آمپلی‌فایر هدفون هیبریدی کلاس A (پروژه صوتی حرفه‌ای)

مداری که برای این پروژه انتخاب کردیم، یه طراحی ساده و در عین حال به شدت هوشمندانه‌ست. قلب تپنده این مدار فقط یک لامپ خلاء تریود دوقلو هست.

این لامپ به تنهایی می‌تونه هر دو کانال چپ و راست صدای استریو رو هم‌زمان تقویت کنه. برای اینکه مدار سبک‌تر و بهینه‌تر بشه، به جای استفاده از ترانسفورماتورهای خروجی بزرگ و جاگیر، از ترانزیستورهای ماسفت به عنوان فالوور (Follower) در خروجی لامپ استفاده کردیم. استفاده از ترانس علاوه بر اینکه مدار رو سنگین و بزرگ می‌کنه، بازدهی رو هم تا حد زیادی پایین میاره.

تو قسمت منبع جریان ثابت مدار هم از رگولاتور معروف LM317 استفاده شده. این کار باعث می‌شه تا اتلاف انرژی خیلی کمتر از زمانی باشه که بخوایم از یه مقاومت معمولی برای تنظیم جریان استفاده کنیم.

لامپ خلاء 12AU7 این مدار با ولتاژ 12.6 ولت روی هیتر کار می‌کنه و خوشبختانه می‌شه با ولتاژ پایین 12 ولت هم ازش جواب گرفت. کار با این ولتاژ پایین علاوه بر اینکه برای پروژه‌های خونگی ایمن‌تره، دردسرهای منابع تغذیه ولتاژ بالا رو هم نداره و خروجی قابل قبولی بهمون می‌ده.

البته برای اینکه مدار رو بی‌نقص کنیم و صدای ایزوله‌تری داشته باشیم، چند تا تغییر کوچیک تو طراحی پایه دادیم. مثلا یه خازن 1000 میکروفاراد به ورودی تغذیه اضافه کردیم تا هر گونه نویز احتمالی رو فیلتر کنه.

همچنین خازن‌های 0.22 میکروفاراد به ورودی صدا اضافه کردیم تا سیگنال خالص‌تری داشته باشیم. یه کلید برای برش فرکانس‌های بالا (High-cut) هم در نظر گرفتیم تا اگه با هدفون‌های خاصی تو ولوم‌های بالا صدای تیزی شنیدی، بتونی فرکانس رو کنترل کنی.

هرچند که خروجی این آمپلی‌فایر به قدری گرم و دلنشینه که شاید اصلا نیازی به روشن کردن این فیلتر پیدا نکنی و ترجیح بدی موسیقی رو با همون حالت طبیعی بشنوی. با این تغییرات، این مدار به یه آمپلی‌فایر کاملا بهینه‌سازی‌شده برای گوش دادن طولانی‌مدت به موسیقی تبدیل شده.

پیدا کردن قطعات برای پروژه‌های صوتی ممکنه کمی وقت‌گیر باشه، چون باید دنبال قطعات باکیفیت و دقیق بگردی. اما نگران نباش، اکثر این قطعات تو فروشگاه‌های الکترونیک پیدا می‌شن و می‌تونی اون‌ها رو تهیه کنی. برای اینکه مدارت کاملا بدون نویز کار کنه، پیشنهاد می‌کنم از یه باتری خشک اسیدی 12 ولت به همراه شارژر اتوماتیک استفاده کنی تا جریان کاملا صافی به مدار برسه.

خرید این قطعات شاید نیاز به گشت‌وگذار تو چند تا فروشگاه مختلف داشته باشه، چون کمتر پیش میاد همه‌چیز تو یه مغازه موجود باشه. مخصوصا قطعات خاصی مثل لامپ‌های خلاء یا پتانسیومترهای باکیفیت استریو.

اگه قبلا پروژه‌های الکترونیکی انجام داده باشی، با این پروسه آشنایی داری. گاهی اوقات ممکنه دقیقا قطعه مورد نظرت رو پیدا نکنی و مجبور بشی قطعات مشابه رو جایگزین کنی، اما تو پروژه‌های صوتی سعی کن تا جای ممکن از قطعات با تلورانس پایین استفاده کنی.

