Nieuw project: Buizen preamp (pedaalvorm of kleine behuizing)

[Thijs95]

Beste Newtonians,

Kleine (her)introductie:
Lang geleden (7 jaar denk ik) heb ik drie pedaaltjes gebouwd. Erg veel plezier daarmee gehad, maar in de tussentijd heeft de gitaar vanwege studie weinig speeltijd gekregen. Recentelijk ben ik weer wat enthousiaster geworden maar ik ben niet tevreden over mijn sound.

Huidige setup:
Ik heb een Line 6 Spider Valve 212 versterker, maar ik vind dat de pedalen (clones van Fulltone OCD en Ibanez TS-808/TS-9) niet lekker klinken door de versterker. Nou ga ik geen nieuwe versterker kopen, dat geld heb ik niet en ik weet niet hoe serieus ik het gitaarspelen verder ga oppakken, maar het leek me wel een super leuk project om een nieuwe voorversterker te bouwen om in de eindtrap in te pluggen. De eindtrap bestaat uit een 12AX7 voorversterkerbuis, 12AX7 Phase inverter en twee 5881’s van Sovtek in Push-Pull confuguratie.

Ik ben hoopvol dat de eindtrap prima is en dat de preamp het deel is dat niet lekker speelt icm de pedalen.

Het idee voor de nieuwe preamp:

Inspiratie:
Kingsley Maiden D pedaal met dumble geïnspireerde tonestack. (gezien bij https://www.youtube.com/watch?v=h9j2TVBlMNI en met name icm de Page DS vind ik het super gaaf klinken)

De binnenkant is al een lust voor het oog:



Later zou ik dan een tweede gainstage willen bouwen voor overdrive na de preamp, zoals in Dumble ODS versterkers en met de Page DS wordt bereikt

Mijn grootste vraagstuk zit ‘m in de voeding:

Kingsley gebruikt in haar pedalen een 9-12 VDC voeding (500 mA), afhankelijk van het model. Hieronder een gutshot van de Maiden.

Ik zie in de behuizing een PCB die naar mijn idee de spanning converteert naar 240VDC voor de plate voltage en een stabiele (ik zie een voltage regulator) 6.3VDC voor de heater.

Ik heb via ebay een DC to dc booster/regulator voor buizen besteld (zie link einde post).
In de omschrijving staat dat de switch-mode power supply (SMPS) op een frequentie switcht die buiten het hoorbare audiobereik ligt.

Verder las ik op de pagina’s van Steven Hoffman over een valve preamp in een pedaal project. Hij gebruikt een 12 VAC adapter, een ‘omgekeerde’ 240 VAC -12 VAC ringkerntrafo om van 12V 240V te maken. Dat idee wordt ook toegepast in deze thread:
https://newtone-online.nl/forum/index.php/topic,6754.msg52689.html#msg52689

Hoffman pedaal schema:


De 240VAC wordt dan fullwave gelijkgericht naar sqrt(2)*240 =  340 VDC.

Dit wordt op https://www.tdpri.com/threads/tube-driven-overdrive-preamp-pedal.795272/ omschreven als een elegante en simpele oplossing.

Na wikken en wegen heb ik uiteindelijk gekozen voor DC-DC ipv AC-DC conversie vanwege de prijs:
- Ringkerntrafo is super prijzig en normale trafo's worden misschien te groot en noisy in een kleine behuizing
- 12VAC adapter heb ik niet in huis (12VDC adapter wel), mijn oog was verder gevallen op https://www.allekabels.nl/ac-dc-adapter/7207/1064814/universele-ac-ac-adapter.html indien ik voor AC zou kiezen.
- Filter caps? (hier komt nog een vraag over), prijzig indien je voor hoge kwaliteit gaat


Vragen aan jullie:

- Sla ik met DC-DC de goede weg in of is het toch verstandiger / meer foolproof om een AC-DC conversie te doen

- Hoeveel ripple kan ik verwachten van de DC converter?

- Hoeveel filter caps en weerstanden zijn nodig voordat de anodes van de buis erop aangesloten kunnen worden? (En hoe zit het met de reservoir cap (zie link van valve wizard))

- Moet ik de 12VDC uit de SMPS nog reguleren voor de filamenten?

