Predkreslenie
Aby sme prišli na samotný dizajn celého predzosilovaču museli sme si najprv navrhnúť zapojenie jednotlivých sekcií pomocou schém. Schému sme začali tvoriť od hlavného orgánu celého predzosilňovača, a to podľa elektróniek.Z katalógových informácií sme vyčítali bežné pracovné zapojenie elektrónky a základné parametre súčiastok, ktoré sme nakoniec pomocou výpočtov upravili. Základnými katalógovými hodnotami pre elektrónku boli anódové hodnoty pre pracovné napätie a prúd, anódový odpor, predpätie z mriežky a na to presný zosilňovací faktor. Pracovali sme neskôr aj s upravenými katalógovými hodnotami, aby sme dosiahli skreslenie zvuku, kde napätie bolo nižšie. Pri rozdeľovaní elektrónky sme nemohli zabudnúť na dizajn samotnej elektrónky, ktorá sa skladala z dvoch triód v rámci jedného komponentu, preto napájacie napätie muselo byť rovnaké na oboch častiach tejto triódy.
Pre pracovné nastavenie elektrónky nám z transformátoru vychádzalo príliš veľké napätie, ktoré nebolo vhodné pre správne zapojenú elektrónku. Toto napätie sme regulovali pomocou regulátoru napätia v podobe RC filtrov podobných ako pásmové filtre, kde nám rezistory vytvárali úbytok napätia na vhodnejšie hodnoty. Výhodou RC filtrov a regulátora bolo aj, že nám samotný tok vyrovnával. Pri výpočtoch pre správne hodnoty sme museli zohľadniť fakt, že napájanie je rozdelené na dve a viac častí a hodnoty rezistorov sme museli vypočítať ako súčet rezistorov zapojených paralelne, v rámci svojej sekcii a nie ako súčet rezistorov zapojených sériovo.
Predtým, ako sme pripojili transformátor do obvodu na RC filtre bolo potrebné, aby sme vložili medzi to usmerňovač. Umiestnili sme tam špeciálny dvojcestný usmerňovač nazývaný Graetzov mostík, ktorý sa skladá z viacerých diód. Výhodou takéhoto usmerňovača je jeho využívanie oboch polo vĺn v rámci sínusovej vlny. Usmerňovač nám síce využíval obe polo vlny, ale stále by existovali veľké výkyvy v rámci napájania a vo zvuku by nám bolo počuť pukanie. Využili sme tak druhú elektrosúčiastku RC filtrov, kondenzátor, ktorý nám tieto poklesy hodnôt vyrovnával. RC filter fungoval rovnako, ako pri trojpásmovom ekvalizéri. Ten nám predtým od istého bodu podľa hodnôt, frekvenciu neprepúšťal, a teda vlnenie prúdu vyrovnával na menšiu frekvenciu, ktorá už bola viac akceptovateľná a pukanie spôsobené vybíjaním sa už nenachádza.
Za samotným mostíkom sme vložili ochranu proti prepätiu vo forme 250 mA poistky a 180 Ω rezistoru. Nebolo potrebné vkladať väčšiu poistku, keďže celým obvodom nám neprúdi žiadny vysoký elektrický prúd, ale práve vysoké elektrické napätie. Vývody, ktoré nám vznikli budeme, zapájať do vysokonapäťových vývodov transformátora.
Pri dizajnovaní schémy na zapojenie elektróniek sme si rozdelili obvod na 3 časti podľa zvukových kanálov s istými charakteristickými vlastnosťami zvuku. Boli to kanály Clean, ktorý mal mať čistý zvuk gitary, s čo najmenším skreslením, kanál Rhythm so stredným skreslením gitarového tónu a Lead kanál s veľkým skreslením gitarového tónu.
