надо через резиновую подкладку пластиковыми винтами дабы исключить контакт с корпусом и сообщения ему половины сетевого напряжения.
Как и в предыдущих проектах силовой и выходной трансформаторы залиты кремний-органическим компаундом СЛ-КСТ производства фирмы СУРЭЛ. Всем рекомендую, хороший производитель, мне не обломались пару килограмм отгрузить. Кожухи стальные, изготовленные Астра аудио.
По питающей части вроде бы и все, двигаемся дальше.
2. Система контроля токов ламп выходного каскада
Такая штуковина уже применялась в предыдущем проекте, показала свою эффективность, почему бы не применить и в данном проекте? В целом все тоже самое, схему можно посмотреть тут. Единственное, что поменял, это светодиоды. В данном случае впаял их непосредственно в плату чтоб не возиться с проводами.
Плата расположена на задней стенке усилителя, напротив светодиодов выполнена щель, в которую прекрасно видна вся индикация. И еще раз повторюсь - примененный для данного узла трансформатор такой себе, наводку дает весьма не кислую, поэтому функционал этот отключаемый, для чего на задней же стенке я сделал отдельный мелкий тумблер.
3. Сигнальная часть
Как и в предыдущем проекте в данном случае от оригинальной схемотехники я не отступал. Но прикол в том, что для Bassman существует несколько вариантов схем. Например 5F6-A, самая простая схема с общим темброблоком. Есть еще AA864 и AB165 с по-настоящему раздельными каналами, отличающимися друг от друга в основном номиналами некоторых пассивных элементов. В конечном счете я выбрал AA864 как наиболее классическую схему, о чем, откровенно говоря, жалею.
Забегая вперед, дам оценку звуку. Канал Bass instrument какая-то супер несуразная фигня, если вы конечно не бас гитарист. Превалируют низкие частоты, что вполне ожидаемо, но для гитары звук ну очень глухой и гулкий, как под подушкой. Ручкой Treble в крайних положениях можно буквально чуть-чуть это выправить, но тут есть риск самовозбуда, с чем я и столкнулся, но об этом чуть ниже. Да, есть переход в брейк-ап на уровнях 4-5 ручки Volume, достаточно прикольный. Но все равно глухой. Тот же самый Deluxe Reverb делает это гораздо гораздее на мой ух. В итоге тут 3 триода в 2 баллонах не пойми вообще зачем. Особенно на фоне канала Normal, который прям вот настоящей Fender и из которого вытыкаться даже не хочется. Причем кабельная перемычка между каналами Normal и Bass тоже толком не сработала, ведь даже глядя на схему возникает вопрос по фазам сигналов в точке суммирования на фазоинверторе. В общем вот схема, которую я повторять вам не рекомендую.
А вот эту я бы с удовольствием повторил. Да уж, как говорится, знал бы прикуп...
Тем не менее предлагаю коротенько пройтись по схеме. Верхняя часть это канал Bass Instrument. Для Bass Instrument 1 входное сопротивление составляет 1МОм, сопротивление в сеточной цепи определяется параллельным сопротивлением R13 и R23, то есть 34кОм. Для входа Bass Instrument 2 входное сопротивление уже становится равным последовательно включенным R13 и R23, то есть 136кОм, что может обеспечить некоторое ослабление сигнала, если нужно. Причем логика эта сработает не с каждым джеком, а только с теми, у которых есть замыкающиеся контактные группы.
Далее следует темброблок с несколько экзотическими номиналами: получаем на АЧХ полку в "высокочастотном" диапазоне, а далее конденсаторы C14 и С3 обеспечивают завал по ВЧ. На темброблоке предусмотрен переключатель Deep. Я его выполнил на слабосигнальном реле производства Takamisawa. В гитарном диапазоне не нашел от него особенной пользы, хотя эффект слышимый.
В нижней части схемы канал Normal. Совершенно понятная и знакомая схемотехника, даже комментировать особенно и нечего. Логика со входами такая же, классический переключатель Bright. Далее сигналы каналов отправляются на фазоинвертор и выходной каскад.
Фазоинвертор выполнен по классической схеме с длинным хвостом. Я попробовал туда поставить и 12AT7 и 12AX7, но в конечном счете остановился на последней. Побольше драйва, чуть интереснее звук. Выходной каскад на 6L6GC с фиксированным смещением. Трансформатор изготовлен Алексеем Шалиным.
Плата усилителя двухсторонняя, нижний слой отдан под полигон возвратных токов. Монтаж выполнен на монтажных стойках. Друзья, никакого смысла кроме эстетического в этих стойках нет, но я прям убежден, что с ними смотрится круто!
Хотел обратить внимание, что почти все резисторы в данном усилителе отечественные С2-33Н. Года полтора назад я купил небольшую партию в компании Эркон именно с целью попробовать в гитарном аппарате. Результатом исключительно доволен. Субъективно качество на высоте, даже тактильно очень надежные элементы. Объективно - разброс минимальный, куда лучше заявленного по паспорту, с шумами проблем нет. Ценник абсолютно адекватный, свою функцию выполняют превосходно, в отличие от тех же Yageo, которые вообще мощность не держат. Думаю над покупкой партии резисторов С2-10.
Далее приступил к работам по упаковке всего в корпус, который разрабатывался в Солиде и изготовлен из 2 мм алюминия с лазерной резкой и гравировкой. Ну что, время включать питание и подавать сигнал!
4. Отладка
Значит подаю я меандр на вход и вижу на выходе следующую картину - страшная неустойчивость усилителя, писец просто полный!