- Filament bedrading, draaien of niet (omdat DC)?

- Moet ik een choke overwegen?

- Indien nodig: Welk merk filter caps (F&T, sprague, Illinois)? Verschil in geluid? Goedkoper alternatief?

- Welk merk coupling caps (Mallory, Orange drops, Silver Mica?)? Verschil in geluid? Ik vind die Mallories in Kingsley er vet uit zien.

- Wat voor type cathode bypass caps, gewoon een normale eico?

- Welk type weerstand (Koolstof composiet / metal film) in welk gedeelte van het circuit? Ik vind CC er meer retro uitzien maar ik hoor dat MF stiller zou zijn

- Kan ik dit circuit ‘veilig’ prototypen op een breadboard? Ik zou het circuit graag testen en evt tweaken alvorens de soldeerbout te gebruiken

- Waar is het handig om een zekering te plaatsen? Ik heb er nu eentje tussen de 12VDC adapter en de DC-DC converter

1e versie schema:


Overigens zou dit mijn eerste HV project worden, dus ik moet mijn multimeter nog upgraden naar een 600V model. Oog gevallen op Voltcraft VC175 (36 euro Conrad of Bol)

Links van gebruikte informatie:

Ebay DC-DC pcb:
https://www.ebay.com/itm/DC-12V-to-150V-420V-DC-High-Voltage-Power-PSU-Board-f-Tube-amp-Preamp-Filament/173034019336?_trkparms=aid%3D111001%26algo%3DREC.SEED%26ao%3D1%26asc%3D20160908105057%26meid%3Ddd2cb66ef6474d169c333047d716ee3e%26pid%3D100675%26rk%3D2%26rkt%3D10%26mehot%3Dpp%26sd%3D323830594523%26itm%3D173034019336%26pmt%3D0%26noa%3D1%26pg%3D2380057&_trksid=p2380057.c100675.m4236&_trkparms=pageci%3A7f844b60-597a-11ea-b2ac-74dbd1805033%7Cparentrq%3A876233841700a489ea18f191fff56ee4%7Ciid%3A1

Forum over tube overdrive pedal, discussie over verschil in AC en DC voeding:
https://www.tdpri.com/threads/tube-driven-overdrive-preamp-pedal.795272/

Hoffman tube preamp in a pedal:
https://el34world.com/schematics.htm#Tube_pre_amp_in_a_pedal_box_

High voltage DC-DC converter
http://www.hgamps.com/high-voltage-dc-to-dc-converter/

Artikel over filter caps van Valve Wizard
http://www.valvewizard.co.uk/smoothing.html

Thread van Buzzel met daarin handige tips van jullie:
https://newtone-online.nl/forum/index.php/topic,6915.0.html?PHPSESSID=423be1c77772ce1b957b31b26f4ddec9

[Flo]

Gaaf projekt!
Misschien krijg je meer reakties / hulp als je een specifieke vraag stelt, en stap voor stap gaat, niet teveel tegelijkertijd.
Mensen hebben niet altijd veel tijd of zin een lange lijst af te gaan.
Hopelijk helpt dat...

Je hebt niet per se een ringkerntrafo nodig, een andere (simpele) 12V trafo werkt ook prima.

Dat DC-DC board van eBay lijkt me een prima optie om mee te experimenteren.

- Indien nodig: Welk merk filter caps (F&T, sprague, Illinois)? Verschil in geluid? Goedkoper alternatief?
- Welk merk coupling caps (Mallory, Orange drops, Silver Mica?)? Verschil in geluid? Ik vind die Mallories in Kingsley er vet uit zien.
Ik zou me niet te druk maken over de filter caps en koppeling caps.
Zolang ze maar de juiste waarde hebben en voldoende spanning aan kunnen...

- Moet ik de 12VDC uit de SMPS nog reguleren voor de filamenten?
Als ik de ebay add lees, dan lijkt de 12V voor de gloedraden al netjes geregeld te zijn.
Je 12V DC voeding moet natuurlijk wel de stroom kunnen leveren!