Každá elektrónka už bez špecifických úprav musí mať základné súčiastky, ktoré sme si spomenuli pre správne fungovanie triódovej elektrónky. Lead a Rhythm kanál budú mali veľmi podobnú stavbu, kde oba kanály boli pripojené na prvú skreslovaciu triódu bez Clean kanálu a z hľadiska výstavby a usporiadania sa líšia len pár detailmi.
Aj napriek veľmi podobnej výstavbe Lead kanálu sme sa museli zamerať na to, aby skreslenie, ktoré sme ešte zväčšili od Rhythm kanálu bolo, čo najviac čisté a presné. Preto sme pridali aj ďalšie nastavenie tónu s potenciometrom, ktoré sa v ostatných kanáloch nenachádzalo. Tento potenciometer s menším kondenzátorom, ktorý bol zapojený na konci obvodu pred hlasitosťou nám slúžil ako filter. Toto vylepšenie nám slúžilo ako zvukový efekt, pri ktorom sa vytvára ilúzia pohybu zvuku v rámci priestoru. Pri vyšších hodnotách sme mali pocit, že nám predzosilovač hrá priamo pri uchu a pri nižších hodnotách naopak nám hral vzdialene. Tento zvukový efekt sme využili, aby skreslený kanál mal väčší ostrejšie skreslenie, keďže často nám môže takéto skreslenie aj so správnym nazvučením znieť obrazne povedané tupo.
Clean kanál nám išiel bez násobného skreslenia mal odlišné usporiadanie vnútorného skreslenia, ktoré sa tam stále nachádzalo s bright prepínačom a ekvalizérom.
Na konci každej sekcie sme pridali potenciometer, ktorý nám ovládal hlasitosť kanálov. Za tieto potenciometre sme pridali ešte relaye, ktoré nám vedeli neskôr pomocou trojcestného prepínaču a integrovaného obvodu prepínať medzi sebou kanály. Výhodou takéto návrhu zapojenia bolo, že každý kanál bol nezávislý aj napriek tomu, že sú prepojené na začiatku a na konci zapojenia. Každý kanál sme vedeli tak samostatne ovládať, čo bolo aj naším cieľom pri myšlienke navrhovania predzosilňovača.
Okrem vysokonapäťovej časti sme mali na transformátore aj výstup s nízkym napätím. Tento výstup nám slúžil na napájanie integrovaných obvodov. Vybrali sme vhodné integrované obvody a zároveň zistili ich vhodné pracovné hodnoty podľa katalógových informácií. Tieto hodnoty sme museli striktne dodržiavať, pretože integrované obvody boli viac citlivejšie na nepresné hodnoty ako vákuové elektrónky, ktorým menšie výchylky v rámci napätia neprekážajú. Aby sme si boli istí, že nenastanú žiadne vážne výkyvy v rámci napájania vložili sme pred napájanie regulátory s pasívnym chladením, ktoré nám tepelne odbúravali nepotrebné hodnoty. Medzi usmerňovač a samotné zapojenie transformátora sme podobne, ako u prvého napájania vložili dvojcestný usmerňovač, ktorý sa skladal z viacerých diód.
Taktiež sme sa zamerali na integrované obvody pomocou, ktorých sme následne prostredníctvom MIDI zapojenie vedeli predzosilňovač ovládať cez počítač. Celý systém fungoval prostredníctvom interakcie integrovaného obvodu a počítačového programu, ktoré si navzájom posielali dáta o zmenách. Tento integrovaný obvod bol zároveň prepojený s ďalším integrovaným obvodom, ktorý nám slúžil ako samotný „mozog“ predzosilňovača. Jeho funkciou bolo prepínanie kanálov cez trojcestný prepínač alebo cez externý nožný prepínač (Mechanické prepínanie nohou). Bral nám, teda informácie z prepínačov a podľa toho prepínal kanál a zároveň pritom pustil signál do LED diody cez malý tranzistor, čím nám signalizoval, ktorý kanál bol práve zvolený.
