Stima della capacità di filtro necessaria in un alimentatore per amplificatore Monotriodo

Con questo articolo voglio dire la mia opinione sul valore dei condensatori che si vedono in giro nei vari alimentatori di amplificatori monotriodo, sia commerciali sia autocostruiti.

È infatti mia opinione , suffragata da test di ascolto e verifiche sul campo, che l’uso di capacità molto elevate renda il suono  gonfio, in un certo senso come se si avesse il loudness inserito. Vengono perse le armoniche e le doti di trasparenza e ariosità. Questo discorso vale anche e soprattutto sull’alimentatore del negativo di griglia (nel caso in cui si utilizzi il bias fisso) ma di questo parleremo un'altra volta. In questo articolo più di un dimensionamento vero e proprio farò una stima di massima mettendomi nelle condizioni più critiche e vedremo che anche in queste condizioni il valore capacitivo che si ottiene non è elevatissimo. La mia indagine su questa correlazione tra valore di capacità dell’alimentatore e suono dell’amplificatore ha preso spunto dalla visione dei vari schemi elettrici di amplificatori d’epoca. In essi infatti i valori capacitivi dell’alimentatore sono limitati a poche decine di micro ed il ripple era ridotto grazie all’uso delle induttanze di filtro. Ciò mi ha ispirato una considerazione: prima era molto più economica una bobina che un condensatore, oggi invece la situazione è rovesciata. Ecco dunque che spesso negli alimentatori odierni non vengono usate nemmeno bobine di filtro ma si usano grandi condensatori perché ciò è più economico e fa molta “scena” ma sicuramente non ottimale dal punto di vista sonico. Non dimentichiamo tra le altre cose che il condensatore elettolitico è tanto più imperfetto tanto maggiore è la sua capacità(aumentano i suoi parametri parassiti).

È mia opinione che il filtraggio con una bobina è sempre positivo e porta ottimi risvolti sul suono. Essa ,oltre a ridurre molto di più il ripple che non un filtraggio RC, rende la qualità del ripple rimasto molto migliore. Mi spiego: se facciamo la scomposizione armonica con Fourier  del seganle di ripple esso sarà composto da una fondamentale con tante armoniche a frequenza crescente. Le piu dannose per l’ascolto sono le componenti ad alta frequenza e queste vengono filtrate dalla bobina in maniera tanto più efficace tanto più aumenta la loro frequenza.Perciò la bobina attenua le armoniche in maniera tanto piu efficace tanto più esse hanno frequenza elevata. Questo è un fenomeno estremamente positivo ed è dovuto al fatto che la Reattanza offerta dalla bobina (XL=2*3.14*f*L) cresce linermente con la frequenza. Tutto ciò spiega perché l’inserimento di una bobina di filtro in un alimentaore da grandi up-grade sonici soprattutto in ampli a configurazione asimmetrica (monotriodi).

Comunque non era delle bobine che volevo parlare ma della stima del condensatore di uscita ma le considerazioni sopra mi sembravano in tema ed istruttive.

Quando si dimensiona un componente in Ingegneria ci si mette sempre nelle condizioni più sfavorevoli al fine di ottenere un dimensionamento del componente che anche nelle condizioni più critiche possa assolvere alle sue funzioni.

Allora anche noi faremo allo stesso modo con la capacità di uscita dell’alimentatore Cx :

-assumeremo che detta capacità debba alimentare ambo gli stadi finali dell’amplificatore

-Ci mettiamo nelle condizioni di picco di segnale musicale e tale picco agisce simultaneamente sui due canali

-Assumeremo inoltre che il picco abbia una durata di 0.5 secondi(!)

-          Infine assumeremo che sia  solo Cx a fornire l’energia necessaria a gestire tale situazione, immaginiamo cioè che il resto dell’alimentaore sia staccato(!!) ( forbice verde)

Vi renderete senza dubbio conto che la situazione nella quale ci siamo messi è assolutamente sfavorevole ed il valore di Cx che otteremmo sarà senza dubbio estremamente sovrabbondante nelle situazioni reali.

Riferiamoci ora alla famiglia di caratteristiche di uscita di una 2a3 sulle quali è tracciato la retta di carico.

Coinsideriamo il punto di lavoro Pb. Allora il picco di segnale musicale modulerà la griglia della valvola e  farà spostare il punto di lavoro lungo la retta di carico e risalirà fino alla curva caratteristica con tensione  negativa di griglia 0 volt. Leggiamo il valore di corrente assorbita in questa siruazione:  91.6 mA. Ammettiamo che lo stadio driver riesca a spingere la valvola finale in classe A2, questo fa si che la corrente anodica assorbita sia ancora un po’ maggiore, diciamo 100 mA.

Poiché stiamo dimensionando Cx per asservire ad ambo i canali la richiesta di corrente sarà di 200 mA=0.2 A

Adesso poiché sappiamo che il lasso di tempo entro il quale tale corrente è richiesta è di 0.5 secondi possiamo calcolarci dalla formula (1) la quantità di carica elettrica necessaria:

Q=0.2Ampere*0.5 secondi=0.1 Coulomb

Finalmente dalla formula (2) possiamo ricavare il valore capacitivo Cx necessario per gestire tale “disgraziata situazione”

Cx=0.1Coulomb/300Volt=333micro Farad

Dunque come vedete un valore di Cx tutto sommato contenuto.

Nei miei alimentatori uso tale filosofia, cosi come è usata da Audio Tekne e Audio Nautes.

Il suono ne ne consegue è veloce e ricco di armonici. La gamma bassa è molto bella con grande dettaglio , al contrario l’uso di grosse capacità mi ha sempre portato ad un suono molto monocorde in gamma bassa.

Come vi accennavo sopra tale fenomeno è molto evidente anche nell’alimentatore di bias nel quale riparleremo più in la se vi interessa.

Ovviamente quello da me scritto è il mio punto di vista ed in quanto tale discutibile. Se avete critiche stimolanti da fare non esitate!

Sto mettendo a punto un monotriodo secondo le mie idee e spero di potervene parlare al più presto, ci saranno varie chicche come l’alimentatore induttivo (ingresso induttivo), raddrizzamento con diodo a gas, bias fisso stabilizzato, valvole finali e driver su carbon block….

A presto

Stefano

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