- Filament bedrading, draaien of niet (omdat DC)?
Bij DC voeding van de gloeidraden is draaien van de bedrading niet nodig.

- Moet ik een choke overwegen?
Ik zou het niet doen, een weerstand is genoeg.

- Wat voor type cathode bypass caps, gewoon een normale eico?
Ja een elco is prima.

- Kan ik dit circuit ‘veilig’ prototypen op een breadboard?
Let op: De HOGE SPANNINGEN ZIJN DODELIJK!! Werk hier alleen mee als je echt weet wat je doet!!
Alleen met 1 hand werken, als er spanning op staat, andere hand in de zak houden, is nog wel het minste.
Breadboarding leidt vaak tot bedrading spagetti, wat gevaarlijke situaties kan opleveren.
Dus het kan wel, als je goed weet wat je doet en voorzichtig werkt.
PAS OP!!

- Waar is het handig om een zekering te plaatsen? Ik heb er nu eentje tussen de 12VDC adapter en de DC-DC converter
Ik zou (ook) een zekering in de hoogspanningslijn plaatsen.

- Welk type weerstand (Koolstof composiet / metal film) in welk gedeelte van het circuit? Ik vind CC er meer retro uitzien maar ik hoor dat MF stiller zou zijn
Metaal film heeft mijn voorkeur, minder ruis.

Ik heb ook een tijd geleden een multimeter van Voltcraft gekocht bij Conrad en ben daar tevreden over, werkt prima, ook in de buizenversterkers.

[Thijs95]

Gaaf projekt!
Misschien krijg je meer reakties / hulp als je een specifieke vraag stelt, en stap voor stap gaat, niet teveel tegelijkertijd.
Mensen hebben niet altijd veel tijd of zin een lange lijst af te gaan.
Hopelijk helpt dat...

Je hebt niet per se een ringkerntrafo nodig, een andere (simpele) 12V trafo werkt ook prima.

Dat DC-DC board van eBay lijkt me een prima optie om mee te experimenteren.

- Indien nodig: Welk merk filter caps (F&T, sprague, Illinois)? Verschil in geluid? Goedkoper alternatief?
- Welk merk coupling caps (Mallory, Orange drops, Silver Mica?)? Verschil in geluid? Ik vind die Mallories in Kingsley er vet uit zien.
Ik zou me niet te druk maken over de filter caps en koppeling caps.
Zolang ze maar de juiste waarde hebben en voldoende spanning aan kunnen...

- Moet ik de 12VDC uit de SMPS nog reguleren voor de filamenten?
Als ik de ebay add lees, dan lijkt de 12V voor de gloedraden al netjes geregeld te zijn.
Je 12V DC voeding moet natuurlijk wel de stroom kunnen leveren!

- Filament bedrading, draaien of niet (omdat DC)?
Bij DC voeding van de gloeidraden is draaien van de bedrading niet nodig.

- Moet ik een choke overwegen?
Ik zou het niet doen, een weerstand is genoeg.

- Wat voor type cathode bypass caps, gewoon een normale eico?
Ja een elco is prima.

- Kan ik dit circuit ‘veilig’ prototypen op een breadboard?
Let op: De HOGE SPANNINGEN ZIJN DODELIJK!! Werk hier alleen mee als je echt weet wat je doet!!
Alleen met 1 hand werken, als er spanning op staat, andere hand in de zak houden, is nog wel het minste.
Breadboarding leidt vaak tot bedrading spagetti, wat gevaarlijke situaties kan opleveren.
Dus het kan wel, als je goed weet wat je doet en voorzichtig werkt.
PAS OP!!

- Waar is het handig om een zekering te plaatsen? Ik heb er nu eentje tussen de 12VDC adapter en de DC-DC converter
Ik zou (ook) een zekering in de hoogspanningslijn plaatsen.

- Welk type weerstand (Koolstof composiet / metal film) in welk gedeelte van het circuit? Ik vind CC er meer retro uitzien maar ik hoor dat MF stiller zou zijn
Metaal film heeft mijn voorkeur, minder ruis.

