Lampowy przedwzmacniacz gitarowy

   

Fotografie i opis  -  Artur Żurawski, painlust@poczta.fm


     Jakiś czas temu wykonałem w ramach eksperymentu pewien trzykanałowy (clean, crunch, lead) gitarowy przedwzmacniacz lampowy. Budowę tego preampu oparłem, według mnie, o najlepsze rozwiązania konstrukcyjne spotykane na rynku. Kanał clean to nieśmiertelna dwutriodowa konstrukcja Fendera, która przez wielu na świecie jest uważana za ideał kanału czystego. Idea kanału crunch i lead pochodzi z Soldano SLO, aczkolwiek nie jest to idealna kopia. Zastosowałem po prostu tzw. semiklonowanie (niepełne klonowanie) kanałów, co jest charakterystyczne dla tego wzmacniacza. Semicloning polega na wykorzystaniu części stopni wzmacniających jednego kanału do budowy drugiego. W konfiguracji lead konstrukcja do złudzenia przypomina kanał czerwony wzmacniacza Mesa Boogie DR modyfikowany przez manufakturę Hellstone z dodatkowym boosterem diodowym w trzecim stopniu wzmacniającym. Kanał crunch to niestety wypadkowa, jaką można było uzyskać przy tak zrobionym semiklonowaniu. Przy odrobinie wyobraźni można powiedzieć, że przypomina Soldano Atomic. Każdy z kanałów posiada oddzielny korektor trzyzakresowy oraz potencjometry gain i volume, a kanał lead nawet presence. Przełączanie kanałów zapewnia układ cyfrowy zaprojektowany przez pewnego ucznia technikum elektronicznego na pracę dyplomową, która była poświęcona budowie trzykanałowego wzmacniacza gitarowego. Układ był według mnie dość nieudolnie zaprojektowany (można było go bardziej zminimalizować), ale moje lenistwo, niskie ceny układów logicznych oraz zaprojektowana przez dyplomanta płytka drukowana, doprowadziła do bezczelnego skopiowania przeze mnie tego układu. Preamp zaopatrzyłem także w prymitywny cabsim charakterystyczny dla moich poprzednich konstrukcji (patrz Dual Evil). Całość została zamknięta w metalowej obudowie po minimultiplekserze systemu X.25 produkcji Ericssona (to takie urządzenie telekomunikacyjne). Przełączanie kanałów można wykonywać ręcznie z poziomu panelu przedniego oraz za pomocą specjalnie zaprojektowanego i wykonanego przełącznika nożnego tzw. footswitcha. Lampy użyte do budowy to 4 szt. 6N2P-EW. 
     Oto kilka zdjęć tej konstrukcji.

     Nie jest to bynajmniej jakaś super udany preamp. Problemem jak zwykle w moim przypadku było prowadzenie masy oraz samoistne przełączanie kanałów z lead na clean, ale tylko w przypadku gdy był podłączony sterownik nożny. Mimo iż konstrukcję uważałem za prototyp i nie traktowałem jej w kategoriach komercyjnych to zostałem zmuszony przez gitarzystę dwóch metalowych zespołów Exterminate i Eclipse Extreme do pozbycia się urządzenia drogą sprzedaży na rzecz tegoż gitarzysty. 
     I tu zaczyna się historia mojego nowego zamówienia jak najbardziej komercyjnego. Zafascynowany powyższym urządzeniem drugi gitarzysta zespołu Eclipse Extreme zapragnął mieć bardzo podobny preamp, ale dwukanałowy (clean/lead) pozbawiony wad poprzedniej produkcji (przełączanie się samoistne kanałów). Przy dwóch kanałach można wykorzystać bardziej pewne przełączanie analogowe oparte na standardowym jednoprzełącznikowym sterowniku nożnym, więc wyeliminowanie tej wady będzie strasznie proste.
     Po dogłębnej dyskusji z „customerem” przyjęliśmy wstępne założenia:

  • oba zamawiane kanały mają mieć brzmienie zbliżone do tożsamych kanałów powyższej konstrukcji,
  • całość ma być tania i równie ładnie wyglądać,
  • kanał lead nie musi posiadać boostera ani potencjometru presence,
  • obudowa ma posiadać rączkę aby łatwiej było nosić preamp.

