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Prefazione: Chi segue il sito
conosce gia' Maurizio , sempre molto preciso e tecnico nelle
spiegazioni , qui si e superato con un articolo davvero
bello e completo , grazie Daniele
Pag 1.
1
Amplificatore 300SE.
1
2
Premessa.
2
2.1
Amplificazione – Stadi finali
2
2.2
Amplificazione – Stadio pilota.
3
2.2.1
Elenco componenti stadio di amplificazione
(due canali)
5
2.3
Alimentazione.
5
2.3.1
Note sul trasformatore.
6
2.3.2
Alimentazione valvole finali
7
2.3.3
Alimentazione valvole pilota.
8
2.3.4
Alimentazione bias.
9
2.3.5
Alimentazione filamenti valvole pilota.
9
2.3.6
Alimentazione filamenti valvole finali
9
2.3.7
Elenco componenti Alimentatori
11
2.4
Costruzione.
13
2.5
Collaudo e taratura.
22
2.5.1
Controllo alimentazioni filamenti
23
2.5.2
Controllo alimentazioni anodiche.
24
2.5.3
Controllo della tensione di bias.
25
2.5.4
Controlli e tarature
finali
26
2.6
Prova di ascolto e conclusioni
29
Un anno è passato da quando presi la
decisione di avventurarmi nella realizzazione di un amplificatore
con triodi a riscaldamento diretto. La ricerca di uno schema
affidabile ma non troppo complesso, la ricerca dei componenti e il
sempre più raro tempo libero hanno allungato i tempi a questo
punto.
Finalmente, ho potuto collaudare
l’amplificatore e mettere insieme tutti gli appunti di lavoro per
realizzare questa descrizione.
L’amplificatore, dal punto di vista
elettrico, è formato da tre sezioni.
1.
Amplificazione - Stadio finali.
2.
Amplificazione - Stadio pilota.
3.
Alimentazione.
Fin qui niente di nuovo, ovvio, si
tratta di uno schema classico. Configurazione Single Ended con
polarizzazione a tensione negativa in griglia e pilotaggio con
stadio a catodo comune accoppiato a trasformatore.
La configurazione è simile a quella
proposta da Andrea Ciuffoli sul suo sito ma con qualche modifica
qua e là, soprattutto nelle alimentazioni.
Ogni stadio finale è costituito da
un triodo a riscaldamento diretto di tipo 300B configurato in
Single Ended e funzionante in classe A1.
Ogni valvola è polarizzata mediante
iniezione di tensione negativa in griglia, questo metodo richiede
un alimentatore un poco più complesso, ma apporta diversi
benefici:
·
Maggiore potenza in uscita a parità di tensione di alimentazione;
·
Minore
impedenza del circuito di potenza, con conseguente maggiore
controllo della gamma bassa;
·
Suono
più definito;
·
Eliminazione della dissipazione di potenza a carico della
resistenza di polarizzazione catodica normalmente utilizzata.
L’unico inconveniente, consiste nel
fatto che occorre tarare la corrente di riposo della valvola alla
prima accensione e ricontrollarla periodicamente (tipicamente una
volta l’anno).
L’anodo della valvola finale è
collegato all’inizio dell’avvolgimento (minore capacità
parassita), mentre la fine dello stesso avvolgimento è collegata
al positivo di alimentazione.
La tensione di alimentazione è
disaccoppiata vicino ad ogni trasformatore di uscita mediante un
condensatore in polipropilene da 10uF (Audin Cap).
La fine dell'avvolgimento secondario
è il polo positivo, mentre l'inizio dell'avvolgimento secondario è
il polo negativo per il collegamento dei diffusori acustici.
Tutti i collegamenti che si
sviluppano tra alimentatori HT, trasformatori e valvole finali
sono realizzati con fili unipolari AWG-18 intrecciati. Il
materiale conduttore è rame OFC argentato e l’isolante è teflon.
Il trasformatore di uscita
utilizzato per questo progetto ha un’impedenza primaria di 3200ohm
e una resistenza in corrente continua di 50ohm. Sulla base
dell’impedenza primaria e della resistenza dc si deve cercare il
punto di lavoro ottimale per la valvola finale in modo da
conciliare una discreta potenza e valori di distorsione contenuta.
Utilizzando una valvola 300B
standard con dissipazione di 40W (in questo caso JJ electronics) e
il sopra citato trasformatore si può utilizzare una tensione di
alimentazione di circa 370 e una corrente di bias di 70mA.
