El popular amplificador de presupuesto de bricolaje se ha graduado y se ha dado cuenta de todo su potencial.
El primer amplificador de auriculares híbrido Starving Student debutó originalmente en 2008 en las páginas de audio DIY de Pete Millett. Pete había ganado notoriedad en los círculos entusiastas del bricolaje y de los auriculares al publicar en línea diseños de amplificadores de válvulas, de estado sólido e híbridos y al hacerlos de dominio público. Las creaciones anteriores de Pete fueron muy elogiadas, y cuando diseñó el Starving Student original, tenía una nueva agenda.
El Estudiante hambriento II (SSII) comparte la misma arquitectura básica que el original. Es un amplificador de voltaje de triodo, con un seguidor de fuente MOSFET que es cargado por los calentadores de tubo. Se diferencia del original principalmente en dos formas: usa tubos 18FX6 en lugar del 19J6 (debido a la escasez de disponibilidad de este tubo) y con la adición de una carga de placa conmutable entre resistiva o fuente de corriente constante (CCS).
Muchas personas construyeron el Starving Student original con un presupuesto reducido con cableado de punto a punto y cajas recuperadas. Por el contrario, Starving Student II está disponible en diyAudio Store (en colaboración con Pete) como placa de circuito impreso (PCB) con todos los componentes y un chasis. Es un producto pulido y profesional que no concuerda con su austero homónimo.
Este artículo discutirá:
- Construyendo al estudiante hambriento II. Cómo llenar la placa de circuito impreso (PCB) de este kit de amplificador de válvulas para principiantes.
- Montaje de la caja de aluminio disponible en diyAudio Store.
- Repasando medidas objetivas, y mi opinión subjetiva de cómo suena.
Antes de sumergirnos en este nuevo proyecto de tubo, y para comprender mejor de dónde proviene este diseño, primero echemos un vistazo al diseñador: Pete Millett.
¿Quién es Pete Millet?
Pete es un autoproclamado desertor de la escuela de ingeniería de la liga de hiedra. Es ingeniero eléctrico y durante casi 40 años ha realizado diseño de hardware a nivel de placa para computadoras y productos electrónicos de consumo.
Como pasatiempo, ha estado diseñando todo tipo de equipos de audio de válvulas y compartiéndolos con el mundo. Pete creó amplificadores de auriculares para Headroom, escribió para la revista audioXpress y comenzó varios negocios de audio (Wheatfield Audio y Apex Hi-Fi).
El amplificador Starving Student II
Como se mencionó anteriormente, el objetivo original de Pete era producir un amplificador de auriculares DIY de buen sonido, económico y fácil de construir. Actualmente, el SSII está disponible en diyAudio Store por $119 (PCB + componentes) o por $229 incluyendo el estuche.
Al pedir el kit SSII de diyAudio Store, el trabajo de preparación ya está hecho para el constructor. No es necesario leer detenidamente una lista de materiales (BOM) para seleccionar y pedir los componentes correctos: todos vienen en el kit, perfectamente empaquetados y listos para instalar.
Uno de los aspectos que más me gustan del bricolaje es que muchas veces puedes hacer preguntas directamente al diseñador y, en algunos casos, ayudar con el desarrollo de un proyecto. Pete es colaborador habitual de los foros de debate de Head-Fi y diyAudio. Con frecuencia responde preguntas y brinda asistencia, aunque tiene un descargo de responsabilidad estándar:
“En TODOS estos casos, no obtengo ganancias de ninguna de las ventas. Cero, zip, nada. Tengo un «trabajo diurno» normal que paga las cuentas, esto es estrictamente un pasatiempo para mí. Por lo tanto, no espere que le brinde el nivel de soporte técnico que podría esperar al comprar un producto.