Ik heb ook een tijd geleden een multimeter van Voltcraft gekocht bij Conrad en ben daar tevreden over, werkt prima, ook in de buizenversterkers.

Super bedankt voor al je antwoorden Flo! Erg helder!

Ik zal in het vervolg oppassen met zo veel vragen tegelijkertijd te stellen.

Ik heb in de tussentijd het eerste hoofdstuk van ValveWizards boek gelezen en ben een stuk zekerder geworden van de berekeningen omtrent de waarden van de plate resistor, cathode resistor en capacitor en grid stopper. Ook de reeksen op YouTube van Uncle Doug waren behulpzaam bij het snappen van het gedrag en elementaire functies buizencircuits.

De volgende stap voor mij is verwerken van de reacties op mijn vragen in het schema, daarna maak ik een compleet boodschappenlijstje.

[autostatic]

Ik ga dit draadje ook volgen, ben heel erg geïnteresseerd in je bevindingen. Heb gelijk ook zo'n dc-dc converter aangeschaft. Zelf wil ik langzaam toewerken naar het in elkaar zetten van een vergelijkbaar pedaal en in dit draadje staat al veel waardevolle info!

[Thijs95]

Hoera, een update!

Aangepast schema

Ik heb Flo's opmerkingen verwerkt in mijn schema (twee zekeringen, MF resistors, bleeder resistor aangepast). Ook heb ik C1 en C3 veranderd met behulp van de tone stack calculator, super handig.



Boodschappenlijstje opgesteld en besteld

In Eagle (autodesk) zit een handige functie om een BOM op te stellen. Aan de hand hiervan heb ik componenten geselecteerd en gisteren een bestelling bij Newtone geplaatst. Van sommige componenten wist ik niet zeker welke voltage rating ze nodig hadden dus ik heb geprobeerd om aan de hoge kant te zitten. (Veelal Polyester Standaard 630V, een aantal 500V keramisch en een enkele Mallory 150, want 't ziet er vet uit...)

https://www.tdpri.com/threads/cathode-bypass-capacitor-voltage.282138/

Ook heb ik voor een prikkie een assortiment 1/4W 1% metal film weerstanden op AliExpress besteld. Deze zijn voor de plekken waar 1/2W of hoger niet nodig is.

Zal allemaal wel even duren met de huidige corona omstandigheden bij PostNL en China, maargoed, het is eindelijk besteld!!


DC-DC converter is binnen

Ik heb voorzichtig wat metingen gedaan met mijn 250V max multimeter. Altijd met één hand.

Er zitten drie trim weerstanden op, waarvan ik er van eentje niet snap waarom die er op zit en wat hij instelt.

Het instellen van de uitgangsspanning verliep niet intuïtief en ik kreeg er bij de heaters niet meer dan 9.2V uit. Mijn 12V adapter (1000mA max) erg warm en de output daarvan werd ook lager, wat de lagere heater spanning verklaart. Naar mijn idee wordt de warmte gegenereerd door een hoge belasting, maar is dit logisch met enkel een multimeter aangesloten?

De ECC83 buis zelf zal maar 150 (heater) + 6 mA (plate current) vragen van de adapter.

De HV terminal uitgang was erg instabiel na het aanzetten (fluctueerde snel tussen 120-180V). Op een gegeven moment stabiliseerde de spanning rond de 170V en ik kreeg 'm niet hoger. Wel wat lager.

Het bereik van de trimpots is ook niet lineair met de uitgangsspanning. Grote delen van het bereik veranderen niets aan de uitgangsspanning.

Ik heb geprobeerd om met verschillende instellingen van de derde trimpot de spanningen te meten, maar de uitkomst reageerde niet op deze derde potmeter.

Ik heb nog een goedkope 12VDC 2A adapter die ik kan proberen. Dat ga ik ergens deze week doen.

Een lezer die toevallig ervaring heeft met een dergelijke converter?

Ik ga de verkoper ook even mailen om wat verduidelijking te vragen.

Overige vragen:
De on-off schakelaar: ik vind online eigenlijk alleen maar 250VAC 3A tot 10A schakelaars. Hoe weet ik dat hij de 300-nogwat Volt kan schakelen die ik er op ga zetten?