In questo caso ho utilizzato una
coppia selezionata di 300B di produzione JJ (http://www.jj-electronic.com/index.php?option=com_content&task=view&id=17&Itemid=11)
Le simulazioni effettuate con
SEampCAD indicano che, con questo punto di lavoro, corrispondente
ad una tensione di xxV sull’anodo, a piena potenza si possono
ottenere 7,5 – 7,8Wrms in classe A1 con una distorsione massima di
2a armonica pari al 4.2% e di 1.1% per la 3a armonica.
Ipotizzando il normale ascolto a 2W
la distorsione è contenuta rispettivamente entro 0.4% e 0.2%.
Come dimostrato dalle simulazioni
non si possono erogare potenze mostruose, ma, chi si orienta sui
triodi DHT, punta alla qualità: pochi Watt senza fatica di ascolto
e con quella qualità che solo questi triodi possono garantire.
I capi del filamento-catodo sono
collegati a massa tramite due resistenze che permettono di creare
un punto di massa virtuale, un’ulteriore resistenza di basso
valore consente di valutare la corrente di riposo misurando la
tensione ai suoi capi. Il punto di collegamento a massa del
filamento-catodo costituisce anche il punto di connessione con la
massa del relativo alimentatore di polarizzazione negativa.
Il filamento-catodo della valvola
finale è alimentato in corrente continua con un particolare
circuito descritto più avanti.
NOTA: Invece di utilizzare
resistenze di potenza ho utilizzato più resistenze a strato
metallico (tolleranza 1%) da 1/4W poste in parallelo. Comunque si
possono anche utilizzare resistenze di potenza purché di buona
qualità.
Lavorando in classe A1 la griglia
della valvola finale non dovrebbe assorbire nessuna corrente dallo
stadio di pilotaggio, in realtà, il comportamento dei triodi 300B
varia da costruttore a costruttore e, in certi casi, si potrebbe
verificare un minimo assorbimento di corrente anche con la griglia
a potenziale ancora negativo ma prossimo a 0.
Lo stadio di pilotaggio deve quindi
garantire un elevato swing di tensione e una bassa impedenza di
uscita. Ci sono varie soluzioni possibili, tutte caratterizzate da
pro e contro, una valutazione comparata di costi, ingombri,
qualità e affidabilità, mi ha portato ad una soluzione minimale:
uno stadio di pilotaggio configurato a catodo comune e accoppiato
mediante trasformatore interstadio.
Lo stadio di pilotaggio di ogni
canale è costituito da un triodo 5842 Raytheon
accoppiato alla valvola finale mediante un trasformatore
interstadio Lundahl LL1660/10. Ogni
triodo è polarizzato in modalità automatica con resistore catodico
bypassato da un condensatore elettrolitico
audio-grade (Elna Silmic).
Il punto di lavoro scelto prevede
una tensione di alimentazione di 185V per una corrente di 20mA.
La valvola 5842 è un’equivalente
della famosa WE417A, un piccolo mostro dotato di un’elevata
transconduttanza (25000 – 27000umhos), bassa impedenza
(1600-1700ohm) ed elevato fattore di amplificazione (43).
Il trasformatore Lundahl LL1660/10 è
caratterizzato da un ottimo rapporto qualità/prezzo
,
e può essere configurato in vari modi.
In questo progetto occorre
utilizzare la configurazione “T” (vedi datasheet
http://www.lundahl.se/pdfs/datash/1660.pdf) che presenta
un’impedenza di 3500ohm sull’avvolgimento primario e consente di
far circolare una corrente massima di 20mA.
NOTA: Da non trascurare la
possibilità di espansione. Con lo stesso stadio pilota a
trasformatore è possibile pilotare anche una coppia di valvole
finali in configurazione SEP, aumentando così la potenza di uscita
(ovviamente cambiando in modo adeguato i trasformatori di uscita).
Nella configurazione “T” il
trasformatore interstadio ha un rapporto 1: 2.25 e quindi lavora
in elevazione. I rilevamenti effettuati all’oscilloscopio indicano
un guadagno medio pari a 90 volte, con il circuito secondario del
trasformatore senza carico.
L’anodo di ogni valvola 5842 è
collegato all’inizio dell’avvolgimento primario del trasformatore
interstadio, mentre la fine dell’avvolgimento è collegata al
positivo di alimentazione a 185V, così facendo la fine
dell'avvolgimento secondario deve essere riferita alla tensione
negativa di polarizzazione mentre l'inizio dell'avvolgimento
secondario deve essere collegato alla griglia della valvola
finale.