Intento ayudar, pero a veces me lleva días, incluso semanas si viajo por trabajo, responder”. – Pete
Especificaciones del estudiante hambriento II
| Especificaciones | Carga de placa | carga de 150 ohmios | carga de 30 ohmios |
|---|---|---|---|
| Ganancia (en la configuración de volumen máximo) | CCS | 20dB | 18dB |
| Resistor | 17dB | 16dB | |
| Respuesta de frecuencia +/-3dB | CCS | 11Hz – 40kHz | 18 Hz – 40 kHz |
| Resistor | 12Hz – 50kHz | 20Hz – 50kHz | |
| Respuesta de frecuencia 20Hz-20kHz | CCS | +/- 0.8dB | +/- 1dB |
| Resistor | +/- 0.8dB | +/- 1dB | |
| THD+N 1V 1kHz | CCS | 0,47 % | 0,15 % |
| Resistor | 1,8 % | 1,3 % | |
| Salida máxima @ 5% THD | CCS | 9,9 V RMS | 2,5 V RMS |
| Resistor | 3,1 V RMS | 2,4 V RMS |
Starving Student II Circuito y Diseño
El amplificador utiliza un par de válvulas 18FX6 (que funcionan como triodos) como etapa amplificadora de voltaje. El diseño SSII utiliza un seguidor de fuente MOSFET (también conocido como amplificador de drenaje común o búfer). La compuerta del MOSFET está polarizada de tal manera que hay alrededor de 18 V en el terminal fuente del MOSFET, que está cargado con los calentadores de tubo 18FX6.
La señal de entrada se aplica a la rejilla #1 después del control de volumen y la placa AC se acopla capacitivamente a la etapa de salida.
Los conectores RCA de salida se desactivan cuando se inserta un enchufe de auriculares en el conector. Tanto las salidas de auriculares como las RCA se silencian durante aproximadamente 15 a 20 segundos al encenderse para eliminar cualquier ruido sordo de la carga del capacitor.
El tubo 18FX6
El 18FX6 es una opción de válvulas poco común para un amplificador de auriculares, ya que se usaba tradicionalmente en radios (se usaron en la última generación de la radio de válvulas «All American 5»). Es un convertidor pentagrid, que en palabras de Pete “resulta ser un amplificador bastante decente si lo conectas como un triodo”.
Pete compró miles de válvulas 18FX6 después de que las válvulas Starving Student originales se volvieron difíciles de conseguir. Todos son ‘nuevos viejos stock’ (NOS) de un caso maestro grande y probablemente de la década de 1960. La mayoría están etiquetados como Raytheon y se fabricaron en Japón, aunque Pete dice que tiene ejemplos de casi todos los fabricantes (RCA, Sylvania, Westinghouse, etc.).
Pete espera que los tubos duren entre 5.000 y 10.000 horas. Aunque los tubos incluidos en el kit no están ‘emparejados’, todos miden casi de manera idéntica (Pete informa de los que ha medido, la ganancia se igualó a aproximadamente +/- 0.2dB).
El tubo 18FX6 tiene una potencia nominal de 18 V y 0,1 A en todo el calentador (muy similar al primer tubo Starving Student 19J6 con una potencia nominal de 18,9 V y 150 mA). Esto significa que el SSII tiene los mismos requisitos de fuente de alimentación de 48 V CC 0,625 que el original y tiene suficiente corriente para manejar la mayoría de los auriculares con facilidad.
“En caso de que se lo pregunte, sí, está bien poner audio en los calentadores de tubo. Piénselo: normalmente funcionan con 19 V RMS de CA. En este caso, funcionan con 19 V CC, con un poco de audio superpuesto (rara vez más de 1 V).
Podría (teóricamente) haber un pequeño acoplamiento entre el filamento y el cátodo (la resistencia del cátodo no está puenteada), pero sería una retroalimentación negativa, y la capacitancia del calentador al cátodo es tan baja en comparación con la resistencia del cátodo que probablemente solo sería ser medible en frecuencias de RF”. – Pete Millet
Fuente de corriente constante seleccionable o carga de placa resistiva
Para aumentar la flexibilidad en la sintonización del sonido del amplificador, Pete cambió el diseño del SSII para incluir un par de puentes para seleccionar entre carga de resistencia o placa CCS. Se puede acceder a los puentes quitando 4 tornillos de la parte inferior del chasis (si usa el kit diyAudio).
Beneficios CCS
- Baja distorsión
- Mayor linealidad
- Mayor ganancia
Beneficios de la resistencia
- Recorte más suave
- Sonido de tubo tradicional
LED de polarización CCS
El CCS utiliza un transistor PNP, polarizado con dos LED azules que también se utilizan para iluminar los tubos desde abajo. Desafortunadamente, para muchos entusiastas que aman la estética del tubo brillante, los tubos 18FX6 tienen poco o ningún brillo por sí mismos.