Wat doen C8 en R15 hier?


Ik heb het klakkeloos overgenomen van online schema's, en zie dit alleen in de schema's van Dumble (like) amps terugkomen (ook de John Mayer signature van Two Rock, met twee maal 22M weerstanden).

De bestelde C6 is 100V max en de C7 330pF is zelfs 50V max. Kom ik hier mee weg?

Verder nog (off-topic):
In de tussentijd ga ik mijn TS808/TS9 een beetje modificeren met tantalum caps ipv ceramic en MKT, en een aanpassing in TS9-mode schakeling zodat ook de 47uF cap geschakeld wordt naar 4,7uF (TS9).

[autostatic]

Zelf gebruik ik liever 0.5 of 0.6W weerstandjes, die hebben wat dikkere pootjes dan de 0.25W versies. Dat werkt lekkerder vind ik, komt er uiteindelijk ook netter uit te zien. En die PSU, misschien werkt die beter als er load aanhangt? En wat betreft C6 en C7, die zitten niet in het HV pad toch? Dan volstaan ze lijkt me.

[Flo]

Sommige van dit soort schakelende PSUs hebben een belasting nodig om de spanning te kunnen ontwikkelen. Mss zit daar een probleem?
In principe heb je gelijk dat er zonder belasting niet veel stroom zou mogen lopen.

[Flo]

C8 lijkt als Miller condensator gebruikt te worden om de versterking voor hoge frequenties te verlagen. De grote weerstand die ermee in serie staat verlaagt het effect hiervan weer drastisch. Beetje vreemd...

[Flo]

C6 en C7 zitten inderdaad niet in het HV pad, zou dus goed moeten gaan.

[Thijs95]

Dank voor de snelle responsen!

Ben op dit moment aan 't testen met de andere voeding. Die blijft wel een nette temperatuur en een constante 11.5V leveren.

Heaterspanning komt nu tot 11.4V. Dat zou NÉT binnen de +/-10% marge vallen van 12.6V.
https://www.gearslutz.com/board/geekslutz-forum/14168-heater-voltage-12ax7-11-7-volts-enough.html

Ik kan natuurlijk met de voeding terug naar 6.3VDC op 300mA.

HV zelfde verhaal als voorheen. Gaat van 100 tot 150V.

Ik vraag 't ook even na aan de verkoper. Misschien dat hij jullie hypothese over de aanwezigheid van een load bevestigt.

Heb wel gezien dat twee condensatoren zijn omgedraaid tijdens de assemblage van de DC converter, daar ga ik de verkoper over berichten.
220uF op de plek van 470uF en vice versa.

[Thijs95]

Heb contact gehad met de verkoper, die heeft me het schema opgestuurd, heb ik bijgevoegd, mocht iemand het interessant vinden hoe zo'n converter in elkaar zit.



Ik heb zelf geen achtergrond of training in elektrotechniek (ik studeer zelf werktuigbouwkunde) maar naar mijn inzicht hebben 220uF en 470uF capacitors alleen maar te maken hebben met de 6.3VDC output.

Gelukkig is de nieuwe Voltcraft multimeter binnengekomen (evenals alle Newtone spulletjes, MEGAsnel geleverd, dikke duim voor Gert-Jan!)

Heb een kleine proefopstelling gemaakt met een 10uF Elco als load en ik mat direct 380V output bij de HV. Geen problemen meer mee dus, bedankt voor de tip!

De derde 1K trimpot (R15) doet volgens mij überhaupt niet zo veel(?)

Volgende stap is een versimpelde opstelling te bouwen om te kijken of ik er geluid uit komt.

Heeft iemand tips over hoe je een schema kunt vertalen in een eyelet/turret/soldeerogen bord?

De converter is aan de grote kant, dus het idee om het in pedaalvorm te bouwen is van de baan.
Lijkt me namelijk ook gaaf om een kleine 'desktop' preamp te hebben. De buis moet er uit steken en ik wil ruimte overhouden voor een buizen OD circuit. Naar het idee van de Kingsley Maiden -> Page DS.