I terminali di inizio e fine
avvolgimento sono facilmente identificabili grazie al
datasheet fornito dal costruttore e
comunque basta guardare lo schema elettrico.
Ogni valvola ha la sua linea di
alimentazione disaccoppiata mediante un condensatore
elettrolitico, a sua volta bypassato da un condensatore in
polipropilene. Sul terminale negativo di questo condensatore si
effettua il collegamento tra la massa del circuito di
alimentazione a 185V e la massa dell’alimentatore di bias.
Tutti i collegamenti che si
sviluppano tra alimentatori, trasformatori e valvole sono
realizzati con fili unipolari AWG-22 intrecciati. Il materiale
conduttore è rame OFC argentato e l’isolante è teflon.
La tensione negativa di bias è
regolata mediante un trimmer, e un condensatore
audio-grade (Elna Cerafine)
collegato tra cursore e massa, elimina ogni eventuale traccia di
ripple. Il trimmer deve essere regolato
per misurare una tensione di circa 700mV ai capi della resistenza
di test su ogni valvola finale (vedi capitolo taratura).
Una particolarità dei trasformatori
Lundahl è la facilità di configurazione data dai terminali posti
su una piastrina di materiale isolante. Sfruttando questa
possibilità ho realizzato un apposito circuito stampato che, oltre
a collegare tra loro i pin per la configurazione “T”, comprende
anche i condensatori di disaccoppiamento e i componenti per la
regolazione del bias della valvola finale.
I filamenti della valvola 5842 sono
accesi in corrente alternata a 6.3V con il circuito riferito a
massa mediante un semplice partitore resistivo. Trattandosi di
triodi a riscaldamento indiretto l’alimentazione dei filamenti in
corrente alternata non dà luogo a problemi.
R101, R104:
Resistenza 220kohm – 1/4W strato metallico [Beyshlag – Holco]
R102,
R105: Resistenza 100ohm – 1W ossido di metallo
R103, R106:
Resistenza 10kohm – 1/4W strato metallico
R107, R108:
Resistenza 100ohm – 2W ossido di metallo
RV101, RV102: Trimmer
multigiri 10kohm – 1/2W cermet
R201, R202
R204, R025:
Resistenza 22ohm – 1W strato metallico [Beyshlag]
R203, R206:
Resistenza 10ohm – 1W strato metallico [Beyshlag]
C101, C105:
Condensatore elettrolitico 220uF – 50V [Elna Silmic o Black Gate]
C102, C106:
Condensatore elettrolitico 100uF – 100V [Elna Cerafine]
C103, C107:
Condensatore polipropilene 47nF – 400V [Sprague o altro]
C104, C108:
Condensatore elettrolitico 47uF – 350V
C109:
Condensatore poliestere 1uF – 63V [Wima]
C110:
Condensatore multistrato 100nF – 63V
C201, C203:
Condensatore polipropilene 10uF – 630V [Audin Cap]
C202, C204:
Condensatore multistrato 10nF – 63V
TI101, TI102:
Trasformatore interstadio Lundahl LL1660/10
TU201, TU202:
Trasformatore di uscita per stadio SE, impedenza primaria 3200ohm,
corrente massima 150mA
V101, V102: Valvola
5842
V201, V202: Valvola
300B
La tensione di alimentazione da rete
a 230Vca è fornita da una vaschetta VDE dotata di fusibile
collegata direttamente al doppio interruttore di accensione
rotativo.
Il filo di terra è invece collegato
ad un punto di massa meccanica comune.
L’avvolgimento primario del
trasformatore di alimentazione è stato realizzato lasciando il
filo smaltato lungo a sufficienza per essere collegato
direttamente all’interruttore di accensione.
Il circuito di alimentazione è
dotato di vari accorgimenti che permettono di ridurre se non di
eliminare qualsiasi tipo di disturbo. In primis il cavo di
alimentazione è dotato di un anello di ferrite per sopprimere
disturbi provenienti dalla rete, in più il comando
dell’interruttore di accensione è rinviato al pannello frontale
con un lungo perno per evitare di far circolare troppi cablaggi
con tensione di rete.
Il circuito di alimentazione è
suddiviso nelle seguenti sezioni:
·
Una
sezione per l’alta tensione delle valvole finali;
·
Una
sezione per l’alta tensione delle valvole pilota;
·
Una
sezione per la tensione di BIAS delle valvole finali;
·
Una
sezione per i filamenti delle valvole pilota;
·
Due
sezioni distinte per i filamenti di ognuna delle valvole finali.