En este caso, dado que los LED azules se usan en el circuito, tiene sentido usarlos también para brillar a través de los tubos. Esto proporciona un poco de interés visual y funciona como un indicador de energía.
El color azul es una elección controvertida. En una discusión reciente en el grupo Headphone Audio en Facebook (aunque hubo algunos aspectos positivos), la abrumadora respuesta fue negativa.
“No soy un fanático en absoluto, solo me parece un truco”.
«Los LED azules pegajosos se ven baratos en mi opinión».
“No me gusta personalmente, parece barato. Prefiero mucho más el brillo natural de los tubos”.
Muchos expresaron su preferencia por un color diferente, prefiriendo un tinte naranja o amarillo más natural para que pareciera un filamento de tubo brillante.
Sin embargo, Pete participó y explicó por qué no es posible cambiar el color del LED con este diseño de circuito:
.
Por supuesto, puede montar los LED dentro del chasis (en el otro lado de la placa) para que no se vean.
Starving Student II Estética y Calidad
El kit diyAudio es de excelente calidad. La placa de circuito impreso es atractiva, gruesa, inteligentemente diseñada y claramente etiquetada. Todo lo que puedes pedir en un PCB.
La caja de aluminio está fabricada en Italia por HiFi 2000, una empresa que produce cajas electrónicas fresadas con precisión desde 1977. La caja cuenta con un panel frontal de aluminio anodizado negro de 10 mm de grosor. Todos los cortes y bordes están perfectamente hechos y suaves al tacto. Se mantiene unido con una combinación de tornillos Philips y hexagonales (incluidos), que sujetan la parte superior, inferior, delantera y trasera a las piezas laterales.
La perilla de volumen está hecha de aluminio sólido con acabado satinado. El botón de encendido es de plástico negro.
El kit completo es bastante diminuto en tamaño. Tiene aproximadamente 5,25 pulgadas de ancho y 7,75 pulgadas de profundidad (incluida la perilla de volumen). La caja mide 2 pulgadas de alto y los pequeños tubos 18FX6 agregan alrededor de otras 2 pulgadas de altura. Pesa aproximadamente 1,75 libras, por lo que, con sus pies de goma, no es probable que se mueva en su escritorio.
Ensamblar al estudiante hambriento II
Construir el SSII es un asunto muy sencillo que solo debería tomar unas pocas horas en completarse. El montaje es de gran ayuda siguiendo el excelente manual de instrucciones de montaje de Pete. Como siempre, tómate tu tiempo, lee atentamente y revisa tu trabajo. Debería tener muy pocos problemas para completar la compilación.
Para llenar el PCB SSII, necesitará algunas herramientas básicas:
- Soldador
- Soldadura: se recomienda estaño/plomo 63/37.
- Cortadores de alambre
- Alicates de punta fina de punta fina
- Multímetro digital (DMM) para probar
Para armar el estuche:
- Destornillador Phillips
- Llaves métricas Allen (hex)
No es necesaria experiencia para construir el SSII, ya que este está diseñado para ser un kit básico para armar. Sin embargo, un poco de práctica de soldadura sería beneficioso para no dañar los componentes o la placa de circuito impreso. Con un poco de cuidado y un cuidadoso seguimiento de las instrucciones, este proyecto es completamente apropiado para un constructor primerizo.
Instrucciones de llenado de PCB
El ensamblaje de los componentes en la PCB puede ocurrir en cualquier orden, sin embargo, las instrucciones organizan las cosas para instalar primero los componentes de perfil más bajo y continuar con las partes más altas. Las piezas se numeran desde la esquina inferior izquierda cuando se coloca la placa de circuito impreso de modo que la escritura tenga la orientación adecuada.
Si bien los cables de los componentes se pueden doblar con los dedos, encuentro que se obtienen resultados más atractivos si estimo la distancia entre los orificios de montaje a simple vista y luego doblo los cables en ángulos perfectos de 90 grados (usando alicates de punta fina) antes de inserción.
