¿Alguna vez has querido construir una pieza de electrónica altamente peligrosa, ineficiente, pero increíblemente retro? Bueno, yo tengo. Eso es más o menos lo que es un amplificador de válvulas. Los tubos de vacío son componentes electrónicos viejos que actúan como transistores, controlando mucha corriente con poca corriente. Usualmente escuchas sobre los tubos que se usan en los amplificadores de guitarra, porque se distorsionan de una manera que se adapta a la guitarra. Sin embargo, los tubos también se pueden utilizar para amplificar una señal estéreo de otra fuente de audio, como un reproductor de CD o MP3. Los amplificadores de válvulas, desafortunadamente, no son las cosas más prácticas del mundo; consumen una gran cantidad de energía, se calientan mucho y son grandes. Dicho esto, se ven muy bien, y algunas personas parecen pensar que también suenan bastante bien.

Puede aprender mucho sobre electricidad y electrónica de un proyecto como este. Pasar por el proceso de compra de piezas, planificación y ejecución es una experiencia útil para cualquier fabricante. Tenga en cuenta que solo soy un tipo en Internet: tome todo lo que digo con un grano de sal. Excepto, por supuesto, las siguientes oraciones. Este proyecto es peligroso de una manera muy seria. Involucra altos voltajes y mucha corriente que puede hacerte sentir decididamente desagradable o incluso decididamente muerto. Si decide trabajar en ello con la alimentación encendida, tenga cuidado. Algunos de los condensadores de este amplificador mantendrán una carga durante mucho tiempo después de que se haya apagado la alimentación. Descargue todos los condensadores a través de una resistencia conectada a tierra, preferiblemente con un voltímetro a través de él para estar absolutamente seguro de que la tapa se ha descargado por completo. Cuando pruebe el amplificador por primera vez, use algo como un bloque de alimentación de doce voltios en lugar de enchufarlo directamente a la pared, solo para estar seguro, así como para evitar que las cosas exploten o se derritan. Un viejo truco es mantener la mano izquierda en el bolsillo trasero todo el tiempo, por lo que si te sorprendes, con suerte no llegará a tu corazón.

Además, necesitará saber cómo leer un esquema, soldar y usar un taladro manual.

Paso 1: Primero lo primero: tubos

Introducción rápida a los tubos

Un proyecto como este puede enseñarle mucho sobre electricidad y electrónica. Para apreciar lo que sucede más o menos en este amplificador, necesitamos ver cómo funcionan algunas cosas, y primero están los propios tubos de vacío.

Un tubo de vacío es solo un tubo de vidrio al que se le ha extraído todo el aire. Un buen ejemplo es la bombilla temprana, dentro de la cual un filamento fue sometido a una corriente que causó que produjera energía en forma de luz y calor. Si el interior de la bombilla no fuera un vacío, el filamento experimentaría combustión debido a la alta temperatura en presencia de oxígeno y se destruiría.

El diodo

El tubo de vacío más básico es un diodo, llamado así por los dos electrodos que contiene. Se dice que los tubos de vacío son termiónicos, lo que significa que el calor se utiliza para estimular la emisión de electrones desde un electrodo. Si un electrodo cargado negativamente (como tiene un exceso de electrones, en los tubos se llama cátodo) es calentado por un filamento, los electrones se 'excitan' y, si hay suficiente diferencia de potencial eléctrico o voltaje, están presentes en realidad se emitirá desde el electrodo. La diferencia de potencial se debe a otro electrodo, llamado ánodo o placa, que está cargado positivamente y, por lo tanto, ejerce una fuerza atractiva sobre estas pequeñas partículas entusiastas, lo que hace que atraviesen el vacío desde el cátodo cargado negativamente. Como la corriente eléctrica fluye de negativa a positiva y nunca al revés, la corriente solo puede fluir en un sentido en un diodo. Sin embargo, esto no es muy bueno para la amplificación, así que pasemos al siguiente paso en la jerarquía de los tubos de vacío: el triodo.

