Эта публикация является продолжением статьи:
Часть 1. Подбор комплектующих.
Начнем, пожалуй, с радиоламп.
Я ранее писал, что для реализации этого проекта подойдут радиолампы из серии 6DJ8/6Н23П/ECC88/E88CC/6922/6N11 и др. Нам нужна одна подобранная пара.
Для первой сборки я решил применить отечественные радиолампы 6Н23П Калужского радиолампового завода "Восход".
Они приглянулись мне по ряду причин.
- Во-первых, хотелось применить именно отечественные радиолампы, я знаю и помню их звук и мне хотелось услышать его снова.
- Во-вторых, эти лампы у меня есть в наличии, и не хотелось тратить средства расширяя парк хранящихся радиоламп.
Желательно использовать подобранную пару ламп, но помимо схожих анодных токов и крутизны нужно провести замеры по току накала радиоламп, потому что важно правильно выбрать рабочий ток выходного каскада, обеспечивающий оптимальный режим работы всей схемы в целом.
Перед проверкой радиоламп желательно провести замеры реального напряжения стабилизации стабилитронов D10, D11 (BZV85-C6V2).
К примеру, в моей партии из 10 стабилитронов разброс по напряжению стабилизации был порядка ±0,2 В, т.е. реальное напряжение стабилизации варьировалось в диапазоне от 6 до 6.4 В.
Я отобрал пару стабилитронов с реальным напряжением стабилизации 6.2 В.
Теперь, когда мы точно знаем, какое напряжение мы будем формировать на накалах радиоламп, можно перевести лабораторный блок питания в режим стабилизированного напряжения 6.2 В и измерить ток накала через каждую радиолампу.
Не забываем выждать время на прогрев радиолампы (не менее 5 минут), чтобы ток накала пришел в температурное равновесие.
Потом следует подключить другую тестируемую лампу и повторить измерения. У меня получились следующие результаты:
- Первая лампа: ток накала 309 мА при напряжении 6.2 В;
- Вторая лампа: ток накала 311 мА при напряжении 6.2 В.
Разбаланс токов накала составляет всего 2 мА, что находится на уровне погрешности измерений. Можно считать, что лампы в цепи накала абсолютно одинаковые! Для расчетов примем ток накала 6Н23П равным 310 мА.
К измеренному току необходимо добавить 35 мА, необходимые для работы схемы. Итого мы получили 345 мА суммарного тока, который должны обеспечить два источника тока, следовательно каждый источник тока должен быть настроен на ток 345/2 = 173 мА (приблизительно).
Таким образом, токозадающие резисторы R21, R22 должны иметь сопротивление, значение которого вычисляется по формуле:
R=Vref (1.25 В)/0.173 = 7.23 Ом.
Я буду использовать резисторы С2-14-0,5 номинальным значением 7,32 Ом, как наиболее близкие к расчетному значению. Резистор 7,32 Ома сформирует рабочий ток источников тока 171 мА вместо 173 мА, что находится на уровне погрешности. Резисторы R21, R22 желательно подобрать в пары и по-возможности максимально близко к расчетному значению. Рассеиваемая мощность 0,214 Вт, поэтому мощность резисторов R21, R22 должна быть не менее 0,5 Вт.
Обновление от 14.01.26.
Закончились новогодние праздники и мы можем продолжать начатую работу, наконец-то...
Внешний вид печатных плат, на основе которых ведется сборка проекта, представлен ниже.
Часть 2. Порядок сборки.
Разумеется, вы можете действовать в любом направлении, но я настоятельно рекомендую придерживаться порядка сборки, описанного ниже.
1. Монтаж диодов D2-D7, D12 (MUR140). Их желательно установить первыми, потому что D2-D4 находятся в труднодоступном месте (после установки электролитических конденсаторов), а остальные диоды удобно запаять сразу, чтобы полностью закрыть эту позицию.
В процессе установки всех диодов и стабилитронов следите за их правильной ориентацией на плате. Маркировка на печатной плате и корпусе детали подскажет вам их правильное расположение.
2. Монтаж диодов D8, D9 (SR5100). Не прижимайте их сильно к плате, они могут немного греться, поэтому свободная конвекция им не помешает. Снизу под ними сделаны вентиляционные отверстия.