En general, para llenar una PCB con componentes, cada componente se inserta en la placa desde la parte superior a través de los orificios apropiados. El componente se tira hacia abajo para que quede al ras con la parte superior de la placa y los conductores (alambres de metal estañado que se extienden desde el componente) se doblan suavemente hacia afuera en la parte posterior de la PCB para mantenerlo en su lugar. Esto mantiene temporalmente el componente en su lugar y lo prepara para soldar.
El soldador se toca momentáneamente para calentar la almohadilla de soldadura en el tablero y el plomo de manera uniforme y al mismo tiempo. Se aplica soldadura a la almohadilla caliente y al plomo, que se licua y crea un montículo pequeño y limpio. Si se hace correctamente, la soldadura se enfría en forma de cono y se endurece para abarcar la almohadilla y sujetar el cable de forma segura. El exceso de plomo más allá de la soldadura se recorta con un cortador de alambre.
Esta es solo una descripción general rápida del proceso de soldadura, y hay muchos tutoriales detallados excelentes disponibles si es nuevo en la soldadura o desea obtener más información.
Repita hasta que todos los componentes estén conectados, verifique tres veces antes de aplicar la soldadura para todos los componentes (condensadores y diodos) que deben orientarse correctamente para la polaridad.
Estudiante hambriento II Orden de instalación
Las instrucciones guían al constructor a través de la instalación (en orden):
- resistencias
- diodos
- transistores
- LED
- Disipadores y MOSFET de potencia
- Condensadores de película
- Condensadores electrolíticos
- Ahogo
- Conectores RCA de entrada y salida
- Conector de alimentación
- Interruptor de alimentación
- Control del volumen
- Toma de auriculares
- Zócalos de tubo
- LED de tubo
- Jerséis
- Tapa de alimentación con botón pulsador
Prueba de encendido
Antes de enchufar los tubos, es hora de hacer un par de pruebas de potencia sencillas o, como se llama en el manual, ‘pruebas de humo’. Si no está familiarizado, ‘dejar salir el humo mágico’ es una broma común de bricolaje que se refiere a las conexiones incorrectas que queman los componentes.
Una vez que la placa esté completamente ensamblada y COMPROBADA DOBLEMENTE NUEVAMENTE, es hora de enchufarla y presionar el interruptor. Primero coloque la placa sobre una superficie no conductora (madera, papel, plástico, etc.) y conecte el adaptador de corriente. Sin enchufar los tubos, presione el botón de encendido para encenderlo y los LED del enchufe del tubo deberían encenderse.
Luego, use su multímetro digital (DMM) y mida el voltaje de CC entre tierra y el pin 3 en cada uno de los dos enchufes del tubo. Este debe medir entre 18,5 y 19,5 voltios (este valor será algo más bajo después de instalar los tubos).
Si todo sale bien, busque sus auriculares de prueba. Apague el amplificador. Inserte los tubos y conecte los auriculares y una fuente. Pronuncie una oración silenciosa y rápida a la deidad de su elección y enciéndalo. Por último, dale una escucha.
Recuerde apagar el SSII (y sugiero desconectarlo) antes de cambiar la configuración del puente entre CSS y la resistencia.
Montaje de la caja
Montar la caja es simplemente una cuestión de alinear las cosas y apretar los tornillos y las tuercas. El estuche es de muy alta calidad y se alinea perfectamente. Si las cosas no funcionan, verifique la orientación y comience de nuevo con cuidado.
Las instrucciones guían al constructor a través de la instalación (en orden):
- separadores de tablero
- Placa superior y laterales
- tarjeta de circuito impreso
- Tuercas del panel lateral inferior
- Panel trasero
- Panel frontal
- Tuerca para auriculares
- Perilla de volumen
Actualizaciones de Starving Student II
Hay pocas opciones potenciales de actualización al ensamblar la PCB SSII, y recomendaría moderación. Este está destinado a ser un kit de bajo costo, y las actualizaciones sutiles o cuestionables por mucho más dinero no vienen al caso.
Además, el kit incluye componentes de alta calidad de proveedores acreditados. Sin embargo, los aficionados al bricolaje tienden a ser manipuladores, por lo que puede haber espacio para realizar intercambios.
Condensadores
Los condensadores predeterminados son todos muy buenos casquillos electrolíticos Nichicon y casquillos de película de polietileno Wima. Puede ser difícil encontrar mejores capacitores que quepan en la PCB, especialmente si se usa el chasis diyAudio.