[Flo]

Om de DC-DC convertor te belasten (als test) kun je beter een weerstand gebruiken i.p.v. een condensator, zodat er stroom kan lopen.
Stel: Een paar milli ampere stroom is voldoende. Je kunt de weerstand dan bereken met: R = V / I

[Thijs95]

Korte update!

Afgelopen tijd ben ik bezig geweest met een hele simpele proefopstelling te bouwen, gewoon twee gain stages zonder tonestack, die werkte!

Daarna ben ik het schema gaan nabouwen. Uiteindelijk kwam ook hier geluid uit, super fijn dus!

Helaas begon de versterker erg te brommen op een gegeven moment. Achteraf kan ik 't moment niet goed meer analyseren; ik was gewoon aan 't spelen en instellingen aan 't wijzigen en plotseling was er een brom.

Hier ben ik afgelopen tijd lang mee bezig geweest om uit te zoeken waar de brom vandaan kwam. In de zoektocht vond ik online aanwijzingen naar de heater supply.

Ik ging het probleem proberen te isoleren:
Eerst heb ik besloten de B+ voltage uit de line 6 versterker te halen. De brom bleef bestaan.
Vervolgens heb ik tijdens operatie het heater circuit kort onderbroken door de zekering eruit te halen. Ook hierbij bleef de brom bestaan.
Echter wanneer ik de hele 12V adapter uit het stopcontact haalde, viel de brom plots weg en kwam weer terug bij het inprikken van de adapter.

Nu kon het dus alleen nog aan de volgende twee dingen liggen: DC converter PCB of de 12V adapter

Er was nog een 12VDC lijn voor de digitale preamp in mijn versterker die ik niet gebruikte, dus ik heb de heaters hierop aangesloten: De brom was weg.

Toen heb ik een 15V adapter (had ik nog liggen en volgens het schema accepteert hij tot 24V) aangesloten om uit te sluiten dat het aan de DC converter PCB lag en inderdaad: de brom was (grotendeels) weg. Er was nog wel wat lawaai, maar dit komt dan naar mijn inzicht uit de 15V adapter.

Helaas wordt de 15V adapter akelig warm. Hij is bestand tegen 1.2A, wat ik niet dacht te gebruiken. (6mA max voor B+, 300mA voor de heaters. Nu heb je schijnbaar meer AC ampère voor DC stroom nodig, maar boven de 1.2A leek me overdreven: Toch maar even meten dus:

Nu ben ik erachter gekomen dat de PCB zonder iets aan te sluiten een idle current trekt van 2.0A, Dit zakt dan nog langzaam naar 1.7A (opladen caps??), maar lager wordt dit niet.

Is dit verwacht gedrag van zo'n SMPS?

[Flo]

2A zonder belasting van de SMPS is te veel.
Ik zou de SMPS wel altijd (minimaal) belasten, als je metingen er aan doet, want dat vinden ze fijn.

Je zou ook met een audio probe kunnen luisteren naar de diverse spannings lijnen of daar de brom op staat waar je last van hebt.
Let op dat meten op een hoogspannings lijn erg gevaarlijk is. Wees voorzichtig en gebruik ook een koppelcondensator bij een audio probe die de spanning aankan.
Of nog beter: Gebruik een oscilloscoop en meet de brom op diverse punten van het circuit om te kijken waar het vandaan komt.

[Mathe]

2A (of 1,7A) is inderdaad veel te veel.
Naar verwachting zul je bij de verbruikswaardes die je opgeeft bij een ingangsspanning van 12V zo'n 0,4A verbruiken (uitgaande van 80% rendement v/d booster).

Zou de reden dat je 2A meet ermee te maken kunnen hebben dat je adapter niet meer dan 2A kan leveren en daarna in een stroombegrenzing gaat?
Je hebt namelijk kans dat je op een semi-kortsluiting staat in te voeden.
Als je de spoel L1 aan één kant loshaalt kun je vaststellen of er iets mis is met de powerfet Q3 of dat C12 een flinke lekstroom/sluiting heeft (het blijft tenslotte Chinees spul  ).

Btw, zo te zien dient R15 (1k) als instelling voor de stroombegrenzing van de hoogspanningsuitgang.