На натурных испытаниях усилитель срывается в генерацию, особенно охотно с включенным Bright, ручка Treble вообще не управляемая, сущий ужас. Делать нечего, надо смотреть на полюса цепи обратной связи, условно приняв, что полюс 1 находится на фазинверторе в точке ввода обратной связи, полюс 2 на лампах выходного каскада, полюс 3 - на выходном трансформаторе.
Первый полюс
Входную емкость фазоинвертора рассчитаем по формуле Свх=См+Сса(1+Кус)+Сск, где См это емкость монтажа (находится в диапазоне 10-12 пФ), Сса это емкость сетка-анод (в нашем случае 1,6 пФ), Кус это коэффициент усиления каскада (в нашем случае равен 30), Сск это емкость сетка-катод (в нашем случае также 1,6 пФ). Если все это подставить в формулу, то получим значение входной емкости Свх=11+1,6*(1+30)+1,6=62,2 пФ.
Теперь считаем частоту первого полюса по формуле f1=1/2П*Свх*Rоос, где Свх это только что рассчитанная входная емкость, Rоос это параллельно включенные резисторы из цепи обратной связи (100 Ом || 820 Ом = 89 Ом). Итак получаем частоту первого полюса f1=1/6,28*62,2пФ*89Ом=28,7 МГц.
Второй полюс
Частота второго полюса рассчитывается по аналогичной формуле f2=1/2П*Свх*R, где Свх это входная емкость ламп выходного каскада (в нашем случае принимаем 14 пФ), R рассчитывается как выходное сопротивление фазоинвертора (примерно 40 кОм), включенное параллельно гридликам 220 кОм, дающее 33,8 кОм. Плюсом к этому резисторы в сеточной цепи в 1,5 кОм. Итоговое значение R получается равным 35,3 кОм. Подставляем все это в формулу и получаем, что f2=1/6,28*14пФ*35,3кОм=322,2 кГц.
Третий полюс
Третий полюс определяется потерями в самом выходном трансформаторе. По моему изделию точных данных не было, знаю что он умеет воспроизводить вплоть до 220 кГц, но даже если так, именно третий полюс на трансформаторе получился доминантным. С учетом того, что завал на трансформаторе может вполне иметь наклон от 12 дБ/октаву, а соответственно фаза может крутануться на 180 градусов, проблемы с устойчивостью становятся вполне явными.
Друзья, тут есть момент, который как правило не фигурирует на профильных форумах со стороны энтузиастов, так как они, надо полагать, такие ситуации расценивают как репутационные риски. О рисках и оплошностях им говорить не хочется, ибо надпись под профилем уже "абвгдейка-кастом" и вовсю принимаются заказы.
А прикол тут вот в чем: мы видим, что данная схема не может быть устойчива просто по определению, если только в 60-хх годах Fender не использовал трансформаторы фантастически высокого качества со срезом по ВЧ в районе 500 кГц. Разумеется такого не было и в помине, максимум это 25-30 кГц, а посему скорее всего внедрялись некоторые костыли, которые на схеме просто не указаны.
Поэтому призыв очень простой - даже если схема типа классическая, все равно надо хотя бы приблизительно смотреть на возможные ляпсусы и не следовать слепо схеме из интернета, маскируя свои незнания аргументами типа "инженерам Fender виднее" или "я хочу повторить оригинальную схему".
Выход тут один - обеспечить "размещение" доминантного полюса как можно левее на оси частот и этого можно добиться за счет шунтирования гридликов ламп выходного каскада емкостями, например по 220 пФ, что я и сделал, тем самым победив неустойчивость. Но если вы думаете, что проблемы на этом кончились, то не фига подобного :)
В очередной раз включаю усилитель и звука нет. Смотрю мультиметром на напряжения и делаю вывод, что одному из триодов 12AX7 пришел конец. По правде говоря у меня изначально были сомнения в их оригинальности, купил партию типа Mullard, вроде не так дорого. Но какие-то они не такие, простите за жаргонизм. Короче - лампы паль. Продавца называть не буду, чего уж тут предъявить, не докажешь ведь, что над лампами сам не издевался. Начинаю их высовывать и одну вытаскиваю вместе с контактом панельки. Панельки паль. Это просто отвал головы :) Ну что поделаешь - заменил все лампы на Electro Harmonix, а панельки поставил все отечественные ПЛК-9. Ну и вроде бы все. Усилитель готов, играет, стабилен. Но делал я его не для себя... :)
5. Приемка
Усилитель я собирал для своего музицирующего товарища. Ехали как-то вместе в командировку и вот договорились, что хочется ему Bassman. Ну в общем при прослушивании он и его гитарист как-то не очень позитивно восприняли тот факт, что после некоторого положения ручки Volume усилитель начинает искажать и даже пердеть. На мои разглагольствования про сеточные токи, блокировочные искажения, блюз, динамическую игру и типа переход в брейк-ап именно "руками" мне было сказано что-то вроде "а у нас вот на точке есть Fender Deluxe Hot Rod 3 и там такого нет"...
У кого будет свободная минута просто посмотрите на схему этого новодела и обратите внимание на гридстопперы 10-100 кОм в КАЖДОМ, черт побери, каскаде.
Тут я понял, что допустил колоссальную ошибку, когда повелся на предложение собрать именно Bassman. Парни играют рок, в основном "широкими" аккордами, причем предпочитают звучание гитары в бриджевой позиции и темные тона это прям не про них.
На этом я, пожалуй, первую часть статьи закончу. В настоящее время принимаем решение относительно схемы, что мб стоит "переделать" усилитель на АВ165. Придется чуть-чуть порезать дорожки, но ничего страшного, до пенсии времени еще много, хотя...