Fuente de alimentación
Se puede usar una fuente de alimentación lineal en lugar de la fuente de alimentación conmutada sugerida, “…suponiendo que tenga un filtrado razonable y/o esté regulada para que no tenga mucha ondulación de salida de 120 Hz. La ondulación de 120 Hz probablemente causará más artefactos audibles que la ondulación del regulador de conmutación”. – Pete en Head-Fi
Conectores RCA
Los conectores RCA estándar son versiones básicas no chapadas en oro. El montaje externo requerirá conectores aislados separados y una caja personalizada.
Potenciómetro de control de volumen
Aunque el control de volumen en el SSII es pequeño y económico (típicamente una receta para un bajo rendimiento), encontré que tiene un balance de canales razonable y relativamente libre de ruido. Esta es una gran mejora con respecto al potenciómetro original incluido en el kit NuHybrid de Pete.
Desempeño y mediciones de Starving Student II
Me complace informar que el SSII logra un equilibrio entre ganancia y potencia. Con demasiada frecuencia encuentro que los amplificadores de escritorio no pueden entregar suficiente potencia para auriculares difíciles de manejar o tienen demasiado silbido audible (cualquier silbido es demasiado silbido para mí) cuando se combinan con IEM altamente eficientes.
Impresionantemente, el SSII mantiene un gran equilibrio. Realmente tiene suficiente potencia para manejar la mayoría de los auriculares de tamaño completo, pero mantiene un fondo silencioso para IEM eficientes. Funciona bien para potenciar fácilmente cualquiera de mis auriculares de tamaño completo, incluido el Beyerdynamic T1 de uso intensivo de energía (600 ohmios, 104 dB) y (modificación Fostex T50RP) el MrSpeakers Alpha Dog (50 ohmios, 98 dB).
El T1 o Alpha Dog logra un volumen de escucha alto aproximadamente a la mitad del control de volumen del SSII. Tiene mucha potencia disponible para cualquiera de mis necesidades de auriculares de tamaño completo, pero conserva un fondo silencioso cuando se usa con IEM eficientes como el Mee Audio MX4 Pro (12 ohmios, 103 dB) o el KZ ZS10 Pro (30 ohmios, 111dB).
Respuesta de frecuencia del estudiante hambriento II
La página diyAudio incluye un paquete de 12 gráficos y medidas SSII, tanto para modos CCA como de resistencia, que manejan cargas de 30 y 150 ohmios.
Todas las mediciones muestran resultados relativamente similares y los gráficos de frecuencia son notablemente planos. La respuesta de baja frecuencia en el peor de los casos es -3dB a 20 Hz para una carga acoplada a una resistencia de 30 ohmios. La respuesta de HF de alta frecuencia cae sobre 20-30kHz para todos.
En la escucha personal, tengo que estar de acuerdo. No experimenté anomalías audibles con CCS o pruebas de carga de resistencia con una variedad de auriculares.
Amplificadores de válvulas y distorsión armónica
Los amplificadores de válvulas no son amplificadores «ideales» teóricos que simplemente aplican ganancia de voltaje. Con un amplificador de válvulas, es importante comprender que la distorsión armónica es parte de la firma de sonido prevista. La distorsión armónica se puede definir como la presencia de frecuencias en la señal de salida que no están presentes en la señal de entrada. Estas frecuencias pueden ser pares o impares.
Los circuitos de un solo extremo son asimétricos, por lo que tienden a crear más armónicos pares, mientras que los circuitos push-pull son simétricos, por lo que tienden a crear más armónicos impares.
Los armónicos se pueden ver en los niveles 2, 3, 4, etc. Los armónicos de orden superior tienden a ser más audibles (y por lo tanto menos deseables) porque están más alejados de la frecuencia original. Los armónicos de séptimo orden y superiores se consideran muy indeseables, ya que tienden a sonar ásperos.
Los armónicos pares suelen considerarse más agradables que los impares. La conveniencia de los armónicos uniformes de bajo nivel es la razón por la cual los armónicos de segundo orden a menudo se promocionan como «lo que usted quiere» con un amplificador de válvulas.