     Aby obniżyć koszty postanowiłem, że do budowy zostaną użyte tylko 3 lampy 6N2P-EW co wymusza semiklonowanie kanałów (będzie wspólny pierwszy stopień wzmacniający). Podobne rozwiązanie zastosował kolega dyplomant, z którego tak łatwo mi się zrzyna.
     Większym problemem okazał się dobór transformatorów. W takiej konstrukcji potrzebujemy aż kilku różnych napięć:

  • do żarzenia lamp 6,3V (uzwojenie musi wytrzymać co najmniej 1A),
  • napięcie anodowe z przedziału 250-400V,
  • napięcie zasilające układy przełączające kanały – 15V- (mam zamiar wykorzystać mikroprzekaźniki na 12V),
  • napięcie zasilające cabsim – 9V.

     Najlepiej jakby układy zasilaczy cabsima i przekaźników były autonomiczne to wtedy pozbędziemy się problemów z prowadzeniem masy dla tych układów (układy te będą jakby oddzielnymi urządzeniami znajdującymi się w jednej obudowie z układem lampowym). Przejrzałem w domu moje zasoby transformatorów (mam tego sporo) i najlepszym kandydatem do uzyskania niskich napięć został zatrowski TS15/4/676. Daje napięcie 2x18V, czyli będzie mógł spokojnie zasilić oddzielne układy przełączania i cabsima. Szkoda trochę mi było wykorzystać typowe radiowe trafo zasilające, więc do napięć anodowych użyję transformatora separującego TS6/51 (po wyprostowaniu uzyskamy coś około 300V), a do żarzenia TS20/7 napędzającego do niedawna sześciowoltową żarówkę w dziecięcym rzutniku bajek marki „Ania”.

     Zasoby płytek laminowanych, prostowników, elektrolitów i stabilizatorów okazały się w moich zbiorach tak pokaźne, że jedynymi elementami, które musiałem kupić to jednowatowe rezystory jakich kilka potrzeba w zasilaczu. 
     Preamp zapakuję w taką samą obudowę jak poprzednią konstrukcję.

     Następnym etapem będzie wykonanie płytek i projektu zasilacza oraz przygotowanie obudowy do montażu zasilacza.


     No i nadszedł etap drugi. Po przejrzeniu płytek laminowanych oraz części, jakie posiadałem w domu, doszedłem do wniosku, że schemat zasilacza powinien wyglądać tak:

     Jak widać, zasilanie cabsima i układu przekaźników odbywa się z oddzielnych uzwojeń jednego transformatora. Masa układu przełączania nie będzie się nigdzie łączyć z masą preampa. Masa cabsima z masą układu lampowego łączyć się będzie tylko w miejscu wejścia do symulatora głośnika, tak jakby cabsim był oddzielnym urządzeniem podłączonym szeregowo z preampem. To chyba najlepsze rozwiązanie, aby uniknąć jakichkolwiek pętli masy. Oczywiście równoległe łączenie kilku kondensatorów w zasilaczach obu układów wynikło tylko z tego, że akurat takie kondensatory posiadałem. Układ żarzenia jest trochę zmodyfikowanym układem „supercichego zasilania grzejnika stopnia pierwszego” ze strony Toma. Tu także wykorzystałem elektrolity, które już posiadałem. Podobnie jest z zasilaczem anodowym. Wykorzystałem tu elektrolity 100u/200V, których od dłuższego czasu nie mogłem nigdzie wykorzystać. Tu dzięki rezystorom symetryzującym 160k/2W mogą udawać w parach elektrolity 50u/400V. A tu płytki zasilaczy:

     Od lewej: płytka napięć anodowych; wspólna płytka zasilacza cabsima i układu przekaźników oraz płytka zasilacza grzejnika pierwszego stopnia wzmacniającego. Ten element przypominający stary tranzystor mocy na płytce środkowej to poczciwy stabilizator 7815 firmy Tesla. Znalazłem go w szpargałach i aż się prosił, aby go wykorzystać szczególnie, że miejsca na płytce sporo było. A z tyłu płytki wyglądają tak:

     Jak widać rezystory symetryzujące znajdują się od strony druku. W przypadku płytki drugiej od strony druku znalazły się mostki prostownicze SMD.