El triodo

En un triodo, hay un tercer electrodo además del ánodo y el cátodo, llamado rejilla. La red lleva un voltaje negativo y está conectada a una fuente de entrada, que, en el caso de este amplificador, es una señal de audio fluctuante. El voltaje negativo en la red repele una cierta cantidad de electrones que saltan del cátodo, y cuántos electrones repele depende de cuán negativo sea, lo que a su vez depende de la amplitud de la señal de audio. Esto es, por definición, amplificación: usar una pequeña cantidad de electricidad para controlar una gran cantidad. La señal de audio es bastante pequeña, y controla efectivamente el flujo de la cantidad de electrones con los que elegimos saturar el cátodo. El voltaje base de la red, el voltaje que está presente si hay una señal o no, se conoce como voltaje de polarización. El sesgo determina la cantidad de corriente que consume el tubo cuando no hay señal de entrada.

El tetrodo

Agregue otro electrodo y obtendrá un tetrodo. Este nuevo electrodo se llama pantalla o escudo. Básicamente, la pantalla evita que el ánodo afecte demasiado el flujo de electrones a través del tubo y, en cambio, esté totalmente controlado por los cambios que ocurren en la red. Tiene un voltaje positivo más pequeño que el ánodo. Cuando los electrones se liberan inicialmente del cátodo, solo pueden "ver" la pantalla, por lo que se apresuran hacia ella y, al alcanzarla, notan el ánodo y continúan hacia allí.

El pentodo

Ahora llegamos al pentodo. En un pentodo hay, obviamente, un quinto electrodo que no estaba allí antes. Este es el supresor. El supresor se encuentra entre el ánodo y la pantalla y tiene una carga algo negativa. Su propósito es asegurarse de que los electrones que puedan rebotar en el ánodo no se escapen por mucho tiempo al repelerlos nuevamente dentro de él.

Nota

Los pentodes no son el final del camino cuando se trata de tubos, hay muchos otros tipos, y si está interesado en ellos, consulte el paso de enlaces. Hay dos tipos de tubos utilizados en este amplificador: triodos y tetrodes. Los triodos se utilizan en la etapa de preamplificador, donde la señal de audio se intensifica a un cierto nivel adecuado para una mayor amplificación por los tetrodes del amplificador principal.

Además, mira esta fantástica película antigua sobre tubos y cómo están hechos:

Paso 2: Piezas: lo que necesitarás

Partes

El tipo que diseñó originalmente este amplificador, Poindexter of Audiotropic, tiene una gran cantidad de información en su sitio sobre las piezas que utilizó. Su dispositivo, llamado Musical Machine, está compuesto por algunos componentes tipo audiófilos muy bonitos pero muy caros (cable de conexión especial de alta calidad, soldadura extra elegante). Es posible que estos componentes generen un excelente sonido, pero de alguna manera no puedo gastar $ 35 en un condensador del que puedo tener un facsímil razonable por dos dólares, y mis oídos sin educación probablemente no pueden notar la diferencia de todos modos. Entonces, por esa razón, he construido el mismo circuito que Poindexter, pero con piezas más baratas y más disponibles.

Lo que necesitarás

El amplificador consta de dos secciones, el circuito de audio y la fuente de alimentación. Veamos las partes en ambos.

Recinto

Necesitará algo para colocar su amplificador, y definitivamente hay ciertas consideraciones que deben tomarse al elegir un gabinete. Los transformadores y especialmente los tubos en sí mismos pueden calentarse mucho, por lo que deben estar en un área bien ventilada, preferiblemente sobresaliendo de la parte superior de la caja. Desafortunadamente, en mi caso, tontamente elegí un gabinete simplemente por su apariencia, lo que terminó siendo un poco de dolor de cabeza. Elegí una vieja caja de cubiertos de madera, que tenía paneles bastante gruesos, lo que dificulta el montaje de componentes que fueron diseñados para montarse en placas de circuitos o cajas metálicas delgadas. Entonces, a menos que quiera pasar el tiempo haciendo que este tipo de casos funcionen, yo diría que vaya con algo más convencional.