Po načrtnutí schém sme prešli na rozloženie elektrosúčiastiek, pričom odrážajúci faktor návrhu bolo zapojenie triód z elektrónky. Ako sme už spomenuli elektrónka má 2 strany a na každej bola jedna trióda zapojenia, čiže sa nachádzali na jednom mieste zdrojového zapojenia. Taktiež sme museli zohľadniť skutočnosť, že miesta s väčšou záťažou potrebovali mať hrubší vodič. S prihliadnutím na tieto kritériami sme začali kresliť cesty pre vodič. Profesionálne sú čiary zvyčajne rovné bez pravouhlých zákrut, ktoré sú rozdelené aspoň na dve zalomené 45° zákruty. Pri našej realizácii nebolo možné potiahnuť vodič tak, aby to bolo estetické a zároveň efektívne, čiže sme to robili čo najkratšie.
Nakoniec sme začali rátať presné hodnoty pre jednotlivé súčiastky a zaokrúhľovali sme ich k najbližším hodnotám, ktoré sa vyrábajú (Tieto výpočty sú uvedené na stránnke výpočty). Celý takýto návrh sme potom premerali a nakoniec nechali vyrobiť.
Postup skladania
Ako prvú vec pri skladaní sme poskladali skelet a predkreslili diery na uchytenie plošných spojov, potenciometrov, prepínačov a iných dielov. Potom sme začali spájkovať samotné obvody pomocou spájkovačky s regulovateľnou teplotou pri teplote približne 400 °C.
Spájkovali sme tak, aby súčiastky, ktoré sú citlivé na teplo išli posledné a nepoškodili sa. Preto sme najprv začali so spájkovaním pätíc pod integrované obvody a elektrónky bez samotných súčastiek v nich. Pätice nám slúžia ako podložky pod tieto citlivé komponenty a pri poškodení takéhoto komponentu sa ľahko vymieňajú. Takisto nám zľahčujú proces prelampovania predzosilovaču, kde vymieňame staré použité elektrónky za novšie. Potom sme prispájkovali všetky rezistory, ktoré sme pomocou multimetra zmerali, a tak snažili sa eliminovať možné chyby v studených spojoch. Ďalej sme pripojili malé kondenzátory s hodnotami menšími ako 1 µF. Následne kondenzátory väčšie ako 1 µF a kondenzátory elektrolytické, ktoré potrebujeme zapojiť správne podľa polarity. Následne sme zapojili všetky ostatné diódy, LED diódy, prepínače, 6mm audio jacky, tranzistory s pasívnym chladením a diely, ktoré sú navrhnuté, aby sa uchytili na plošný spoj.
Následne sme si pripravili spodnú stranu vyvŕtali diery na hlavný plošný spoj, transformátor a uzemnenie. Na miesta pre plošný spoj a transformátora sme nainštalovali uchytenie. Do dier,ktoré boli určené pre uzemnenie sme pripevnili skrutky s vývodmi pre káble na uzemnenie.
Bočné strany sme riešili rovnako, a to vyvŕtaním dier pre uzemnenie zrkadlovo na seba a následným uchytením skrutiek s vývodmi.
Na zadnú stranu sme si najprv navrhli miesto pre výstupný plošný spoj, z ktorého vystupujú 6 mm audio jacky slúžiace na vstup, výstup a efektovú slučku. Diery pre audio jacky sme museli presne vymerať, keďže sú pripojené ku samotnému plošnému spoju. Po inštalácií výstupného plošného spoju sme zvolili správne miesta pre nožný prepínač, MIDI konektory a zdrojovú zásuvku. Na tejto strane nebolo potrebné aby sme riešili uzemnenie pomocou skrutiek s vývodmi. Na tejto strane naším uzemňovacím prvkom zdrojová zásuvka, ktorá bola vložená do určenej vyrezanej diery na zadnej strane.
