Лаборатория электроники Nova_PA: Ламповый ди-бокс на базе SRPP каскада: ещё одна конструкция из "универсальных плат".

В данной заметке я опишу отнюдь не оригинальную или уникальную конструкцию. Цель заметки - показать очередной пример построения устройства на базе одной из универсальных (прототипных) плат, которые мы разрабатываем. И, в данном случае, основа конструкции - SRPP каскад на двойном триоде.

Для начала поясню, что такое ди-бок (di-box, direct box). Этим словосочетанием, которое можно было бы перевести как "соединитальная коробка" обычно называют сравнительно простое согласующее устройство, применяемое в профессиональной аудиотехнике. Основная задача ди-бокса - это преобразование небалансного сигнала в балансный для передачи его по длинной помехоустойчивой линии. Например, чтобы подать сигнал с выхода полуаккустической гитары или синтезатора через мультикор к микшерскому пульту без помех и потерь. Вторая функция базовая ди-бокса, которая, тем не менее, есть далеко не во всех модификациях - это гальваническая развязка.

Существует множество разных схем для выполнения описанной выше задачи. Наиболее распространены схемы на операционных усилителях - "активные" - без трансформатора (эти не обеспечивают гальванической развязки), либо "пассивные" - состоящие из одного трансформатора. Последние обеспечивают гальваниечскую развязку, но зачастую, ощутимо ослабляют сигнал, особенно от источников с высокоомным выходом. Поэтому "идеальный" ди-бокс - это тот, в котором перед трансформатором стоит предварительный усилитель.

Именно такой мы и попытались создать. В качестве предусилителя - SRPP-каскад - схема, позволяющая "выжать максимум" из лампы по мощности при относительно невысоких искажениях. То, что нам нужно. К выходу его через разделительный конденсатор мы подключим трансформатор.

Трансформатор желательно использовтаь специальный, "аудио". Аудиотрансформаторы должны обладать определёнными характеристиками (полное сопротивление - около 600 Ом, коэффициент трансформации близок к 1, высокая индуктивность, хорошее экранирование и т.д,) для достижения достаточного качества звука. Такие трансформаторы, как правило, очень дорогие.

Поэтому в данной конструкции, которая - по-сути - является пробной (хотя и вполне работоспособной) мы решили пойти другим путём и применить трансформаторы Российского производства, которые с некоторой натяжкой можно считать аудиотрансформаторами (они предназначены для использования в телефонных линиях и трансляции): ТОТ-94 и ТОТ-63. В виду их технических характеристик и - как следствие - особенностей звучания применять их в студийной технике, создающейся для максимально качественной и неизменной передачи сигнала, мы бы не стали. С другой стороны, в устройствах создания спецэффектов для получения определённого звучания можно использовать именно такую схему.

Например, она будет полезна с солирующими инструментами, вроде полуакустической или электрогитары, электрооргана, скрипки с магнитным звукоснимателем.

Описывать далее структуру и принцип работы схемы не будем, поскольку этой заметкой мы хотим более познакомить вас с процессом сборки, к чему и перейдём.

Итак, берём плату. Для удобства сборки лучше закрепить её "на весу".

Детали будем вставлять и паять в порядке увеличения их размера, поскольку если делать наоборот - есть вероятность, что более крупные детали будут мешать установке более мелких. Поэтому начинаем с резисторов. Рекомендуемые номиналы указаны на плате и в схеме, хотя, при необходимости (например, при использовании более высокого напряжения питания или другого типа лампы) можно подобрать другие номиналы.

Затем вставим разъёмы. Разводка платы предусматривает установку четырёхконтактных штырьковых разъёмов с защёлкой. Если со входным разъёмом всё понятно - 4 контактных площадки, то для выхода разведено 5 площадок. Это сделано для различных способов получения выходного сигнала.

Рассмотрим подробнее варианты.

1. квазибалансный сигнал получен с крайних точек обмотки трансформатора, ноль общий для входа и выхода и является минусом питания.
Располагать разъём на плате и соединять с проводниками следует так, как показано на изображении с разводкой платы (layout)

2. Балансный симметричный выход ноль выхода взять со средней точки трансформатора, при необходимости его так же можно соединить в сигнальным нулём входа и минусом питания.
Располагать разъём на плате и соединять с проводниками следует так, как показано на изображении с разводкой платы (layout). Рекомендуется при соединении всех нулевых точек "звездой", например, на корпусе.

3.Небалансный выход - без выходного трансформатора, сигнал снимается сразу после разделительного конденсатора. Выход рекомендуется шунтировать резистором.
Особенно пригода при использовании SRPP-каскада в качестве усилителя для высокоомных наушников. Этот способ применения каскада в данной статье мы не рассматриваем.

Просим обратить внимание: недалеко от посадочного места трансформатора есть контактная площадка, которая помечена как "to gnd". Её необходимо соединить гибкой перемычкой с сигнальным нулём и минусом питания! В зависимости от того, каким образом организуется общи ноль - "звездой" с местом соединения на корпусе, либо на плате, другой конец перемычки соединяется так, как показано на одном из рисунков выше.

Теперь обратим внимание на два посадочных места, обозначенных как резисторы. Их назначение - создание "виртуальной средней точки" нити накала лампы, чтобы связать её с общим сигнальным нулём схемы или неким "подтягивающим" потенциалом. Это, в свою очередь, в некоторых случаях необходимо для снижения фона. Чтобы понять, необходима ли вам эта цепь - рекомендуем более подробно ознакомиться с принципом работы ламповых усилительных каскадов или, как минимум, выяснить это экспериментально. Резисторы должны быть номиналом 470 Ом - 1кОм и мощностью не менее 0,25Вт.

Ещё один способ соединения нити накала с сигнальным нулём, в том случае, когда накал питается переменным напряжением, вместо резисторов поставить конденсатор на 1мкФ.

Так же необходимо разместить разделительный конденсатор, через который непосредственно снимается выходной сигнал. На плате предусмотрена макетная область, позволяющая устанавливать на неё конденсаторы различных типоразмеров. Рекомендуемая ёмкость - не менее 2,2мкФ. Напряжение должно быть не менее напряжения питания.

В последнюю очередь на схеме монтируются самые крупные детали - панель под лампу и выходной трансформатор.

Ещё одна интересная деталь. Первичная обмотка трансформатора с разделительным конденсатором образуют колебательный контур, который может входить в резонанс в определённом частотном диапазоне, что будет выражаться в ощутимых на слух искажениях (чрезмерном усилении определённой полосы частот). Чтоб снизить его добротность, первичную обмотку можно зашунтировать резисторов в 1кОм либо конденсатором 0,01мкФ. Элемент и его значения подбираются экспериментально, в зависимости от характера звучания схемы, который, в свою очередь, как раз определяется значением ёмкости конденсатора на выходе и индуктивностью обмоток трансформатора.

Макетная область в районе места установки трансформатора и конденсатора, имеющая соединения со всеми выходными точками схемы, позволяет установить нужную деталь без изменения топологии платы (читай: без навесного монтажа и прочих "соплей").

Готовое устройство будет выглядеть таким образом.

Останется лишь подать анодное питание на точку +, минус соединить на общий с сигнальным нулём провод, и - конечно же - вход на in, выход с out.

А вот и вариант собранного устройства. Питается оно от ~12В, в корпусе помимо платы предусилителя расположен стабилизатор на 48В (опять же, сделанной на плате из нашего набора), который в данном случае используется для анодного питания. Для получения 6В для накала использовал выпрямитель и простейший стабилизатор L7806.