Привет, Хабр! Сегодня попробую построить тёплый ламповый усилитель и подключить к нему электрогитару. Преобразовательный гептод 1А2П и выходной лучевой тетрод 2П2П — не совсем обычные лампы. Они предназначались для аппаратуры с питанием от химических источников тока, потому называются батарейными.
Набор для сборки усилителя продаётся на торговой площадке Алиэкспресс, в комплекте с пальчиковыми лампами 1А2 и 2P2 китайского производства, 1972 и 1978 года выпуска соответственно. Так, предприимчивые жители Поднебесной преобразуют мёртвые запасы винтажных комплектующих в живые юани, предоставляя всем желающим возможность изучать электронику, предаваться ностальгии и наслаждаться техническим творчеством.
Для питания накала ламп в набор положили отсек для большого полуторавольтового гальванического элемента D, он же R20. В СССР такой типоразмер назывался 373. Марганцево-цинковые «батарейки» выпускались под марками Луч, Сатурн, Марс, щелочные — Орион-М.
Напишите, какие названия ещё помните.
Анод солевого элемента Лекланше выполняется в виде цинкового стакана и по совместительству служит корпусом, который в ходе полезного разряда и саморазряда буквально растворяется. Потому «батарейки» текли и разрушались, доставляя хлопоты и огорчения владельцам радиоприёмников, магнитофонов, фонариков, детских игрушек и прочих мобильных устройств прошлого века.
Напишите в комментариях свои воспоминания об устройствах на батарейках. Будет очень тепло и лампово.
Чтобы избежать дизлайков со стороны экологов и не заниматься поиском и приобретением редкого и дорогого элемента питания, применение которого последний раз мне доводилось видеть в игрушечной железной дороге, а предпоследний — в галогеновом фонарике фирмы Варта, я воспользуюсь интегральным стабилизатором напряжения LM317.
Если не строить делитель напряжения, а соединить ножку обратной связи с общим проводом, на выходе будет 1.2 вольта. Это именно то напряжение, которое нужно нитям накаливания ламп. К входу и выходу микросхемы подпаяю электролитические конденсаторы минусом к общему проводу, чтобы предотвратить самовозбуждение. Конденсаторы 100 микрофарад 16 вольт.
▍ Что в комплекте?
Набор включает стенки корпуса из оргстекла, выполненные методом лазерной резки. Предполагается оторвать от них защитную бумагу. Но я буду отрывать её только от верхней стенки, потому что на ней бумага повреждена. Другие стенки разрисую. Считаю, что так будет интереснее, чем просто прозрачные стенки.
Для анодного питания в наборе лежит разъём батарейки 6F22, более известной нам как Крона, или Корунд. Так назывался вариант на основе щелочной электрохимической ячейки. Это уже настоящая батарейка без кавычек, потому что содержит несколько последовательно соединённых гальванических элементов.
В отличие от 373, батарейки типоразмера Крона широко производятся и доступны в продаже до сих пор, (хотя и дорого стоят), потому что это исторически сложившийся и действующий до сих пор стандарт автономного питания педалей гитарных эффектов.
Многие музыканты считают, что аналоговые транзисторные педали звучат лучше всего при питании от солевых батареек. И это мнение не лишено основания. Дело в том, что высокое внутреннее сопротивление и явление поляризации двойного электрического слоя, а также поляризации объёмным зарядом внутри электрохимических ячеек под воздействием разрядного тока создаёт особый характер просадки напряжения, приводящей к специфическим нелинейным искажениям в работе транзисторных каскадов.
Это именно то, что нужно музыкантам и их слушателям. И это не мистика, а физические и химические процессы, имеющие научное обоснование и численное выражение, которое можно измерить приборами. А ещё такие батарейки выгодно производить и продавать, потому что они дорого стоят, имеют малую ёмкость, вследствие чего, нуждаются в частой замене.
Но для анодного питания ламп 1А2П и 2П2П девяти вольт недостаточно. Это не лампы объёмного заряда (space charge), предназначенные для автомобильных радиоприёмников и разработанные с целью упразднения умформера.
Успешные опыты с лампами объёмного заряда, использующими первую сетку в качестве ускоряющей, за счёт чего прекрасно работающими при очень низком анодном напряжении, у меня тоже были, и однажды я могу их повторить, описать и заснять на видео. В опытах использовался пентод 12Ж1Л в режиме недокала и с положительным смещением первой сетки. Но сегодня речь не о них.