Prednú stranu s vopred pripravenými dierami na potenciometre, prepínače, vstup a vypínač najprv osadíme správnymi potenciometrami s rovnakým rozložením a prepínačmi podľa dizajnu priloženého v prílohách a začíname ich navzájom spájať medzi sebou.
Nakoniec prepájame potenciometre a prepínače ku hlavnému plošnému spoju tak isto aj s LED diódami. Výstupný plošný spoj s MIDI konektormi a nočným prepínačom taktiež pripojíme na správne miesta určené na hlavnom plošnom spoji. Následne zapojíme transformátor a vypínač celého zariadenia. Nezabudneme všetko uzemniť ku prichystaným vývodom.
Zapojenie
Pred zapojením sme odstránili všetky nadbytočné káble a nepotrebnú izoláciu. Taktiež sme skontrolovali a premerali či je všetko správne zapojené.
Začínali sme so samotným spúšťaním aparátu, ale ešte pred tým sme vložili hlavnú poistku 630mA, ktorá sa nachádza v napájacej zásuvke a poistku pre relay obvod 4A označenú ako F2. Poistku označenú ako F1 pre vysoké napätia sme zatiaľ nezapojili. Skontrolovali sme ešte pre istotu elektrolytické kondenzátory a následne zapojili integrované obvody do ich pätíc v správnom smere podľa ich priestorovej orientácie.
Pred prvým spustením sme zmerali odpor medzi napájacou zásuvkou a šasou. Odpor nám mal vyjsť menší alebo rovný ako 300 mΩ (0,3 Ω), ktorý nám aj vyšiel a prešli sme k prvému zapojeniu aparátu.
Po prvom zapnutí sa hneď celý aparát zapne a začne svietiť zdrojová LED dióda, ktorá indikuje, že zariadenie je zapnuté. Taktiež po zapnutí sa nám všetky kanály vrátane bypassu prepli. Skontrolovali sme takto či nám funguje prepínanie kanálov potom na to určeného prepínača. S prepnutím na iný kanál sa nám na danom kanáli aj rozsvietila LED dióda, ktorá nám indikuje, ktorý kanál je práve zvolený. Po týchto testoch sme aparát vypli.
Po tom, čo sme vypli celý obvod sme nainštalovali vákuové elektrónky do ich pätíc, ale vysokonapäťový konektor sme stále nepripojili. Urobili sme to z dôvodu testu vákuových trubíc, ktoré môžu sa môžu takto pokaziť ak by sme ich vložili ako prvé. Preto sme ich zapojili a sledovali ako svietia a pokračujeme s testovaním kanálového prepínaču tento krát s nožným prepínačom.
Zapojili sme náš nožný prepínač so základnou stavbou 2 prepínačov do 6mm jacku zo zadnej strany. Následne po zapojení sme skúšali prepínanie kanálov medzi Clean a Rhythm kanálom s podmienkou, že nebol zapojený Lead kanál. Potom sme prepínali kanál aj pomocou druhého prepínača na Lead kanál. V rámci týchto testov sme skúšali aj zapojenie zadného vstupu pre gitaru, ktorý mal vyradiť predný vstup pre gitaru.
Pred vysokonapäťovým spustením sme ešte skontrolovali bypass a to zapojením výstupu do samotného zosilňovača a do vstupu sme zapojili cez korekciu smartfón, cez ktorý sme púšťali zvuk. Kontrolovali sme takto všetky funkcionality každého kanálu.
Nakoniec sme vypli zosilňovač a nainštalovali poistku 100mA označenú ako F1, ktorou sme prepojili vysoké napätie do dosky. Od tohto momentu nám cez obvod prúdia životu nebezpečné dávky napätia a aj po vypnutí musí počkať na celkové vybitie obvodu. Zapli sme aparát a po približne 30 sekundách sme mohli hrať s tým, že sme už nerobili žiadne zásahy do vnútra obvodov maximálne tak nastavovali sme parametre pomocou vpredu nainštalovaných potenciometrov.