3. Монтаж защитного стабилитрона D13 (1N4739A) на 9.1 В.
4. Монтаж шунтирующих стабилитронов D10, D11 (BZV85-С6V2) на 6,2 В. Стабилитроны желательно установить до распайки панелек радиоламп, потому что потом их паять будет неудобно. На этом этапе мы полностью "закрываем" категорию диодов и стабилитронов, за исключением светодиода D1, который не является обязательным элементом схемы.
Пока плата плоская и не обросла выпирающими деталями рекомендую запаять SMD-резисторы с обратной стороны платы.
5. Монтаж резисторов R10, R11 (2512) 300 Ом. Монтаж резисторов R6, R7 (2512) сопротивлением 0 Ом (для случая, если вы будете использовать радиолампы 6Н23П).
Других установочных деталей с обратной стороны платы не будет, только пайка выводных деталей.
6. Монтаж выводных элементов в области блока питания. Речь идет о резисторах R14, R23-R27, а также полевом транзисторе Q1 (IRF840).
На этом этапе мы подготовили оптимальные условия для запайки всех конденсаторов блока питания. Чтобы можно было удобно и безопасно (не боясь повредить паяльником или растворителем) их запаять.
7. Монтаж электролитических (и не только) конденсаторов, разъема питания и вообще всей периферии вокруг блока питания устройства.
8. Самое время проверить работоспособность собранного БП. Для этой цели я взял первый попавшийся трансформатор соответствующей мощности с выходным напряжением 12.6 В.
Без нагрузки на холостом ходу выходное напряжение немного больше (14,5 В), но это роли не играет. Для проверки этого более чем достаточно.
Подключаем трансформатор к плате. Индикатор питания светится зеленым цветом (уже неплохо). Смотрим, что ничего не дымится и не взрывается.
Значит, что все сделали правильно, наверное... )))
Индикатор питания явно сияет слишком ярко. Резистор R1 15 кОм следует увеличить раза в 2.
Теперь наша задача проверить работу преобразователя напряжения. Высоковольтное анодное напряжение удобно проверить на выводе "6" ламповой панельки.
Напряжение выходного каскада усилителя Zen удобно проверить на выводе "3" интегрального стабилизатора LM317.
При моих входных 14,5 В (AC) я получил анодное напряжение 144 В (DC) и 38 В (DC) для питания выходного каскада. Полученные данные свидетельствуют о том, что схема блока питания работает исправно и можно приступать к сборке усилительной части платы.
9. Дальнейшую сборку платы следует вести от центра к периферии и от образовавшегося края со стороны БП к центру. Таким образом, чтобы вновь запаиваемые детали не мешали последующим. Иначе вы рискуете при установке детали повредить то, что уже размещено на плате.
Электролитические конденсаторы С19, С20 я рекомендую стянуть нейлоновой стяжкой шириной 2.5 мм. В плате для этого предусмотрены соответствующие отверстия.
10. Выходные конденсаторы установил фирмы Panasonic и зашунтировал их конденсаторами фирмы MUNDORF.
11. Выходные разделительные конденсаторы MUNDORF MCap достаточно большие и тяжелые, и я подумал, что было бы неплохо их как-нибудь эстетично поджать и зафиксировать.
Что-то похожее (фото ниже) я уже встречал у других разработчиков.
Я спроектировал для этой цели своеобразный "прижим для выходных конденсаторов".
"Прижим" не является обязательным элементом конструкции и вы можете обойтись без него.
Я распечатаю его на 3D-принтере и думаю, что он неплохо дополнит образ моей сборки.
Вуаля и вот!
12. Собираем усилительную часть платы.
13. Почти конечный вариант сборки. На плате не хватает активных элементов (радиоламп, транзисторов и интегральных стабилизаторов тока).
Модуль получился приблизительно 45 мм в высоту. Если на глаз учесть нижнее расположение транзисторов и интегральных стабилизаторов тока, то нужно закладываться не менее чем на 50 мм в высоту.
В связи с тем, что включение платы усилителя без внешнего радиатора не допускается, а под внешним радиатором планируется использовать нижнюю панель корпуса, я временно отложу сборку проекта до появления этого самого корпуса.
14. Корпус под этот проект находится на этапе изготовления.
