Нельсон Пасс - предусилитель на Nutube

[KSV]

До чего только не додумаются извращенцы изобретатели нового и необычного, чтобы привлечь лохов покупателей.

Правда красиво? Так эта штуковина ещё и светится. Может кто-нибудь помнит, на таких заготовках делали люминесцентные индикаторы для часов и не только. А на самом деле перед вами на фото... двойной триод! Японские месье знают толк в из...готовлении.
Для любителей побренчать наделали много разных штучек, вот прямо сейчас на ebay продаётся это и крайне дёшево, думаю, с доставкой можно уложиться в 300 долларов (в Россию не отправляют):

Про фирму Korg даже я слышал. Назначение этой и подобных приставок - сделать звук инструмента более ярким и приятным на слух с помощью добавления той же второй гармоники, гитарасты любят искажать звук и у некоторых это получалось.
Пасс, как обычно, доработал схему и предложил всеобщему вниманию улучшенный результат с регулировками этих искажений. Искажения вносит лампа, а полевые транзисторы служат только буферами для согласования устройств. И думать как это правильно сделать, должны уже пользователи, схема чрезвычайно проста, но боюсь что трудно купить сегодня данные лампы и стоят они для выступлений на сцене - гроши, а для домашних поделок уже чувствительно. Я уже обмозговал это дело и выбрал стержневые лампы способные работать именно в таких режимах - анодное напряжение 24 В и ток накала менее 20 мА.
Интересно сделать, думаю будет получше этой Корки, но когда дойдут руки - не знаю.
Когда посмотрите на схему, подумаете что там ошибка - в аноде резистор 332 кОм при питании 24 В... Но нет, так задумано, анодный ток этих "триодов" - десятки микроампер!! У наших ламп при схожих характеристиках огромный ток - почти 1 мА!
Сама идея интересна и любой радиолюбитель средней квалификации может повторить схему Пасса на наших лампах. Понятно, потребуется подстройка режимов. Найдутся смельчаки?
А теперь перевод статьи Нельсона Пасса.

***
Самодельный предусилитель Nutube​

На фестивале Burning Amp 2017 я представил версию предусилителя на базе двух триодов Korg Nutube. Он похож на схему, представленную Korg, но отличается главным образом использованием источников тока на Jfet транзисторах вместо резисторов. Nutube размером примерно с 40-летний микропроцессор 8088 и сделан из стекла, что позволяет увидеть его внутреннее устройство:

Это настоящая лампа с видимым светящемся катодом. Характерная черта Nutube — характеристики лампового триода, как показано ниже:

Помимо новизны, привлекательность Nutube в аудиосхеме заключается в триодном характере, позволяющем регулировать искажения, изменяя режимы напряжения/тока. При заданном токе через лампу существует точка, в которой искажения тока катода и напряжения анода компенсируются, сводя к нулю искажения второй гармоники и оставляя третью. Это значение соответствует минимальному уровню выходных искажений.

При увеличении напряжения анода преобладают искажения второй гармоники с положительной фазой, а при уменьшении напряжения анода – с отрицательной фазой. Эти искажения увеличиваются по мере удаления напряжения анода от исходной «нулевой» точки.

Это советы для самостоятельной сборки, для более подробного изучения, я отсылаю вас к обсуждению второй гармоники: http://www.firstwatt.com/pdf/art_h2.pdf

Вот схема предусилителя с одним каналом и источником питания:

Источник питания представляет собой внешний блок питания, сетевой адаптер типа «wall wart», обеспечивающий стабилизированное напряжение 24 В и номинальный ток 0,50 А. Предусилитель потребляет около 60 мА в рабочем режиме, хотя дополнительный ток импульсного источника питания обеспечивает начальный ток для зарядки конденсаторов фильтра при включении. Поскольку некоторые импульсные источники питания имеют защиту, предотвращающую зарядку конденсаторов, важно проверить конкретный источник питания с этой схемой. Указанный блок питания Triad соответствует этим требованиям, он недорогой и довольно тихий. Дополнительная фильтрация снижает уровень шума до нескольких микровольт. Узел +F обеспечивает ток для каскадов усиления Jfet и Nutube, H обеспечивает ток для питания подогревателей катода Nutube, а B обеспечивает напряжение смещения сетки. Стабилитрон стабилизирует постоянное напряжение для H и B, равное 9 вольт. Предусилитель можно настроить на работу с другими напряжениями питания, но придётся подстраивать резисторы и использовать анализатор искажений, чтобы настроить Nutubes на желаемый характер искажений. Проще использовать 24 В. Если вы используете линейный источник питания, потребуется стабилизация, поскольку нужно постоянное значение постоянного тока независимо от напряжения сети переменного тока.

В схеме два буфера – на входе и выходе. Nutube имеет более низкое входное сопротивление, чем обычные триоды, а входной буфер позволяет работать с регулятором громкости с высоким импедансом, например, с потенциометром 50 кОм. Выходное сопротивление Nutube Plate и резистора 332 кОм довольно высокое, порядка 100 кОм или более, поэтому выходной буфер необходим.