Por supuesto, las preferencias personales y la música que se escucha pueden llevar a uno a preferir las características dulces y valvulares de los armónicos pares o el sonido más brillante y detallado de los armónicos impares. Los armónicos de orden inferior tienden a enmascarar los armónicos de orden superior, pero los armónicos de orden superior tienden a ser más audibles y, como señalamos anteriormente, suenan menos agradables.
Por lo tanto, un amplificador de válvulas típico de «buen sonido» intentará minimizar la distorsión total y se asegurará de que los armónicos de nivel más alto tengan una amplitud menor que los armónicos de nivel más bajo (generalmente en un patrón de escalera hacia abajo).
Los armónicos se miden utilizando un gráfico de transformada rápida de Fourier (FFT) que muestra una señal tanto en el dominio del tiempo como en el dominio de la frecuencia. Los armónicos de la frecuencia de una señal aparecen en frecuencias más altas que la frecuencia fundamental en el gráfico FFT.
Estudiante hambriento II Calidad de sonido
La salida SSII muestra las características tradicionales del amplificador de triodo de un solo extremo con fuertes armónicos de segundo orden y, posteriormente, armónicos de nivel superior más pequeños. Esto es algo más fuerte con la carga de la resistencia, pero el gráfico CCS muestra resultados similares.
Cuando le pregunté a Pete cómo quería que sonara el Starving Student II, me dijo: “…como un amplificador de válvulas de un solo extremo. Piensa en 300B o 2A3”.
Ahora aquí está la cosa. Encuentro que el SSII tiene un sonido muy limpio y vibrante, con poco o ningún ruido de fondo. Muy similar a los amplificadores de estado sólido decentes que he usado.
Tal vez un poco demasiado similar. En todo caso, encuentro que el SSII suena algo menos ‘tubular’ de lo que esperaba. La carga de resistencia es mi preferencia (sobre CCS) pero, sinceramente, el sonido no es muy diferente entre los modos.
El SSII tiende a sentirse brillante y lo encontré en el límite un poco nítido con algunos emparejamientos de auriculares y opciones de canciones. La electrónica a través de los auriculares planos Fostex no fue una gran combinación. Le pregunté a Pete cuáles son sus sugerencias de audífonos y encaja bastante bien con lo que experimenté.
Si dejo a un lado mis expectativas de armónicos súper cálidos, hay mucho que me gusta de la calidad de sonido SSII. Limpio, claro y transparente con mucha potencia. Igualmente hábil con mis perennes Sennheiser HD650 favoritos y los IEM más nuevos.
Conclusión
El kit Starving Student II de diyAudio es un placer de construir. Tiene todo lo que un aficionado al bricolaje novato podría desear: pedidos en un solo lugar para todas las piezas, excelentes instrucciones y un foro activo para pedir ayuda. Sin mencionar que el SSII es un diseño probado de uno de los nombres más importantes en la amplificación y el diseño de válvulas de bricolaje: Pete Millet.
Todas las variables se han simplificado para simplificar la experiencia de compilación. Dependiendo de su nivel de habilidad, esto puede ser exactamente lo que está buscando, o puede que lo encuentre algo limitante. La excelente carcasa es, por un lado, perfecta para el kit y, por otro lado, limita las modificaciones o actualizaciones que se pueden hacer.
El SSII puede ser una primera incursión perfecta en las válvulas para los aficionados a los amplificadores de estado sólido. O puede que no capture lo suficiente la experiencia del tubo. Todo depende de tu punto de vista.
No me malinterpreten, el SSII es un gran amplificador. Tiene muchos clientes satisfechos y excelentes críticas. Simplemente no sería mi primera recomendación para alguien que busca esa distorsión cálida exaltada de la amplificación de válvulas (o la iluminación del brillo de las válvulas).
El sonido del SSII coincide hasta cierto punto con la iluminación del tubo LED azul. Un poco demasiado clínico para mis gustos personales.
El SSII ciertamente no tiene la apariencia de un producto barato. De ninguna manera proyecta el ambiente de «podría dejar de trabajar en cualquier momento» de muchos proyectos de bricolaje. Toda la experiencia es limpia, de alta calidad y sin tonterías de principio a fin.
Si desea un proyecto asequible o un amplificador de válvulas que pueda construir y usar de inmediato con una variedad de auriculares (y con un mínimo de complicaciones), entonces debería considerar el SSII.