لیست قطعات اصلی شامل این موارده: مقاومت‌های مختلف (شامل 2.2 کیلو، 10 اهم، 150 اهم، 1 کیلو، 4.7 کیلو و 100 کیلواهم همگی ترجیحا کربنی)، رگولاتورهای ولتاژ LM317T، ولوم استریو باکیفیت (مثل مدل‌های ALPS Blue Velvet) و خازن‌های صوتی با ظرفیت‌های 2.4، 100 و 470 میکروفاراد.

علاوه بر این‌ها، ترانزیستورهای ماسفت IRF510، یک عدد لامپ خلاء 12AU7 (یا ECC82) به همراه سوکت 9 پین سرامیکی مخصوصش رو هم نیاز داری تا بخش تقویت‌کننده تکمیل بشه.

برای اتصالات و بدنه هم جک‌های استریو 3.5 میلی‌متری تابلویی، جک و پلاگ تغذیه، ولوم سرهمی، برد سوراخ‌دار (Perfboard) و خازن‌های 0.22 و 0.47 میکروفاراد مایلار رو آماده کن.

نکته مهم: برای تنظیم دقیق جریان بایاس لامپ، می‌تونی به جای مقاومت 4.7 کیلو از پتانسیومتر استفاده کنی. این کار باعث می‌شه تا بتونی بهترین نقطه کار رو برای مدار تنظیم کنی، چون مقاومت‌های ثابت همیشه دقیقا همون مقدار ایده‌آل رو بهت نمی‌دن.

برای کلیدها هم به یه کلید قطع و وصل تک‌پل برای پاور و یه کلید دوپل برای فیلتر فرکانس بالا نیاز داری. سرولوم رو هم می‌تونی بسته به سلیقه خودت و قابی که طراحی می‌کنی انتخاب کنی تا ظاهر دستگاهت حرفه‌ای‌تر بشه.

در نهایت موقع خرید برد سوراخ‌دار حواست به ابعادش باشه تا دقیقا با قابی که قراره برای آمپلی‌فایرت بسازی هم‌خوانی داشته باشه. با آماده کردن این قطعات، نیمی از راه رو رفتی و همه‌چیز برای مونتاژ یه آمپلی‌فایر عالی مهیاست.

برای اینکه آمپلی‌فایرت هم خوش‌صدا باشه و هم ظاهر جذابی داشته باشه، باید یه قاب خوب براش طراحی کنی. استفاده از پرینتر سه‌بعدی یه راهکار عالی برای ساخت یه باکس اختصاصیه که برد سوراخ‌دار دقیقا داخلش چفت بشه.

بهتره قاب رو دو تیکه (بدنه اصلی و پایه زیرین) طراحی کنی تا اگه بعدا خواستی تغییری تو مدار بدی یا قطعه‌ای رو تعمیر کنی، خیلی راحت بتونی درش رو باز کنی. طراحی دقیق باعث می‌شه قاب به صورت کشویی یا کیپ روی هم قرار بگیره و حتی نیازی به چسب‌کاری هم نداشته باشه.

موقع پرینت گرفتن قطعات بزرگ، ممکنه با مشکل تاب برداشتن گوشه‌ها (Warping) مواجه بشی. اگه این اتفاق افتاد می‌تونی با سوهان کمی لبه‌ها رو صاف کنی تا دو کفه قاب کاملا روی هم بشینن. تنظیم دقیق دمای صفحه پرینتر و سرعت تزریق پلاستیک می‌تونه تا حد زیادی جلوی این مشکل رو بگیره تا یه خروجی تمیز و بی‌نقص داشته باشی.

با کمی حوصله و تنظیم دستگاه، بدنه نهایی خیلی شیک و مقاوم درمیاد و ظاهر دستگاهت رو مثل یه محصول تجاری حرفه‌ای می‌کنه. حتی اگه گوشه‌های قاب کمی هم کج شده باشن، معمولا لبه‌های پایه زیرین می‌تونه این نقص رو بپوشونه تا ظاهر کار تمیز بمونه.