Transformadores

Qué comprar

Hará el circuito de audio dos veces, ya que este es un amplificador estéreo, después de todo, por lo que necesitará dos transformadores de salida. Poindexter utiliza transformadores de pedido especial muy sofisticados que están fuera de mi rango de precios, por lo que me decidí por un Hammond 125D, que, por lo que puedo decir, funciona bien.

Hay cuatro transformadores en la fuente de alimentación, uno para los filamentos de calentamiento en los tubos (Hammond 166N6), uno para los principales suministros positivos (Hammond 167G120), uno para los suministros negativos (un toroide Amveco) y un transformador 'estrangulador' (Hammond 158Q). Un estrangulador no es realmente un transformador sino un inductor. Básicamente, la función de un estrangulador es similar a la de un condensador en paralelo, resiste cambios repentinos en la corriente y, por lo tanto, actúa como un filtro.

Dónde comprarlo

Obtuve estos transformadores de Angela Instruments, que tiene un montón de viejos componentes de audio de alta calidad. Otro buen lugar es Parts Connexion. El toroide de Amveco que ordené de Digi-Key (parte no. TE62045-ND).

Tubos

Qué comprar

Los tetrodes utilizados en la sección del amplificador principal son cuatro tubos Electro-Harmonix 6V6EH, que son bastante fáciles de encontrar. Para los tubos de preamplificador, tenemos dos tubos 5965 que son triodos dobles, lo que significa que cada tubo contiene dos triodos. Si observa las tripas del tubo, notará dos vainas metálicas separadas; Estos son los triodos. Las tomas de tubos también son esenciales para fijar los tubos a la caja.

Dónde comprarlo

Obtuve los tetrodes de [htttp: //www.tubedepot.com Tube Depot] y los triodos dobles de Antique Electronic Supply. Los enchufes provienen de Antique Electronic Supply, los de ocho patas para los 6V6 y los de nueve patas en miniatura para los 5965.

Resistencias

Qué comprar

En su mayor parte, solo utilicé resistencias de película de metal normales, aunque hay un par de Kiwame de alta calidad allí solo porque las tenía. Las resistencias de 60K y 62.5 de 4W que se ven en el esquema, llamadas resistencias de carga de placa, son en realidad dos resistencias de 2W en paralelo, dos de 120K para 60K y 120 y 130 para 62.5K. Algunas resistencias agradables son bastante baratas y la mayoría de las personas insisten en usar unas buenas para la carga de la placa, pero no son necesarias en todas partes. Las resistencias de 100 ohmios conectadas a la pantalla 6V6 tienen una potencia de 1/2 W y no me molesté en nada especial, solo las resistencias viejas normales. Lo mismo ocurre con las resistencias de polarización de 100K, 1 / 2W, película de metal.

Dónde comprarlo

Puede obtener resistencias de película metálica en varias clasificaciones en cualquier tienda de suministros electrónicos en su vecindario, o puede solicitarlas en línea a una variedad de proveedores como Digi-Key. Para lo más sofisticado, prueba Parts Connexion, Angela Instruments o Percy Audio. Por supuesto, hay muchos otros buenos proveedores, como Google le dirá.

Condensadores

Qué comprar

Los dos condensadores de 0.33uF en el circuito están diseñados para cortar cualquier CC que ingrese y permitir que solo pase la señal de audio de CA. Si bien los condensadores caros serían buenos aquí, soy barato, así que solo utilicé condensadores Mylar de 630 V (los que parecen grandes rectángulos rojos). En realidad, los que están en mi amplificador ahora son 0.47uF, pero eso solo significa que obtendré un poco más de graves. Todos los condensadores en la fuente de alimentación son componentes estándar, a excepción de los pocos que reemplacé con algunas tapas de estilo naranja que tenía.

Dónde comprarlo

Acabo de comprar los tapones de filtro de 0.47uF en una tienda local, pero si quieres los shmancy, tendrás que probar lugares como Angela Instruments. Los condensadores de la fuente de alimentación se solicitaron a Digi-Key.