В данной конструкции буферы состоят из повторителей на J-FET, работающих без обратной связи и смещенных согласованными J-FET транзисторами, используемыми в качестве источников постоянного тока. В зависимости от типа полевых транзисторов (JFET), буферизированное выходное сопротивление предусилителя составляет от 140 до 170 Ом (включая выходной резистор 100 Ом).

Печатная плата предназначена для установки различных JFET и имеет соответствующие отверстия для деталей, поскольку они имеют различную цоколевку. JQ1, Q2 используется для полевых транзисторов Fairchild J113, а KQ1, Q2 подходит для JFET 2SK170, 2SK370 и LSK170.

Транзисторы Q1 и Q2 выбираются с определенными значениями тока Idss, а значения R1 согласованы с током JFET Q2. Для транзисторов J113 ток Idss Q1 устанавливается равным току через Q2, а для транзисторов 2SK он согласован, значение R1 равно нулю. Комплекты поставляются с выбранными J113, обратите внимание, что Q1/Q2 не взаимозаменяемы. Использование других компонентов требует соответствия значений Idss в диапазоне примерно от 4 до 8 мА.

Входные и выходные конденсаторы ёмкостью 10 мкФ предназначены для «аудиокачества», предлагаемого Elna или Nichicon. Вы, конечно же, можете подобрать их по своему усмотрению. Минимальные практические значения составляют около 1 мкФ.

Ни один из пассивных компонентов не является критически важным, но важно обеспечить правильный ток через накал, около 17–18 мА через резисторы 475 Ом. Слишком большой ток приведёт к красному свечению катода, что плохо скажется на надёжности.

Вы заметите различные контрольные точки T1–T8, которые обозначены на печатной плате проекта для проверки и настройки готовой схемы.

Выбор и согласование очень полезны для регулировки смещения Nutube без использования анализатора искажений. В этой схеме величина и фаза второй гармоники зависят от напряжения анода каждого канала Nutube, которое регулируется потенциометрами.

Поскольку импеданс анода, нагруженного на резистор 332 кОм, очень высок, обычный мультиметр будет его занижать, давая неверное значение напряжения анода при измерении.

Вместо этого мы будем измерять напряжение истока на выводах 7 и 8 и рассчитывать на небольшую разность напряжений между затвором и истоком выходного повторителя Jfet, чтобы определить напряжение анода.

Поэтому мы будем работать на повторителе Jfet при токе Idss, токе, при котором затвор и исток находятся под одинаковым напряжением. Это достигается выбором транзисторов и их согласованием.

Опорные настройки схемы дают следующую кривую искажений:

Ниже представлены формы основной гармоники и искажений при выходном напряжении 1 В, демонстрирующие положительную фазу второй гармоники (нижний график).

Я описываю положительную фазу второй гармоники как гармонику, имеющую положительный пик искажения на совпадающий с положительным или отрицательным пиком на основной частоте.

Вот частотная характеристика схемы:

Обратите внимание, что АЧХ снижается примерно на 3 дБ на частоте 80 кГц благодаря высокому сопротивлению анода и ёмкости выходного буфера. Также обратите внимание, что представленная схема имеет коэффициент усиления чуть более 16 дБ и успешно работает как предусилитель с логарифмическим входным потенциометром.

Схему можно настроить на более низкие или более высокие искажения с помощью потенциометров смещения на печатной плате, а опорные значения обеспечивают 1,5% КНИ при выходном напряжении 1 В. При такой настройке она генерирует более высокие значения второй гармоники при увеличении выходного напряжения до максимального значения около 5 В.

Входное сопротивление примерно равно сопротивлению входного потенциометра, а выходное сопротивление составляет около от 140 Ом (полевые транзисторы 2SK/LSK JFET) до 170 Ом (полевые транзисторы Fairchild JFET). Было замечено, что Nutube немного микрофонит, и если постучать по нему, это будет слышно в динамиках. Не рекомендуется устанавливать его на колонку. Korg рекомендует подложить под Nutube какой-нибудь демпфирующий поролоновый коврик, но я скажу, что не обнаружил в этом проблемы.

Кроме того, схема издаёт звуковой сигнал при включении и выключении. Вы можете оставить его включенным, он потребляет всего 0,06 А при 24 В, и это не повлияет на ваш счет за электричество. В качестве альтернативы, вы можете включать его первым и выключать последним в системе.

Базовый комплект включает печатную плату и выбранные полевые транзисторы Fairchild. Вы можете приобрести по отдельности транзисторы типа 2SK или LSK – они должны быть согласованы по току от 3 до 8 мА и использоваться с R1 = 0 Ом.