     Co do obudowy to musiałem wykonać kilka przeróbek. Oryginalnie panel tylny wyglądał tak:

Więc trzeba było dorobić cały tylny panel oraz przegrodę, na której będą zamocowane lampy. Materiałem wyjściowym były dwie zaślepki z urządzenia telekomunikacyjnego:

Panel przedni (tylny zresztą też) okleiłem przygotowaną na taką okazję specjalnie zaprojektowaną naklejką. Dzięki temu ostatecznie urządzenie będzie wyglądać mniej więcej tak:

     Nie ukrywam, że rozstaw przełącznika kanałów, gniazda footswitcha oraz kontrolek LED został niefortunnie zaprojektowany i przysporzy mi na pewno trochę kłopotów przy montażu. Jest ładnie i symetrycznie, ale w ogóle niepraktycznie. Mądry Polak po szkodzie. Widać tak musiało być. 
     A tu zdjęcia przegrody z lampami od strony elementów:

i lamp:

A tu przymiarka:

A byłbym zapomniał. Dokonałem już zaprojektowania lampowej części preampa i można już obejrzeć schemat.

     Następnym etapem będzie poskładanie zasilacza do kupy i wykonanie płytek cabsima i części lampowej. W tym projekcie chce odejść od montażu przestrzennego. Niedługo etap trzeci.


     Etap trzeci czas zacząć. Zamocowałem wszystkie płytki zasilacza w obudowie na plastikowych tulejach dystansowych, a trafa na podkładkach wykonanych z podkładek pod myszki komputerowe:

     Dodatkowo zamontowałem na wszelki wypadek na tylnym panelu włącznik pozwalający rozewrzeć/zewrzeć masę całego urządzenia od/do żyły uziemienia w kablu zasilającym. Ma to zapobiegać pętli masy. Jeżeli lampowa końcówka mocy zostanie w przyszłości podłączona do tego samego przedłużacza, wtedy należy odłączyć w przedwzmacniaczu masę urządzenia od żyły masy w kablu zasilającym, a masy obu urządzeń będą spięte po kablu sygnałowym łączącym oba urządzenia.
     Podczas procesu projektowania popełniłem jednak niewybaczalny błąd. Zastosowany transformator niskiego napięcia TS 15/4/676 okazał się nienajlepszym rozwiązaniem, a to dlatego, że pomyliłem się w pomiarach napięć i uzwojeń. Okazało się, że uzwojenia łączą się gdzieś w środku. Wyjściem było znalezienie innego transformatora z oddzielnymi uzwojeniami wtórnymi. Ponownie przejrzałem zbiór moich traf i znalazłem TS 10/15. Co prawda uzwojenie wtórne posiadało odczep po środku ale łatwo dało się rozdzielić druciki i utworzyć dwa oddzielne uzwojenia dające po 17V. Transformator idealnie pasował do otworów wykonanych dla poprzednika:

Dobieranie rezystorów obniżających napięcie w układzie żarzenia wykonałem kierując się intuicją, której jednak nie posiadam, co pociągnęło za sobą ponowne zmiany:

     Powyżej ostateczny schemat układu zasilania. Obniżenie napięcia na transformatorze układu żarzenia okazało się konieczne, bo trafo to zamiast 6V dawało 7,5V. Musiałem zamocować zaraz po wyjściu z trafa rezystor 0,45R/20W (4x1R8/5W równolegle) by zbić napięcie do 6,6V. 
     Wykonałem również płytki układu lampowego:

i przełączającego:

A tu płytki już zamontowane na plastikowych dystansach:

Płytki nie obejmują układu korekcji dla żadnego z kanałów, bo jakoś przyzwyczaiłem się elementy korektora montować bezpośrednio na potencjometrach:

     Na powyższym zdjęciu widać szynę masy bezpośrednio podłączoną do wejścia preampa, elementy korektora oraz kabelki układu przełączania (widać niefortunne rozmieszczenie elementów). Przekaźniki zawsze przyklejam poxipolem do elementów obudowy – nieźle się to sprawdza. 
     Niestety nie polutowałem jeszcze cabsima. Będzie musiał poczekać na następny etap, który mam nadzieję będzie ostatnią lub przedostatnią fazą produkcji.


     A teraz czas na ostatni etap budowy dwukanałowego przedwzmacniacza. Miał on obejmować wykonanie cabsima, układu przełączającego i złożenie wszystkiego w całość.