Для начала, а может быть и навсегда, я решил сделать простой строгий одним словом лаконичный дизайн.
Из прелестей - отверстие для наблюдения за светящимися радиолампами, которые должны немного выступать наружу, и симпатичные вентиляционные вырезы для охлаждения электроники.
Предполагаемый внешний вид корпуса на фото ниже.
На этапе проектирования это выглядело приблизительно вот так:
На передней панели предполагается разместить:
- переключатель включения усилителя;
- регулятор громкости;
- терминал формата Jack 6.3 мм для подключения наушников.
На задней панели должны будут разместиться:
- сетевой терминал для подключения кабеля питания;
- RCA-разъемы линейного входа;
- также я сделал небольшой задел на будущее, я планирую разместить USB-разъем на фланце D-type, чтобы установить внутри корпуса USB-аудио ЦАП, выход которого будет сразу подключен к гибридному усилителю.
Получится гигантская аудиофильская внешняя звуковая карта с гибридным выходом на наушники!
15. С установленными радиолампами. Почти конечный вариант сборки.
На плате не хватает активных элементов (транзисторов и интегральных стабилизаторов тока). Они будут запаяны при установке модуля в корпусе.
16. Разъем для подключения наушников. На просторах интернета нашелся вот такой на вид весьма интересный вариант.
Немного смутило то, что внешний корпус и лепесток "земли" изначально соединены между собой. Пока не решил для себя, хорошо это или плохо.
Я предпочитаю, чтобы вывод "земли" был электрически развязан от внешнего корпуса разъема. Это дает возможность подключить контакт "земли" к нужному потенциалу. Как будет здесь, пока не ясно...
17. Корпус мне изготовили по моему проекту. Черный, красивый, покрашен порошковой краской.
Большой, тяжелый - смотрится монументально! Я очень доволен!
Встал вопрос, который нужно было предусмотреть заранее, но я умышленно этого не делал, дабы не усложнять жизнь производителю корпуса - нужно как-то подготовить места крепления активных элементов выходного усилителя (силовых транзисторов и регуляторов тока).
Нужно красиво и аккуратно снять слой порошковой краски, чтобы размещение транзисторов и интегральных микросхем осуществлялось на металл, а не на краску.
Пока не знаю, что из этого выйдет, но я решил попробовать "снять лазером" слой порошковой краски и таким образом обнажить металлическое основание корпуса для последующего монтажа транзисторов и интегральных микросхем.
Это мой первый опыт подобных лазерных работ - посмотрим, что из этого получится...
18. Идея использовать лазер для снятия порошковой краски сработала приблизительно на 2/3.
Что получилось?
- во-первых, бОльшая часть краски действительно испарилась, и я таким образом добрался до обнаженного металла;
- во-вторых, лазер задал ровный прямоугольный контур площадки, который проще обрабатывать, нежели необозначенную по периметру поверхность.
Что НЕ получилось?
- я предполагал, что лазер испарит порошковую краску и, дойдя до металла, который ему не по зубам, можно будет остановиться, но тут все пошло не по плану...
- верхний слой краски успешно испарялся, а вот тот слой краски, который был максимально близко к металлу, при малой скорости обработки прижигался к нему и создавал на поверхности темный налет, который позже я удалял с помощью ручного микродремеля с алмазной насадкой.
- посмотрев на фото вы увидите, что все прямоугольные площадки немного разные, - это связано с тем, что я экспериментировал с режимами работы лазера (мощность и скорость обработки);
- большая мощность и медленная скорость давали результат хуже, чем меньшая мощность и большая скорость (в первом случае краска прижигалась к металлу и не уходила с поверхности, во втором случае удавалось снимать ее слой за слоем).
В конечном итоге, с использованием лазерной гравировки и последующей шлифовкой микродремелем, результат был достигнут.
19. После того, как были подготовлены контактные площадки для активных элементов, - можно переходить к монтажу печатной платы на корпус, который выполняется в два этапа (подготовительный и окончательный).
Этап 1. Подготовительный.
Для установки платы потребуется пять штук монтажных стоек высотой 7 мм. Я напечатал их на 3D-принтере (можете сделать также или купить готовые).
Монтажные стойки устанавливаются в соответствующие места, и электронная плата фиксируется от перемещений вдоль корпуса с помощью винтов, проходящих сквозь корпус, монтажные стойки и плату.