Вот печатная плата с расположением компонентов:

Детали на плате, помимо Nutube:
2 резистора 10 ОМ 3 Вт
2 резистора 100 ОМ 0,4 Вт
1 резистор 270 ОМ 3 Вт
2 резистора 475 ОМ 0,4 Вт
4 резистора 1 КОМ 0,4 Вт
1 резистор 7,50 КОМ 0,4 Вт
4 резистора 33,2 КОМ 0,4 Вт
6 резисторов 332 КОМ 0,4 Вт
2 подстроечный потенциометр 10 кОм BOURNES 3386P
8 конденсаторов 1000 мкФ на 25 В
6 конденсаторов 10 мкФ на 25 В
1 стабилитрон 1N4739 9,1 В
4 полевых транзистора Q1 с n-канальным выходом
4 полевых транзистора Q2 с n-канальным выходом
4 резистора смещения R1
1 триада WSU240-0500

Советы по сборке:​

Я предпочитаю сгибать все резисторы на расстояние 0,5 дюйма (1,5 см), устанавливать их на плату и припаивать другую сторону, прижимая резисторы к рабочей поверхности. Затем я перехожу к более высоким деталям. Когда надо заняться Jfets. Я кладу плату на рабочую поверхность, устанавливаю их в отверстия и припаиваю только один из выводов, стараясь аккуратно выровнять транзистор, а затем припаиваю остальные выводы с другой стороны. Так гораздо проще и получается аккуратно. Затем конденсаторы питания и, наконец, Nutube. После этого нам нужно установить временную прокладку между лампой и печатной платой и выровнять её, затем припаять несколько выводов, чтобы она держалась ровно, пока паяем нижнюю часть. Некоторые используют двусторонний скотч или что-то подобное, чтобы надолго закрепить Nutube, особенно если он будет транспортироваться. Я использовал горячий клей, это отлично работает.

Первоначальное включение:​

Установите потенциометры в центральное положение.
Подключите питание 24 В.
Осмотрите Nutube — катоды должны загореться синим цветом примерно через 3 секунды. Если они оранжевые или красные, немедленно отключите питание — слишком большой ток смещения.
С помощью вольтметра, подключенного к земле (все 4 монтажных отверстия подключены к земле), измерьте:
T1 = примерно 24 В
T3 = примерно 23 В
T4 = 9 В
Если эти значения находятся в пределах 0,5 В, всё должно быть в порядке. Если нет, внимательно проверьте схему на наличие ошибок. Напряжение на T5 и T6 должно быть около 0,6 В постоянного тока. Это смещение для подогревателей катода.
T7 и T8 регулируются встроенными потенциометрами для каждого канала. Их следует установить на 10 вольт и немного подождать, пока лампа прогреется.
Через несколько минут, если дыма не будет, настраиваем напряжение на T7 и T8 следующим образом:
Напряжение 12 В постоянного тока примерно соответствует нулевой точке второй гармоники, где искажения третьей гармоники составляют около 0,3%. По мере понижения напряжения мы начинаем получать положительную фазу второй гармоники, и она будет достигать 1,5% при 1 В переменного тока на выходе и около 9,5 В постоянного тока на контрольных точках T7 или T8. Более высокое напряжение даст отрицательную фазу второй гармоники. Это разумная калибровка — 0,1 В в любом направлении изменяет искажения примерно на 0,1%.
Поворот потенциометра по часовой стрелке от нулевой точки уменьшает анодное напряжение и положительную фазу второй гармоники, против часовой стрелки — увеличивает отрицательную фазу второй гармоники.
Если у вас есть анализатор искажений, который показывает процентное значение, но не фазу, то просто начните с высокого анодного напряжения (потенциометр против часовой стрелки) и поверните его по часовой стрелке до минимума, а затем продолжайте для положительной фазы или вернитесь к отрицательной фазе.
Опорное значение для этого проекта — 9,5 В на T7 и T8, что даёт положительную фазу примерно на 1,5% при выходном напряжении 1 В. Вы можете установить его в любом другом месте.

Эксплуатация:​

Есть несколько моментов, которые следует учесть, главный из которых: «Какую настройку мне нужно?» Выбирайте то, что вам подходит, но чтобы помочь вам добиться этого, вот несколько советов:
Помните, что предусилитель инвертирует фазу. Чтобы получить правильную абсолютную фазу на выходе динамика, необходимо инвертировать фазу после предусилителя. Проще всего это сделать прямо на динамике.
Когда вы инвертируете фазу на выходе Nutube для получения правильной фазы, вы также инвертируете фазу второй гармоники, и теперь она становится отрицательной.
Часто это то, что нам нужно, но не всегда. Обычно люди описывают искажение второй гармоники с отрицательной фазой как более глубокую звуковую сцену и преувеличенную иллюзию расположения инструментов на этой глубине. Искажение второй гармоники с положительной фазой часто описывается как более близкое, интимное и, возможно, более детальное.
Давайте проясним: если это и работает, то это всего лишь психоакустический трюк. Он подходит не всем и не так хорош для сложной музыки, где искажения интермодуляции представляют большую проблему. ИМХО, это ещё и трюк, который не терпит перебора. Некоторые любят подслащивать свои аналитические усилители ламповым предусилителем, но вы можете обнаружить, что эта схема плюс усилитель SET (или даже SIT) — это уже слишком.

Немного усилий и удачи и звук будет отличным.
Ваши результаты могут отличаться, но помните, что мы здесь для развлечения — это развлечение, а не диализ.

(c) 2019 Nelson Pass

 

[Динозавр]

это развлечение, а не диализ.

Мосье знает толк в болячках!