Diodos

Qué comprar

Acabo de usar los diodos UF1007 1000V 1A recomendados por Poindexter. Creo que nada caro es realmente necesario, a menos, por supuesto, que elija usar diodos de tubo. Sin embargo, los diodos de tubo le costarán más y requieren una fuente de alimentación para sus calentadores.

Dónde comprarlo

Puede obtenerlos de Digi-Key o Parts Connexion y probablemente en muchos otros lugares.

Potenciómetros, interruptores y jacks

Qué comprar

Solo hay tres potenciómetros en el amplificador, uno para el volumen y dos para ajustar el sesgo en cualquiera de los canales. El de volumen es una olla de dos pisos. Hay dos interruptores, uno para las fuentes de alimentación principales y otro para los calentadores de tubo. Los interruptores viejos de un solo polo y doble tiro están bien aquí. Como solo tengo una entrada en mi amplificador, no tengo un DPDT para cambiar entre entradas como Poindexter. También necesitará dos juegos de postes de bobinado de altavoces, por lo que tiene algo para conectar los altavoces, así como un conjunto de tomas de entrada estéreo y un enchufe para el cable de alimentación.

Dónde comprarlo

Yo personalmente no derroché en un bote de volumen caro, pero mucha gente piensa que es una parte importante, así que si tienes el dinero, no dudes en derrochar. Nuevamente, pruebe Parts Connexion, Angela Instruments o Percy Audio. Para interruptores, postes y conectores, pruebe Radioshack o cualquier otra tienda de suministros electrónicos. La caja de enchufe / fusible para el cable de alimentación era de Digi-Key, y su parte no. es Q201-ND. Por supuesto, necesitará un fusible para esto, creo que es 1A, que puede obtener de cualquier tienda de suministros electrónicos.

Otras cosas

Necesitará algunos tornillos, tuercas y pernos y ese tipo de cosas, que puede obtener en cualquier ferretería. En cuanto al cable de conexión, Poindexter usa algunas cosas bastante elegantes, pero siendo el tacaño que soy, solo usé el cable de conexión regular de Radioshack.

Paso 3: El circuito de audio: lo que está sucediendo

Empujar tirar

El principio básico detrás de este amplificador es bastante bueno y vale la pena echarle un vistazo. Este amplificador se llama amplificador Push-Pull 6V6, siendo el 6V6 el modelo de tubo, pero ¿qué es este negocio push-pull? Se refiere a un caso especial de circuitos diferenciales, donde una señal completa está compuesta por la diferencia de dos voltajes, uno negativo y uno positivo (técnicamente hablando, solo la etapa de salida es push-pull, pero ambos son diferenciales). En pocas palabras, un tubo produce la mitad positiva de la señal de audio de CA, empujando el altavoz hacia afuera, mientras que el otro produce la mitad negativa, empujando el cono del altavoz y, como resultado, se crean ondas de sonido. Tome los dos triodos en el preamplificador, por ejemplo. Sus cátodos están conectados entre sí y la señal va a la red de solo uno de los tubos. Entonces, cuando la señal se eleva, la rejilla en un tubo repele menos de los electrones que saltan del cátodo y, por lo tanto, se precipitan más, y dado que los cátodos están conectados, los electrones también salen del cátodo del otro tubo. bien. Esto da como resultado una corriente que fluye en una dirección a través del circuito y eventualmente a través de un transformador que produce una corriente que fuerza el cono del altavoz hacia afuera. Cuando la señal baja, ocurre lo contrario. La rejilla repele los electrones al cátodo y estos electrones van al cátodo del otro tubo, enviando corriente en la dirección opuesta como antes. Cuando esta corriente atraviesa la bobina primaria del transformador de salida, induce una corriente en la bobina secundaria que hace que el cono del altavoz se mueva hacia adentro.