Это временное крепление, которое делается для правильного позиционирования активных элементов, поэтому никаких сильных затяжек не предпринимаем - нам это еще придется разобрать.
Следующая наша задача - правильно согнуть выводы активных элементов!
Для определения места изгиба выводов активных элементов следует использовать разметочную шелкографию на печатной плате.
Элемент прикладывает к плате по линиям маркировки его корпуса и, с учетом радиуса изгиба, делается отметка (красная точка на фото ниже) на выводе в том месте, где необходимо осуществить сгиб.
С помощью малогабаритных щипцов делается аккуратный гиб ВВЕРХ!!! под углом 90° сразу всех трех выводов вдоль выбранного уровня.
После гибки выводов у вас должно получиться так же, как и у меня.
Зазор между корпусом и электронной платой выбран таким образом, чтобы активный элемент (транзистор или интегральный стабилизатор) можно было подсунуть снизу в посадочные отверстия при условии зафиксированной печатной платы.
При необходимости можно ослабить крепежные винты и немного приподнять печатную плату для большего удобства. Полностью откручивать крепежные винты платы не рекомендуется, так как это усложнит одновременное позиционирование монтажных отверстий платы и выводов активных элементов, что может привести к ошибке сборки.
После успешной расстановки активных элементов на контактных площадках они должны быть закреплены винтами для исключения смещения, после чего их выводы можно запаять.
Напоминаю, что это временное крепление, которое делается для правильного позиционирования и монтажа активных элементов, поэтому никаких сильных затяжек не предпринимаем - нам это сейчас придется разобрать.
Этап 2. Окончательный.
Откручиваем крепежные винты, которые удерживают нашу плату на корпусе (5 винтов на плате и еще 4 винта на активных элементах). Переворачиваем плату для обезжиривания поверхности и нанесения термопасты типа КПТ-8.
Транзисторы, которые я использовал, имеют металлический фланец, поэтому их монтаж на корпус ведется через изолирующие теплопроводящие подложки производства фирмы Номакон. Интегральные стабилизаторы имеют изолированный пластиковый фланец, поэтому там я применил пасту КПТ-8 для лучшей передачи тепла на корпус.
После монтажа активных элементов с использованием изолирующих подложек и термопасты можно затянуть все винтовые соединения.
Обязательно убедитесь с помощью мультиметра, включенного в режиме "прозвонка", что у вас нет электрического соединения среднего вывода каждого активного элемента с корпусом прибора. Все подобные соединения должны быть изолированы.
20. Силовой трансформатор, который питает все.
Как я уже писал ранее - трансформаторов на 12 В у радиолюбителя, как у дурака фантиков, поэтому я нашел подходящий по размерам и мощности низкопрофильный ТПГ-32 (габаритная мощность трансформатора 32 Вт).
У трансформатора две силовые обмотки на 12 В, которые были запараллелены для увеличения нагрузочной способности. Для удобства размещения трансформатора в корпусе усилителя, я распечатал для него своеобразную подложку, в которую установил электронный модуль.
Еще немножко и будем включать!
СКОРО ЗДЕСЬ ПОЯВИТСЯ ПРОДОЛЖЕНИЕ! НЕ УХОДИТЕ!
Продолжение следует...
P.S. Со мной списались несколько радиолюбителей и разработчиков, которые очень заинтересованы в этом проекте. Они с нетерпением ждут печатные платы и готовы в любую секунду начать работать, с упреждением подбирают комплектующие и готовятся к сборке усилителя, поэтому, чтобы упростить им жизнь и сделать процесс сборки более понятным, я публикую информацию по сборке буквально "онлайн". Публикация будет постепенно обновляться по мере того, как я сам собираю этот проект. Для меня это новый и весьма интересный опыт.
Если у вас есть желание повторить какие-то интересные, известные проекты, но нет опыта и навыков в разработке и производстве печатных плат - не стесняйтесь написать об этом! Пишите в комментариях или мне лично. Если проект стоит того, чтобы его повторить, и будет иметь интерес у читателей, - я обязательно спроектирую печатную плату и закажу ее производство для возможности практической реализации на этом канале. А вы станете участниками этого проекта!