Per ottenere le tensioni di
alimentazione necessarie occorre un trasformatore di alimentazione
con nucleo da 230VA e diversi avvolgimenti così organizzati
(valori di tensione misurati a vuoto):
·
Primario: 230V;
·
Secondario #1: 365V - 300mA;
·
Secondario #2: 180V – 100mA;
·
Secondario #3: 170V – 50mA;
·
Secondario #4: 6,6V – 1A;
·
Secondario #5: 10V – 2A;
·
Secondario #6: 10V – 2A;
·
Secondario #7: 5,5V – 3A.
Schermo
elettrostatico tra avvolgimento primario e avvolgimenti secondari.
Tutti gli
avvolgimenti secondari del trasformatore sono terminati su una
morsettiera per avere una maggior flessibilità nei collegamenti.
Dalla morsettiera del trasformatore
si dipartono tre diversi cablaggi diversificati per le alte
tensioni e le alimentazioni dei filamenti.
Ogni circuito di alimentazione è
costituito da una coppia di fili attorcigliati tra loro ed i
cablaggi seguono percorsi diversi in modo da ottimizzare il
montaggio e la manutenzione e, soprattutto ridurre le interferenze
reciproche.
I circuiti di alimentazione dei
filamenti sono organizzati in un unico fascio cablato sul fianco
sinistro del mobile per curvare poi verso il frontale. In questo
modo è possibile avere le corrette linee di alimentazione al di
sotto delle valvole e, al tempo stesso, tenere lontane le tensioni
alternate dai circuiti di segnale.
Gli avvolgimenti secondari sono
stati elencati nell’ordine con cui devono essere avvolti sul
rocchetto. Si può notare che gli ultimi avvolgimenti sono quelli
nei quali circola una corrente piuttosto elevata, questo
accorgimento è necessario per far sì che essi abbiano una corretta
dissipazione di calore.
Il secondario #1 non è a zero
centrale, come normalmente si usa negli alimentatori per
amplificatori valvolari. Dovendo realizzare 8 avvolgimenti sullo
stesso rocchetto si deve valutare attentamente la quantità di rame
necessaria, gli ingombri e le potenze in gioco.
Per questo progetto ho riutilizzato
il trasformatore prelevato da un altro amplificatore, con una
potenza totale di 230VA. Il nucleo è realizzato con lamierini a
cristalli orientati, la colonna ha una larghezza di 40mm e le due
finestre laterali sono di 20mm. Occorre considerare l’ingombro
degli avvolgimenti a bassa tensione che richiedono sì un basso
numero di spire ma filo di grosso diametro. Con questi presupposti
è stato impossibile realizzare l’avvolgimento di alta tensione a
zero centrale.
Se si vuole realizzare
l’avvolgimento di alta tensione a zero centrale si devono seguire
due strade:
1.
Utilizzare un nucleo più grosso e quindi più ingombrante.
2.
Prevedere in partenza l’impiego di due trasformatori distinti, per
esempio utilizzando un trasformatore toroidale per le
alimentazioni dei filamenti a bassa tensione. Anche questa
soluzione comunque risulta piuttosto ingombrante.
In un documento a parte sono
riportati i dati completi del trasformatore di alimentazione.
La resistenza degli avvolgimenti
dipende in modo inverso dal diametro e in modo diretto dalla
lunghezza del filo utilizzato, quindi gli avvolgimenti ad alta
tensione avranno un valore di resistenza più alto rispetto a
quelli in bassa tensione.
Non si deve dimenticare che, a
carico, gli avvolgimenti sono percorsi da una certa corrente e
quindi la loro resistenza provoca una caduta di tensione che
riduce la tensione disponibile in uscita.
Il comodissimo tool di simulazione
PSDU del sito
www.duncanamps.com permette di calcolare in modo abbastanza
preciso la tensione alternata a vuoto che occorre applicare per
ottenere il valore desiderato sul carico. Occorre comunque
considerare che, soprattutto con i raddrizzatori a valvola, esiste
comunque un margine di errore dovuto al comportamento reale dei
tubi.
Con un singolo avvolgimento a 365V
l’alimentatore di alta tensione deve essere realizzato con un
raddrizzatore a ponte. La soluzione più veloce è anche la più
semplice ed economica, quattro robusti diodi BY255 e via.
I triodi a riscaldamento diretto,
specialmente in configurazione Single Ended,
risentono parecchio dei rumori di commutazione dei diodi a stato
solido e si comportano meglio se alimentati con raddrizzatori a
valvole.