Sin embargo, antes de que llegue a los altavoces, la señal se filtra a través de los dos condensadores de .33uF (DC no puede pasar a través de estos, ya que un condensador es técnicamente una interrupción en el circuito, pero AC puede) y llega a la etapa de salida, o la sección del amplificador principal. Luego, todo vuelve a ocurrir, excepto esta vez con los 6V6 y en mayor medida. El voltaje de -20 DC en el medio es el sesgo en las redes de los 6V6. El blindaje de los 6V6 está conectado a través de una resistencia al ánodo, de modo que tiene una fracción del voltaje del ánodo.

Paso 4: diseño / planificación

Este es probablemente el paso más importante de todo el proyecto, como señala Poindexter. Simplemente poner todo en el lugar correcto para comenzar puede hacer que la experiencia sea mucho mejor. Al ser nuevo en el amplificador de válvulas, el mío no es exactamente perfecto, ni mucho menos. Pero funciona, así que ahí.

Querrá mantener la fuente de alimentación y el circuito de audio como dos secciones / lados separados. Todos los tubos deben ir juntos en un área, y los transformadores de salida en algún lugar cercano. Aparentemente, poner los transformadores demasiado cerca puede causar zumbidos, pero no soy lo suficientemente exigente como para quejarme, por lo que los míos están bastante cerca. Algunos de los problemas de zumbido se pueden resolver colocando cubiertas metálicas sobre los transformadores y conectando a tierra sus cajas correctamente. En este amplificador, los pernos que fijan los transformadores a la caja están firmemente sujetos a la placa de tierra mediante tuercas. Aparentemente, el posicionamiento de los transformadores entre sí también ayuda a eliminar el zumbido. Si gira los transformadores 90 grados, de modo que no estén alineados entre sí, obtendrá una cierta disminución del zumbido. Sin embargo, el ángulo no siempre es de 90 grados, por lo que si eres muy exigente y paciente, definitivamente es una opción ajustar cuidadosamente el ángulo hasta que sea óptimo.

La circuitería en muchos amplificadores de válvulas se implementa de manera un poco diferente que en otros proyectos electrónicos. Las placas de circuito impreso no siempre se utilizan, y no estaban aquí. Es más un tipo de circuito de forma libre, con componentes soldados directamente entre sí y tiras de terminales como pequeños centros de conexiones. Esta no es la forma más organizada de hacer las cosas, pero es más rápido que el diseño y pedido de PCB, y los prototipos pueden ocupar más espacio del que está disponible en su gabinete (aunque ahora que lo pienso, podrían funcionar bien) .

Paso 5: La construcción: gabinete

El recinto que elegí era una vieja caja de cubiertos. Honestamente, no recomendaría este tipo de casos, ya que, por bueno que parezca, es una molestia. Los lados y la parte superior son bastante gruesos, lo que dificulta el montaje de componentes destinados a cajas finas de metal o plástico sin esmerilar tediosamente la cosa. Además, un gabinete de metal facilita la conexión a tierra de las cosas, ya que solo puede conectar la tierra al chasis y conectar a tierra cualquier cosa en el circuito conectándolo al chasis. Con la caja de cubiertos, tuve que colocar platos recubiertos de cobre para resolver este problema. Pero, si desea un recinto de madera de aspecto atractivo y no le importa el trabajo extra, hágalo.

Paso 6: La compilación: cómo comenzar

Así que puse la fuente de alimentación en un lado y el circuito de audio en el otro. En el interior de la caja, adjunté una placa recubierta de cobre que serviría para conectar a tierra cualquier cosa conectada a ella. Esto facilita la conexión a tierra de los exteriores de los transformadores y, con suerte, reduce el zumbido. Los transformadores están firmemente conectados a la placa con tuercas y pernos, y así fijan la placa en el interior de la caja.

Paso 7: La construcción: la fuente de alimentación

Siempre que pueda leer un esquema y una soldadura, debería poder armar todo. Sin embargo, si eres como yo, lo harás mal las primeras veces. Como puede ver, hay dos placas de cobre, una para la fuente de alimentación y otra para el circuito de audio. Hubiera sido aún mejor tener una placa grande que cubriera toda la superficie, pero no tenía una lo suficientemente grande, así que tuve que arreglármelas. En esta primera imagen, solo estaba teniendo una idea del diseño del resto del amplificador, descubriendo dónde colocar los tubos y cómo cerrar la brecha entre el circuito de audio y la fuente de alimentación.