یکی از نکاتی که شاید به ذهنت برسه، بحث شیلدینگ یا محافظت در برابر نویز و امواج رادیوییه. قاب‌های پلاستیکی و پرینت‌شده شیلدینگ ندارن، اما آیا این موضوع مشکل‌سازه؟

از اونجایی که ما از باتری برای تغذیه استفاده می‌کنیم، مدارمون تا حد زیادی ایزوله است و نویز خاصی از برق شهر نمی‌گیره. مگه اینکه موبایلت رو دقیقا بچسبونی به آمپلی‌فایر یا یه کابل برق فشار قوی از روی دستگاه رد بشه!

با این حال، اگه قراره از آداپتور برق شهری استفاده کنی یا تو محیطی هستی که امواج وای‌فای و رادیویی خیلی زیاده، پیشنهاد می‌کنم قاب رو از جنس فلز بسازی یا داخل همین قاب پلاستیکی رو با نوار مس یا فویل آلومینیومی شیلد کنی. در حالت عادی و برای استفاده خونگی، همین قاب پلاستیکی کاملا جوابگوئه و هیچ نویز اضافه‌ای وارد موسیقی دلخواهت نمی‌شه.

+4

حالا نوبت جذاب‌ترین بخش کار، یعنی مونتاژ قطعات روی برده. قبل از اینکه هویه رو دستت بگیری، یه بار دیگه نقشه شماتیک رو مرور کن تا مسیرها رو کامل بشناسی.

چون از برد سوراخ‌دار معمولی استفاده می‌کنیم، خبری از ترک‌های مسی آماده نیست و خودت باید با سیم یا پایه‌های قطعات، اتصالات رو برقرار کنی.

یک نکته به شدت مهم: قبل از اینکه جک‌ها، کلیدها و ولوم رو روی بدنه قاب نصب و چسب‌کاری کنی، حتما سیم‌هاشون رو لحیم کن! اگه اول قطعات رو روی قاب فیکس کنی، لحیم‌کاری تو فضای تنگ داخل محفظه تبدیل به یه کابوس می‌شه.

بهترین روش برای سیم‌کشی روی برد سوراخ‌دار اینه که پایه‌های قطعات رو بعد از جا زدن کوتاه نکنی. اون‌ها رو روی برد خم کن و به سمت قطعه بعدی ببر تا اتصالات محکم‌تری داشته باشی (روش Point-to-Point). حواست باشه قبل از اضافه کردن قلع، اتصال فیزیکی پایه‌ها به هم محکم باشه تا تو درازمدت لحیم‌ها سرد نشن و قطع و وصلی پیش نیاد.

هنگام لحیم‌کاری دقت کن که قطعات حساس مثل ماسفت‌ها و خازن‌ها رو بیش از حد حرارت ندی. موقع نصب پتانسیومتر ولوم هم به ارتفاع پایه‌ها دقت کن تا با قطعات زیرش اتصالی نداشته باشه و راحت روی برد بشینه.

پایه‌های سوکت سرامیکی لامپ ممکنه کمی ضخیم‌تر از سوراخ‌های استاندارد برد باشن. با یه مته ریز کمی سوراخ‌ها رو گشاد کن تا سوکت بدون فشار جا بره. خازن‌های فیلتر نویز رو هم می‌تونی به جای نصب روی برد، مستقیما روی پایه‌های جک ورودی صدا لحیم کنی تا مسافت عبور سیگنال به حداقل برسه.

در نهایت، موقع استفاده از هویه خیلی مراقب لبه‌های پلاستیکی قاب باش؛ پلاستیک به سرعت ذوب می‌شه و ممکنه ظاهر دستگاه رو خراب کنه.

خسته نباشی! آمپلی‌فایر خفن تو آماده‌ست. این دستگاه رو می‌تونی با یه کابل AUX استاندارد به گوشی، تبلت، کامپیوتر یا هر پخش‌کننده دیگه‌ای وصل کنی تا صدای خام رو دریافت و پردازش کنه.

برای اینکه نهایت کیفیت این دستگاه رو تجربه کنی، پیشنهاد می‌کنم از فایل‌های صوتی باکیفیت و بدون افت کیفیت (مثل FLAC یا ALAC) استفاده کنی. این آمپلی‌فایر تمام جزئیات پنهان صدا رو با دقت بالایی برات پخش می‌کنه و تفاوتش با یه آمپلی‌فایر معمولی کاملا به چشم میاد. داشتن چنین دستگاهی، پیش‌نیاز اصلی برای لذت بردن از هدفون‌های حرفه‌ای و رده‌بالاست.