Implementare un raddrizzatore a
ponte con diodi a vuoto è possibile ma non banale. Per il ramo
positivo non ci sono problemi in quanto i catodi sono normalmente
connessi assieme, sul ramo negativo invece occorre avere i catodi
separati. Esistono valvole che contengono diodi separati, ma sono
veramente difficili da reperire.
La soluzione che mette d’accordo
ogni esigenza consiste nel realizzare un ponte ibrido sulla base
di quanto sperimentato da Fulvio Chiappetta e illustrato sulle
pagine di Costruire Hi-Fi.
Il tutto si risolve con una valvola
raddrizzatrice per il ramo positivo e due diodi al silicio BY255
per il ramo negativo. Le caratteristiche del circuito sono
determinate in prevalenza dai diodi a vuoto e l’influenza dei
diodi al silicio è veramente ridotta.
L’alta tensione a 365V è applicata
alla valvola raddrizzatrice mediante una coppia di fili di alta
qualità (Van Den Hul CS-16).
La valvola raddrizzatrice è una 5U4G
(Golden Dragon) a riscaldamento diretto con filamento-catodo
alimentato in corrente alternata a 5V (avvolgimento #7). La
corrente per l’accensione del filamento è piuttosto elevata e
quindi si utilizza una coppia di fili unipolari antifiamma con
sezione 1.5mmq.
Il primo condensatore di filtro è di
valore basso (30uF) per non caricare eccessivamente gli anodi
della valvola (valore massimo tollerato 40uF), si tratta di un
ottimo componente assiale di produzione JJ. Per abbattere
drasticamente il ripple, il primo
condensatore di filtro, è seguito da un doppio filtro LC con
valori di capacità crescente.
La prima cella LC è formata da
un’induttanza da 10H e una capacità di 64uF (ottenuta utilizzando
in parallelo le due sezioni di un condensatore JJ da 32+32uF).
La seconda cella LC è formata da
un’induttanza da 10H e una capacità di 165uF ottenuta collegando
in serie due condensatori veloci da 330uF, da notare la presenza
delle resistenze di bilanciamento che funzionano anche da
resistori di scarica. Questa ultima capacità di filtro è
bypassata da un condensatore in
polipropilene da 100nF.
Il valore di capacità dell’ultimo
condensatore può sembrare basso, ma è stato calcolato in modo da
garantire un’adeguata riserva di energia per i picchi di potenza
e, al tempo stesso, garantire un buon “respiro” al segnale audio
(vedi capitolo “Prova di ascolto”).
La tensione disponibile in uscita
risulta di circa 370V per un assorbimento di 140mA.
Come già visto per gli avvolgimenti
del trasformatore, occorre considerare attentamente le resistenze
in corrente continua proprie degli induttori, al fine di valutare
la variazione di tensione da vuoto a carico; nuovamente il
tool PSUD è stato di grande aiuto.
In questo caso ho utilizzato due
induttori diversi, uno di recupero e un Megahertz L10S, entrambi
da 10H ma con diversi valori di resistenza DC (rispettivamente
116ohm e 73ohm).
Utilizzando altri tipi di induttori
con valori diversi di resistenza DC è necessario rivedere il
valore della tensione alternata a vuoto sull’avvolgimento #1.
Un’ultima nota riguarda il
collegamento delle masse, mancando la presa centrale
sull’avvolgimento AT, la massa ha origine sugli anodi dei diodi a
stato solido e quindi sul negativo del primo condensatore di
filtro.
Il punto comune di massa (star-point)
non deve comunque essere questo, in quanto, verso il polo negativo
del primo condensatore di filtro si richiudono tutte le correnti
comprese quelle di rumore. Il collegamento di massa comune deve
essere realizzato sul polo negativo dell’ultimo condensatore di
filtro.
Le masse di tutti i condensatori di
filtro sono collegate mediante un filo unipolare di alta qualità (Van
Den Hul CS-12).
Dall’ultima capacità di filtro si
diramano quindi due linee di alimentazione separate per i due
stadi finali. Ogni linea è costituita da una coppia di fili
unipolari AWG-18 in rame OFC argentato ed isolati in teflon.
Sempre dall’ultima capacità di
filtro si dirama il collegamento alla massa metallica del telaio
che, non avviene in modo diretto, bensì mediante l’interposizione
di un filtro RC. Il filtro consente di avere un accoppiamento
dinamico ed evita fastidiosi loop forieri di ronzio.
A valle del filtro si diramano poi
diverse linee di collegamento, rispettivamente a:
·
Terra
di alimentazione;
·
Schermo elettrostatico del trasformatore;
·
Massa
metallica del telaio.
