Бесшумное переключение каналов усилителя на реле.

Хочу поделиться идей тихого переключения каналов в ламповой голове  без применения отдельной цепи mute. Я применяю этот принцип давно и он зарекомендовал себя с самой лучшей стороны.
Существует много моделей усилителей  в которых при переключении каналов тракт прохождения сигнала замыкается на землю через полевой транзистор – т.н. цепь mute.Каждый производитель волен конструировать собственные усилители как хочет, но лично мне подход заглушить помехи коммутации не нравится.
Во первых – потому, что занимаясь ремонтом гитарного оборудования у нас в регионе неоднократно сталкивался с дефектом, когда причиной выхода из строя аппарата служил пробитый полевой транзистор или в цепи mute или в коммутации каналов (безрелейная схема).
Т.к я стараюсь устранить необходимость сервиса моих изделий как таковой (насколько это технически возможно) еще при проектировании и, по-этому.  лишняя полупроводниковая цепь мне не нужна. Отсюда стараюсь все реализовать пассивными элементами как более надежными. Поэтому ищу принципы схемного решения тихого переключения используя свойства самих реле.
Во вторых – я сторонник простых схемных решений, т.к. даже если что-то и сломается, то для поиска неисправности в таком случае нужна меньшая квалификация мастера. Да и к тому же все простые решения мне кажутся более изящными. Не агитирую отказаться от цепей mute, если кому-то они больше нравятся, а только помочь тем, кто разделяет мой подход к вопросу релейной коммутации каналов.

    Собственно идея:
Для начала посмотрим на рис.1 где весьма условно показаны два канала гитарной головы – чистый канал и канал перегруза. Реле1 служит для замыкания сигнал на землю в канале перегруза, что бы исключить помехи от него когда работает чистый канал. Реле2 –переключает сигнал с чистого канала и канала перегруза на общий выход – разрыв например.
857680-0
Нас на этой схеме интересуют только сами реле.  Схема питания реле показана на рис.2. В разомкнутом состоянии переключателя каналов (футсвитч например) – у нас оба реле обесточены.
Реле1 замыкает цепь в канале перегруза на землю, а на выход поступает сигнал с чистого канала.  При замкнутом состоянии переключателя каналов – реле1 позволяет проходить сигналу в канале перегруза,  и сигнал теперь через контакты реле2 снимается с канала перегруза.

Где в этой цепи могут появляться щелчки и как их можно устранить.
Любое реле имеет дребезг контактов и если контакты реле1 замыкают потенциал с сетки на землю (без разделительного конденсатора между сеткой и контактами реле1), то в разомкнутом состоянии контактов реле1 на сетке будет некоторое постоянное напряжения, вызванное обратным сеточным током и пропорциональное номиналу резистора между землей и сеткой. (подробнее http://www.ngpedia.ru/id516434p1.html).
Обычно величина этого резистора достаточно большая – сотни кОм. В таком случае на сетке присутствует напряжение в несколько милливольт и при замыкании сетки лампы через контакты реле1 на землю в момент замыкания напряжение на сетке скачкообразно становится равным нулю.
Все бы ничего, да только при огромном усилении канала хай-гейн этот дребезг контактов коммутирующих казалось бы мизерную величину постоянного напряжения обратного тока сетки (в тишине) становится отчетливо слышен, да и микробросок напряжения на сетке, при замыкании ее на землю многократно усиленный, тоже заметен.

 Что с этим можно сделать?
Я рассуждал так – раз невозможно физически устранить указанные причины щелчков, то надо к ним приспособиться как к условиям задачи и решить эту задачу как можно проще.

    Каким видится решение?
Например таким: чтобы контакты реле1 размыкали цепь сетка-земля в канале перегруза ДО того, как контакты реле2 подключат выход к каналу перегруза – это при переключение с чистого канала на перегруз. И  чтобы при переключении с перегруза на чистый – вначале переключилось реле2 подключив выход чистого канала, а только ПОСЛЕ этого сработало реле1. В этом случае щелчок от подключения сетки триода в канале перегруза на землю не пройдет на выход.

Как это можно реализовать. 
На схеме питания реле рис.2. оба реле (количество реле может быть и больше в зависимости от схемы) используют одинаковые по типу детали, но номинал их не одинаков.
Все дело в резисторах.
К примеру реле, которые использую я — на номинальное напряжение 12 вольт. По паспорту производителя уверенно срабатывают в диапазоне 9…14 вольт и отпускают при 1,5вольт. Время включения и выключения 5 мсек.
Для таких реле мы используем  такой номинал резистора R1  в питающей цепи реле1 так, что на его катушке, при замкнутом состоянии переключателя каналов, допустим, 13вольт. А резистор R2, обеспечивает напряжение на реле2 при замкнутых контактах переключателя каналов, к примеру, 11 вольт. Номинал конденсатора С1 и С2 – одинаковый в данном случае.

 Рассмотрим  как будет работать схема при таких условиях.
Допусти в данное время на усилителе переключатель каналов установлен в разомкнутое состояние ( чистый канал). Тогда сетка  лампы V3 в канале перегруза замкнута через контакты реле1 на землю и сигнал через нее не проходит. На выход поступает сигнал с чистого канала через нормально замкнутые контакты реле2. Теперь переводим переключатель каналов в замкнутое состояние и питание начинает подаваться на обмотки реле через сопротивления R1 и R2. Катушки реле имеют одинаковое сопротивление и емкость конденсаторов имеет равную величину. В таком случае реле1 сработает на 1..2мсек быстрее, чем реле2, поскольку конденсатор С1 зарядится быстрее через меньшее сопротивление R1,  чем аналогичная цепь реле2 именно в силу меньшего номинала резистора R1 по сравнению с R2. В итоге контакты реле1 разомкнут цепь сетка-земля лампы V3 канала перегруза раньше, чем сработает реле2 (через большее сопротивление резистора R2 конденсатор С2 будет заряжаться несколько дольше до напряжения срабатывания реле) и тогда сработает реле2 подключив к выходу сигнал канала перегруза.

Теперь рассмотрим как будет происходить переключение с канала перегруза на канал чистого звука. В исходном состоянии на реле1 напряжение — 13 вольт, на реле2 — 11вольт.
Размыкаем переключатель каналов отключив таким образом питание реле. Напряжение на катушках реле начнет уменьшаться с одинаковой скоростью, т.к. номиналы конденсаторов и сопротивление катушек реле равны (диоды D3 и D4 могут понадобиться, если реле не 2, а более штук по схеме к примеру реле1 — 2шт а параллель, а реле2 -1 шт и  тогда неравенство сопротивлений обмоток может несколько исказить процесс разряда конденсаторов, если последние имеют равный номинал). Причем реле2 отпустит контакты несколько быстрее, чем реле1 поскольку изначальное напряжение на нем было ниже. Таким образом, вначале выход канала перегруза будет отключен контактами реле2, а только после этого сетка триода V3 будет закорочена на землю.
Номиналы резисторов R1 и R2, конденсаторов С1 и С2 зависят от типа и количества применяемых реле и напряжения их источника питания следует подобрать в каждом конкретном случае. Причем питание может быть не стабилизированным, т.к. работоспособность схемы сохраняется в широких пределах.

Данный принцип построения релейных схем переключения каналов хорошо себя зарекомендовал и видится максимально простым и надежным.

     Буду благодарен за отзывы и замечания по статье.
Виктор Гурченко (Victor Custom)