Знаете, что издаёт характерный шум в электропоездах, вагонах метро и старых троллейбусах? Это электромашинный преобразователь, умформер. Дорого, тяжело, громоздко, шумно, зато действенно и надёжно. Электромотор питается от контактной сети, а связанный с ним общим валом — генератор производит то напряжение, что требуется бортовой сети.
Первые автомобильные радиоприёмники были построены на обычных электронных лампах, потому для получения анодного напряжения от бортовой сети их приходилось комплектовать электромашинными преобразователями.
А батарейные лампы предназначались для питания от специальных анодных батарей, состоявших из большого количества гальванических элементов, на общее напряжение значительно выше девяти вольт.
Ещё были батареи для питания ксеноновых фотовспышек.
Позже на замену этим дорогим и опасным батареям пришли транзисторные преобразователи напряжения.
Которые затем стали настолько компактными, что появилась возможность встраивать их в корпуса плёночных мыльниц и цифровых фотоаппаратов.
На фото сломавшиеся пластмассовые ножки крепления концевого микровыключателя пришлось заменить металлическими. Это отечественный Эликон 35С.
Чтобы не вредить экологии и сэкономить финансы, вместо анодной батареи воспользуюсь блоком питания для гитарных эффектов MOSKY ISO-10. Который, как ни странно, имеет десять настоящих отдельных каналов, полностью изолированных друг от друга. Два из них можно перенастраивать на 9, 12, 18 вольт.
Благодаря тому, что каналы являются отдельными, их можно соединить последовательно. То есть получить 18, 21, 24, 27, 30 и 36 вольт. Сможем сравнить звук при различных напряжениях анодного питания, и при этом не получить электротравму.
А с третьего 9-вольтового канала возьмём питание для накала. Наш гептод имеет одну, а лучевой тетрод две нити, потребляющие 30 миллиампер каждая. Итого 90 мА накального тока. Падение напряжения на микросхеме стабилизаторе LM317 составит 9 — 1.25 = 7.75 В.
Умножив силу тока на падение напряжения, получаем тепловую мощность, выделяемую на микросхеме. 700 мВт, меньше одного ватта. Можно было даже не устанавливать радиатор, но с ним лучше.
Далее в наборе есть гнёзда для ламп, тумблер, два гнёзда моно джек и один стерео джек 3.5 миллиметра. Но я буду подключать гитару, поэтому установлю гнездо под обычный гитарный джек 6 миллиметров.
У меня нет свёрл и дрели, но отверстия в оргстекле и пластмассах можно расширять ножницами. Напишите в комментариях, кто тоже так делал.
В наборе отсутствовали гайки М3 для крепления ламповых панелек на верхней стенке корпуса. Зато крошечные гаечки и винтики М2.5 положить не забыли. Это хорошо, потому что без них невозможно собрать корпус. Вернее, возможно, с помощью дихлорэтана, скотча, синей изоленты, пластилина, жвачки, денежных резинок или ещё чего-нибудь, но это было бы издевательством.
Напишите в комментариях, чем можно скрепить плексигласовый корпус при отсутствии крепёжных метизов. И как правильно называть канцелярские резинки, денежными или аптечными. Психологи говорят, что это маркер самопрограммирования человека, на успех либо на болезнь. Но как тогда быть фармацевтам, ведь им деньги приносит именно продажа лекарств?
Также в наборе лежали собственно лампы, три резистора и четыре одинаковых конденсатора. 10 нанофарад 1 киловольт.
Впервые вижу, чтобы высоковольтные керамические конденсаторы, голубые, игрек-типа использовались для аудиосигнала. Но не буду заменять их другими. Они справятся с работой. Задача каждого из конденсаторов в нашей схеме – пропускать переменный ток и не пропускать постоянного.
Четвёртый резистор должен был быть на 4700 ом, и его в комплекте не оказалось. Возможно, я потеряла его сама, но отсутствие гаек склоняет в пользу версии, что резистор положить в набор тоже забыли.
Такого номинала у меня не было, потому соединю параллельно 9.1 и 12 кОм. Получится почти то же самое. В такой схеме высокая точность не требуется.
Когда заказывала набор, я выбрала вариант без громкоговорителя, потому что буду подключать усилитель к электронной нагрузке Two Notes Torpedo Captor X.
Torpedo Captor X это такой тепловентилятор ценой полтысячи евро, который превращает выходную мощность гитарного усилителя в тепло, (благодаря чему, можно использовать усилитель в номинальном режиме и получать адекватный звук), а также осуществляет прекрасную обработку с цифровым моделированием громкоговорителей, акустических систем, микрофонов и помещения.
А ещё потому, что китайцы больше не комплектуют конструкторы красивыми динамиками.