Il secondario #2 del trasformatore
fornisce una tensione di 180V che alimenta un particolare
alimentatore a stato solido. Il collegamento con la basetta
dell’alimentatore è realizzato mediante fili unipolari di alta
qualità (Van Den Hul CS-16).
Due reti RC, posizionate prima e
dopo il raddrizzatore, simulano l’impedenza e il comportamento di
una valvola raddrizzatrice EZ81.
Il ponte raddrizzatore è formato da
diodi veloci UF4007, la tensione raddrizzata è quindi livellata da
un condensatore a bassa ESR. In questo caso, lavorando con
raddrizzatori a stato solido, il valore del condensatore di
livellamento a 330uF non rappresenta un problema.
In questo alimentatore il filtraggio
è di tipo attivo ed affidato ad un regolatore serie con Mosfet.
Il Mosfet, grazie al suo principio
di funzionamento, consente di avere una tensione di uscita
alquanto “pulita”, molto simile a quella fornita da una batteria.
Il regolatore non ha alcuna
retroazione e si basa semplicemente sulla tensione di riferimento
fornita da una serie di diodi zener polarizzati con un generatore
di corrente costante.
In serie al mosfet di regolazione ci
sono due resistori con lo scopo di separare le linee di
alimentazione per i due canali e, al tempo stesso, ridurre la
tensione al valore corretto di 185V. Senza contare il benefico
effetto di filtraggio del rumore, ottenuto assieme ai condensatori
di disaccoppiamento posti vicino ai trasformatori interstadio.
In uscita dal circuito si hanno
quindi due coppie di conduttori attorcigliati tra loro e
costituite da fili unipolari AWG-22 in rame OFC argentato ed
isolato in teflon. Ogni coppia si collega poi all’avvolgimento
primario del trasformatore interstadio.
Per fare le cose veramente raffinate
bisognerebbe utilizzare un alimentatore con diodo a vuoto anche
per la tensione negativa di griglia. Questa soluzione comporta una
tensione alternata maggiorata per compensare la maggior caduta di
tensione e l’adozione di un ulteriore avvolgimento secondario per
l’alimentazione dei filamenti della valvola raddrizzatrice, quindi
un aumento di potenza del trasformatore di alimentazione, un
maggiore ingombro globale dovuto alla necessità di filtri LC e,
ovviamente, un maggiore costo.
Occorre inoltre considerare che, al
fine di salvaguardare la durata dei triodi finali, la tensione di
polarizzazione della griglia deve sempre essere applicata prima
della tensione anodica, diversamente si avrebbe un transitorio
che, a lungo andare, potrebbe compromettere la durata delle
valvole. Se si adotta questa soluzione è buona regola inserire un
circuito di ritardo che inserisce la tensione anodica solo, quando
le griglie delle valvole finali sono polarizzate.
Per evitare troppe complicazioni ho
preferito utilizzare un normale alimentatore a stato solido con
filtri RC per simulare il comportamento di una valvola EZ81.
La tensione di alimentazione a 170V
(avvolgimento #3), mediante una coppia di fili Van Den Hul CS-16,
alimenta un ponte raddrizzatore realizzato con diodi UF4007 e il
già citato filtro, quindi segue un primo condensatore di
livellamento. A valle del suddetto condensatore ci sono due filtri
RC separati, uno per canale. I valori dei condensatori (100uF)
sono più che abbondanti rispetto alla bassissima corrente
richiesta a questo alimentatore e quindi assicurano un adeguato
abbattimento del ripple.
In uscita dal circuito si hanno
quindi due coppie di conduttori attorcigliati tra loro e
costituite da fili unipolari AWG-22 in rame OFC argentato ed
isolato in teflon. Ogni coppia si collega poi all’avvolgimento
secondario del trasformatore interstadio.
Come già citato nella descrizione
degli stadi pilota, le valvole 5842 hanno i filamenti accesi in
corrente alternata. La tensione di 6.3V è fornita
dall’avvolgimento #4 e addotta alle valvole mediante una coppia di
fili unipolari da 1mmq.
La stessa tensione di 6.3V è
utilizzata per accendere un led a
frontale.
Normalmente, per ragioni di
semplicità ed economia, i filamenti dei triodi DHT sono alimentati
in corrente alternata ma, siccome Il filamento svolge funzioni di
catodo, questa soluzione può introdurre disturbi a 50Hz sul
segnale audio. Normalmente si utilizza un potenziometro a filo con
cui bilanciare le sezioni del filamento per ridurre l’ampiezza
della frequenza fondamentale a 50Hz, ma, purtroppo, rimangono le
componenti di distorsione armonica. Occorre inoltre considerare
che l’alimentazione dei filamenti in corrente alternata aumenta la
distorsione di intermodulazione.