CABSIM

     Wykonana przeze mnie płytka symulatora głośnika gitarowego wygląda tak:

     Jest to najprostszy i najchętniej przeze mnie stosowany symulator zasilany napięciem 9V-. Właściwie to wszystkie moje konstrukcje zaopatrzone w cabsim posiadają właśnie ten układ. Sprawdza się bardzo dobrze w tego typu urządzeniach. Dodatkowo służy jako dopasowanie impedancyjne do np. zewnętrznego układu modulującego (flanger, chorus itp.). Moje przedwzmacniacze nie posiadają dlatego wyjść liniowych. Do jego budowy używam metalizowanych malutkich rezystorów 0,4W. Widoczne na zdjęciach porysowanie płytki wynika z mojego lenistwa i zamiast przeszlifować płytkę papierem ściernym wygładziłem zadry na otworkach, powstałe w procesie wiercenia, szlifierką precyzyjną.

UKŁAD PRZEŁĄCZANIA KANAŁÓW

     Schemat tego układu jest bardzo prosty:

     O ile w innych wzmacniaczach, czy przedwzmacniaczach napięcie podawane na przekaźniki powoduje przełączenie z kanału czystego na przesterowany, to u mnie jest odwrotnie. Dlaczego tak? Układ fenderowski czystego kanału jest bardzo odporny na zakłócenia. Napięcie, które płynie wtedy przez cewki przekaźników nie wpływa zasadniczo na sygnał wzmacniany przez stopnie tego kanału. W przypadku kanału przesterowanego taki problem mógłby się pojawić powodując jakieś przydźwięki czy słyszalne zakłócenia. Kanał ten jest realizowany poprzez styki przekaźników znajdujące się w pozycjach spoczynkowych. Czerwona dioda LED (kontrolka kanału przesterowanego) wykorzystuje jedną sekcję przekaźnika sterującego pojemnością katodową stopnia pierwszego. Sama idea budowy tego układu jest zapożyczona ze strony Toma i sprawdza się nadzwyczaj dobrze.
     A tu mamy już złożony cały przedwzmacniacz:

     Z tyłu znajdują się tylko dwa wyjścia – z cabsima oraz bezpośrednio z potencjometru Master Volume. Bardzo ciekawym elementem, o którym nie pisałem jest zintegrowany blok doprowadzający napięcie do przedwzmacniacza. Składa się z gniazda na kabel komputerowy, włącznika, gniazda bezpiecznika i filtru napięcia sieciowego. Pochodzi z jakiegoś starego modemu firmy Telindus – nigdy nie widziałem czegoś takiego w sprzedaży detalicznej – naprawdę fajna rzecz. Można też zauważyć, że transformatory w zasilaczu stoją w stosunku do siebie tak, aby ich pola elektromagnetyczne się nie zakłócały. Nie wiem czy ma to jakieś znaczenie przy trafach zasilających, ale po co potem szukać przyczyn zakłóceń.
     A tak wygląda ostatecznie panel przedni:

     "Customer" zażyczył sobie, aby na panelu przednim świeciła mu się niebieska dioda. Najpierw miała być wskaźnikiem włączenia napięcia zasilania, ale uświadomiłem go, że to bez sensu, bo pali się wtedy któraś z diod sygnalizujących aktywność kanału czystego czy przesterowanego. Ponieważ włącznik „Stand by” był dwusekcyjny podłączyłem ją pod drugą sekcję i teraz sygnalizuje podanie napięcia anodowego na lampy układu – to chyba było najlepsze, bo najrozsądniejsze rozwiązanie.
     Całe urządzenie wygląda tak:

     Nad lampami wywierciłem otwory wentylacyjne, a z boku dokręciłem aluminiową rączkę do noszenia. Jedynym elementem, którego jeszcze nie ma jest sterownik nożny. Albo kupię coś seryjnie produkowanego, albo zrobię coś sam. Seryjnie produkowane przełączniki mają bardzo krótkie kable, co na większej scenie może być niewygodne. Sam przedwzmacniacz został już wstępnie przetestowany. Niestety moja gitara nie jest najlepsza i kanał przesterowany trochę wyje, ale wyła też poprzednia konstrukcja (combo), a na lepszej gitarze już nie. Myślę, że z normalną gitarką poradzi sobie o wiele lepiej. Być może będzie trzeba zrobić kilka dodatkowych ekranów np. lampy wstępnej i cabsima, ale to wyjdzie przy okazji. Prace uważam za zakończone, a tym, którzy spróbują się podjąć budowy takiego przedwzmacniacza życzę powodzenia.

[dział był aktualizowany 1 maja 2005r.]

Artur Żurawski, painlust@poczta.fm

[Dział DIY]

© 2005 FonAr Sp. z o.o. e-mail: waw@fonar.com.pl