اگه موبایل یا پلیرت خودش ولوم مجزا داره، بهتره ولوم اون رو حدود 50 تا 70 درصد تنظیم کنی و بقیه فرآیند افزایش صدا رو بسپاری به ولوم باکیفیت آمپلی‌فایر خودت. چون مدارمون نشونگر باتری نداره، بهتره یه روتین منظم برای شارژ کردن باتری 12 ولت در نظر بگیری تا وسط آهنگ گوش دادن دستگاه خاموش نشه.

یادت باشه که این مدار به خاطر داشتن قطعاتی مثل ماسفت‌ها، رگولاتورها و از همه مهم‌تر لامپ خلاء، موقع کار کردن گرم می‌شه. پس اگه دیدی بدنه قطعات داغ شده اصلا نگران نشو، این خاصیت طبیعی کلاس A و لامپ‌های خلاء هست.

یه قانون طلایی برای استفاده از آمپلی‌فایرهای لامپی: همیشه اول فیش برق رو وصل کن، آمپلی‌فایر رو روشن کن و هیچ هدفون یا منبع صدایی بهش وصل نکن.

حدود یک دقیقه بهش زمان بده تا هیتر لامپ حسابی گرم بشه و لامپ به نقطه کار ایده‌آلش برسه. بعد از اون می‌تونی جک صدا و هدفون رو وصل کنی و غرق در موسیقی بشی.

ساختن تجهیزات صوتی با دستای خودت و شنیدن اون صدای شفاف، حس فوق‌العاده‌ایه که تا تجربه‌اش نکنی باورت نمی‌شه. ترکیب تکنولوژی قدیمی لامپ با قطعات مدرن، صدایی رو تولید می‌کنه که گوش دادن بهش هیچ‌وقت خسته‌کننده نمی‌شه.

تو قدم‌های بعدی می‌تونی روی مدارت ارتقاهای جذابی پیاده کنی. مثلا می‌تونی تغذیه باتری رو مستقیما داخل یه قاب بزرگتر تعبیه کنی تا همه‌چیز یکپارچه‌تر و پرتابل‌تر بشه.

حتی می‌تونی از محفظه‌های فلزی شیک برای پوشاندن لامپ استفاده کنی تا هم ظاهر کلاسیک‌تری به دستگاه بده و هم جلوی ضربه‌های احتمالی رو بگیره. اضافه کردن شیلدینگ کامل به مدار هم می‌تونه بهت کمک کنه تا خازن‌های فیلتر ورودی رو حذف کنی و سیگنال کاملا دست‌نخورده بمونه. با این تغییرات، دستگاهت به یه سیستم های‌فای (Hi-Fi) تمام‌عیار تبدیل می‌شه که می‌تونی همه‌جا همراهت ببری.

وقتی با این دستگاه به موسیقی گوش می‌دی، تازه متوجه می‌شی که تا الان چقدر از جزئیات و فرکانس‌های پایین آهنگ‌ها رو به خاطر کیفیت بد فایل‌های MP3 از دست دادی.

اینجاست که داشتن یه سخت‌افزار باکیفیت، مجبورت می‌کنه به سمت آرشیو کردن موسیقی‌های Lossless و بدون افت کیفیت بری تا نهایت لذت رو ببری.

حتی هدفون‌ها هم تو این شرایط خودشون رو نشون می‌دن و به راحتی می‌تونی تفاوت یه هدفون مانیتورینگ حرفه‌ای رو با یه هندزفری معمولی متوجه بشی.

امیدوارم از این پروژه حسابی لذت برده باشی و موسیقی رو با رنگ و بوی تازه‌ای بشنوی. وقتی این دستگاه رو به بقیه نشون بدی، قطعا از حجم تفکیک و شفافیت صدای اون شگفت‌زده می‌شن.

تیم آیسی‌مدار همیشه اینجاست تا ایده‌های الکترونیکی رو به واقعیت تبدیل کنه. حتما اپلیکیشن آیسی‌مدار رو داشته باش تا آموزش‌های خفن بعدی رو از دست ندی و اگه این آمپلی‌فایر رو ساختی، حتما تجربه‌ات رو با بقیه به اشتراک بگذار. موفق باشی!