Alimentando i filamenti in corrente
continua non si ha nessuna modulazione di corrente anodica, ma, si
può avere uno sbilanciamento delle correnti all’interno del catodo
in quanto esso deve essere visto come un insieme di più elementi
non lineari.
Quindi, alimentare il filamento di
un triodo DHT in corrente continua non è così semplice come si
potrebbe pensare, in quanto la corrente ad audio frequenza si
richiude parzialmente attraverso la bassa impedenza
dell’alimentatore.
Se si utilizza invece un generatore
di corrente costante con impedenza maggiore rispetto a quella del
filamento (per una 300B, tipicamente 4ohm) la corrente ad
audiofrequenza non si richiude sull’alimentatore, ma si ha una
variazione sulla tensione di alimentazione del filamento stesso.
La soluzione migliore consiste
quindi nell’alimentare i filamenti con un generatore che eroga una
corrente controllata automaticamente per mantenere la tensione
nominale ai capi del filamento; nel caso del triodo 300B il valore
è di 5V.
Questo tipo di alimentazione
consente l’abbattimento delle componenti in corrente alternata di
circa 60dB e permette quindi di avere un suono più pulito e una
miglior scena.
Occorre inoltre considerare che, a
freddo, il filamento è quasi un corto-circuito che provoca
un’elevata corrente di spunto. Il generatore di corrente
controllato permette un’accensione lenta in modo che le valvole
finali vadano in temperatura con un assorbimento controllato; in
questo modo si ha anche il benefico effetto di aumentare la durata
della valvola.
Quanto sopra riportato è il
riassunto di un interessante articolo di Guido Tent. (http://www.tentlabs.com/Products/Tubeamp/Tubefilament/assets/Heatingmethods.pdf).
Sulla base dei principi sopra
esposti, Tentlabs produce un ottimo (e costoso) alimentatore per
filamenti
http://www.tentlabs.com/Products/Tubeamp/Tubefilament/index.html.
Come valida alternativa più
economica si può utilizzare la soluzione VCCS prodotta da Machmat
(http://www.machmat.com/sales/kits/index.htm).
Sul sito indicato sono disponibili tutte le istruzioni necessarie
sia per l’acquisto che per il montaggio.
Machmat offre due versioni, una che
comprende il solo regolatore VCCS senza raddrizzatore e
condensatori di livellamento. La versione completa comprende
invece regolatore VCCS, raddrizzatore e condensatori.
Occorre necessariamente un
alimentatore completo per ogni valvola finale (Raddrizzatore,
condensatori e regolatore VCCS), a partire dagli avvolgimenti
secondari del trasformatore.
Nel mio caso ho acquistato due
regolatori VCCS e ho provveduto ad integrarli su due circuiti
stampati progettati ad-hoc con il gruppo raddrizzatore-filtro.
Ogni circuito regolatore è
alimentato mediante una coppia di fili unipolari di diametro
1.5mmq attorcigliati tra loro.
La tensione alternata di 10V è
raddrizzata mediante un ponte di diodi schottky, livellata e
filtrata da un filtro CRC per un totale di 18800uF, in questo modo
si ottiene una tensione sufficientemente pulita per alimentare il
regolatore VCCS.
Ogni regolatore deve essere tarato
in modo da mantenere 5V costanti ai capi dei filamenti delle
valvole 300B, per questo scopo il circuito VCCS è dotato di un
trimmer di regolazione.
Occorre effettuare una prima
taratura utilizzando come carico un resistore da 4,7ohm e potenza
di 10W. La regolazione definitiva si effettua poi alimentando i
filamenti delle valvole (vedi capitolo “collaudo e taratura”).
Gli alimentatori dei filamenti sono
posti sotto gli stadi finali e, al fine di permettere una
regolazione più agevole, i trimmer sono posizionati vicino agli
zoccoli delle valvole.
Gli elementi regolatori principali
degli alimentatori dissipano una discreta potenza, quindi sono
montati a contatto con il fondo metallico dell’amplificatore.
Utilizzando i componenti forniti nel kit VCCS non occorre nessun
kit di isolamento in quanto hanno l’aletta di fissaggio di tipo
plastico, comunque non guasta utilizzare un poco di pasta al
silicone per migliorare il contatto termico.