En las imágenes posteriores, hay algunos de los circuitos de 'forma libre' de los que estaba hablando. Existen estos pequeños grupos de componentes soldados directamente entre sí, lo cual es un poco más confuso que usar una PCB, pero es rápido y le ahorra la molestia de preocuparse por hacer espacio y posiblemente diseñar una placa de circuito (y es duro) . Las tiras de terminales mantienen la mayoría de ellas ancladas de manera bastante segura a la carcasa, de todos modos.

El toroide de Amveco está cableado un poco extraño, pero no temas, hay un diagrama muy útil.

Paso 8: La construcción: el circuito de audio

El circuito de audio puede parecer un poco desordenado. Estaba soldando componentes a las patas de las tomas de tubo, había cables entrecruzados, y así sucesivamente. Afortunadamente, funciona. Este es un tipo de proyecto por primera vez, pero también es uno al que puedes volver una y otra vez y mejorar y actualizar, y creo que probablemente lo haré.

Se supone que esos condensadores rojos deben ser 0.33uF, pero en realidad son 0.47uF, lo cual no es realmente un problema, solo significa que obtendré más graves. También tienen una gran carga, por lo que debe tener mucho cuidado con ellos y recordar descargarlos. Probablemente valga la pena reemplazar estos componentes con piezas de alta calidad en algún momento en el futuro, ya que la mayoría de las personas están de acuerdo en que son muy importantes para el sonido del amplificador. (Ah, sí, y no lo olvides, estás construyendo el circuito de audio dos veces, ¡después de todo, este es un amplificador estéreo!)

Paso 9: La compilación: prueba y finalización

Entonces, una vez que lo haya reunido todo, es hora de ver si realmente funciona. Sin embargo, no lo conecte directamente a la pared al principio, porque si lo hace y ha cometido algunos errores de cableado, podría terminar friendo algunos componentes. Si sale humo, probablemente no sea una buena señal. Puede usar un adaptador de corriente para un teléfono o algún otro dispositivo de bajo voltaje para verificar todo primero. Conéctelo a los terminales de la toma de corriente y use un multímetro para probar los puntos en el esquema donde se indica el voltaje. Con un adaptador de corriente como el que se muestra, los voltajes deberían estar apagados en un factor de aproximadamente diez. Si todo parece básicamente correcto, adelante, conéctelo y espere que nada estalle en llamas. Una vez que la fuente de alimentación se está comportando, conecte algunos altavoces y vea cómo suena. Sigue hurgando hasta que funcione, pero ten mucho cuidado (revisa la Introducción si no sabes de lo que estoy hablando).

Paso 10: Conclusión

Funciona, maldita sea. Y es bonito


(El gran transformador 167G120 zumba un poco, he notado, ¿alguna idea sobre qué hacer al respecto? Creo que lo más probable es que solo sea la construcción del transformador en sí, por lo que tal vez solo necesite actualizar)

Paso 11: enlaces y notas

La máquina musical de Poindexter

Introducción a los tubos de todo sobre circuitos

Vacuumtubes.net: cómo funcionan los tubos de vacío

Diversión con tubos es un recurso increíble. (gracias satman!)

Siempre hay Wikipedia

También hay muchos libros buenos, como Valve Amplifiers de Morgan Jones, que cubre a fondo todos los conceptos fundamentales del tubo, así como el diseño del amplificador. Jones tiene un libro complementario llamado Building Valve Amplifiers que cubre todas las consideraciones de diseño físico que intervienen en la construcción de un buen amplificador de válvulas, incluido el diseño de componentes, el diseño / construcción del gabinete y las pruebas de rendimiento y resolución de problemas.

El manual de Power Vacuum Tubes es un excelente y detallado libro de texto sobre tubos.


Nota

Desde entonces, Poindexter actualizó su diseño y tuvo la amabilidad de proporcionar los esquemas que se muestran a continuación.