Последняя деталь — это трансформатор, который согласовывает высокое выходное сопротивление лампового каскада с небольшим сопротивлением громкоговорителя. Настоящий однотактный выходной трансформатор имеет зазор между половинками магнитопровода, чтобы последний не намагничивался и не входил в насыщение.
В этот дешевый набор положили обычный сетевой трансформатор с 220 до 12 вольт. Но для гитарного усилителя он может оказаться даже лучше специального. Поскольку насыщение выходного трансформатора может улучшать звук электрогитары.
▍ Изучаем схему
Схема усилителя упрощена авторами до предела. Большие сопротивления между сеткой и катодом служат возвращению к катоду тех электронов, которые накапливаются на сетке. Такие резисторы называются гридликами, сеточными утечками. Без них сетки приобретали бы отрицательный потенциал, и лампа запиралась.
Потому что отрицательный потенциал сетки мешает движению электронов к аноду, что уменьшает анодный ток. Напротив, положительный потенциал сетки ускоряет движение электронов к аноду, поэтому анодный ток растёт.
Именно так работает усилительная лампа. Небольшое изменение напряжения сетки приводит к значительному изменению тока анода. В выходном каскаде это создаёт мощность, которую трансформатор передаёт громкоговорителю.
Во входном каскаде изменение тока ведёт к изменению напряжения на резисторе нагрузки в цепи анода. Это изменение превышает изменение на сетке первой лампы. То есть, происходит усиление переменного напряжения.
Наконец, экранирующая сетка выходного лучевого тетрода соединена с плюсом анодного питания по постоянному току резистором, а с общим проводом по переменному току конденсатором. Экранирующая сетка нейтрализует объёмный заряд и повышает усиление лампы.
▍ Испытания
Усилитель заработал при первом включении. Сигнал гитары идёт к нему через самодельный овердрайв по схеме Klon Centaur, далее на электронную нагрузку Torpedo Captor Х. Я выбрала эмуляцию кабинета с одним пятнадцатидюймовым и одним двенадцатидюймовым громкоговорителем.
Мы не видим свечения катодов, потому что это лампы прямого накала. Здесь катод — не трубка с ниткой внутри, а просто нить, покрытая веществом, усиливающим излучение электронов. Её свет едва заметен, и то только в полной темноте.
Кроме ревербератора, в настройках Torpedo Remote я активировала энхансер, то есть улучшитель гитарного звука. Без него звук выходит зудящим и непривлекательным. Ведь усилитель вообще не имеет темброблока, который формировал бы гитарный звук.
Потому что этот усилитель изначально разрабатывался не в качестве гитарного, а для прослушивания музыки через маленький динамик. Точнее для того, чтобы пару раз послушать, и затем поставить на полку в качестве красивого сувенира. Однако не будем спешить с выводами.
Вместо улучшителя можно включить аттенюатор с реактивной нагрузкой, имитирующей громкоговоритель. Благодаря ему получается более сфокусированный звук. Также можно включить реактивный аттенюатор вместе с улучшителем.
Мощным, драйвовым наигрышам звук этого усилителя не к лицу. Ему не хватает средних частот. Низкие частоты здесь не ревут и не жужжат, а скорее хрипят. Это значит не перегрузка овердрайв или сотворение дисторшн, а распыление, фуз. Зато такой звук пригодится для атмосферных наигрышей.
Послушаем, как напряжение анодного питания влияет на звучание этого усилителя.
Считаю, что ближе к 24 вольтам перегруженный звук получается лучше всего. При 36 звук грубеет. Однако чистый звук неплох, хотя и своеобразен.
▍ Выводы
Ещё можно исследовать, как на звучание усилителя повлияет ёмкость конденсаторов. Десяти нанофарад, которые были в наборе, вроде бы мало. Но частота среза входной цепи с сопротивлением 1 мегаом выходит 16 Гц. Для гитарного сигнала этого достаточно.
Более того, чтобы получать настоящий гитарный звук, недостаточно увеличить ёмкость конденсаторов. Надо ещё построить темброблок. Но этот усилитель имеет своё звучание, которое можно использовать в творчестве. Поэтому не буду менять в нём ни одной детали.
Мне нравится испытывать новое оборудование, потому что это приводит к новому вдохновению, новым наигрышам и будущим композициям. Понятно, что равновесие между разнообразием оборудования и созданием музыки должно быть в пользу творчества. А творчество содержать какой-нибудь смысл, но это уже другая история.
Так, из игрушечного усилителя получилась единица музыкального оборудования, через которую действительно можно играть и записывать гитарные партии.
Telegram-канал и уютный чат c новостями, полезностями и скидками