NOTE: Negli schemi elettrici
ho indicato solamente componenti e valori relativi a raddrizzatore
e filtro, per quanto riguarda i regolatori VCCS non posso
pubblicarne lo schema e fornire valori dei componenti in quanto
non permesso da Machmat.
R1: Resistenza
470kohm – 1/4W
R2: Resistenza
220ohm – 1/4W
R301: Resistenza
47kohm – 2W a carbone
R302, R303,
R304, R305: Resistenza 39ohm –
2W a carbone
R306, R309: Resistenza 5kohm –
1W strato metallico (10kohm//10kohm)
R401, R402: Resistenza 150kohm
– 2W antifiamma
R403, R408: Resistenza 47kohm –
2W a carbone
R404, R405,
R406, R407: Resistenza 39ohm –
2W a carbone
R409: Resistenza
100ohm – 2W ossido di metallo
R410: Resistenza
4.7kohm – 1/4W strato metallico [Beyshlag]
R411: Resistenza
220ohm – 1/4W strato metallico [Beyshlag]
R412: Resistenza
15kohm – 1/4W strato metallico [Beyshlag]
R413, R414,
R415, R416: Resistenza 1.5kohm
– 1/2W strato metallico
R501, R601: Resistenza 2.2ohm –
5W a filo
C1: Condensatore
poliestere 100nF classe X2
C2: Condensatore
poliestere 1uF – 400V
C301: Condensatore
elettrolitico 30uF – 500V [JJ Serie ANH]
C302, C303,
C304, C305: Condensatore
polipropilene 10nF – 400V [Wima]
C306, C307,
C308: Condensatore
elettrolitico 100uF – 250V [Elna]
C309, C310: Condensatore
polipropilene 100nF – 160V [Wima]
C401: Condensatore
elettrolitico 32+32uF – 500V [JJ Serie TC529]
C402, C403: Condensatore
elettrolitico 330uF – 400V Low ESR [Nippon]
C404: Condensatore
100nF – 630V polipropilene
C405, C406,
C407, C408: Condensatore
polipropilene 10nF – 400V [Wima]
C409: Condensatore
elettrolitico 330uF – 400V Low ESR [Nippon]
C410, C411: Condensatore
poliestere 10nF – 400V [Wima]
C412: Condensatore
elettrolitico 22uF – 400V [Elna]
C413: Condensatore
poliestere 100nF – 250V [Wima]
C501, C502
C503, C504: Condensatore
elettrolitico 4700uF – 25V [Elna]
C601, C062,
C603, C604: Condensatore
elettrolitico 4700uF – 25V [Elna]
TF1: Trasformatore
di alimentazione 230VA, vedi testo
L301, L401: Induttanza 10H –
300mA
V301: Valvola
raddrizzatrice 5U4G
D1: Diodo 1N4148
DL1: Led blu 3mm
D301, D302: Diodo BY255
B301: Ponte
raddrizzatore 4xUF4007
B401: Ponte
raddrizzatore 4xUF4007
B501, B601: Ponte raddrizzatore
4x1N5822
D401, D402,
D403:
Diodo 1N4148
D404, D405
Diodo 1N4007
DZ401:
Diodo zener 1N5388B (200V – 5W)
Q401: Transistor
MPSA-92
Q402: Mosfet IRF840
con dissipatore
VCCS: Due kit di
alimentazione a corrente costante controllata [Machmat]
L’amplificatore è alloggiato in un
mobile realizzato in struttura mista legno – alluminio. Lo chassis
ha una particolare struttura a gradino, volutamente progettata per
“nascondere” tutti i componenti con profilo più alto.
Nella parte anteriore sono montate
tutte le valvole a vista con i relativi componenti cablati su
basette di circuito stampato collocate nella parte sottostante.
Rimuovendo le valvole dai loro zoccoli si può smontare il pannello
e accedere ai circuiti sottostanti, allo stesso modo è possibile
rimuovere il pannello superiore per accedere ai circuiti di
alimentazione ed ai trasformatori.
Ho studiato la configurazione in
modo da poter effettuare qualsiasi taratura senza dover rovesciare
il telaio.
Di seguito sono descritte le varie
parti dell’amplificatore.
1.
Pannello superiore A
Il pannello superiore A è cieco e
realizzato in alluminio verniciato nero anodizzato. Rimuovendo
questo pannello si accede alla sezione di alimentazione e alla
sezione relativa ai trasformatori audio.
2.
Pannello valvole
Questo pannello è forato per
consentire il passaggio delle valvole e realizzato in alluminio
verniciato nero anodizzato.
Gli zoccoli sono tutti montati su
basette di circuito stampato fissate internamente, in questo modo
si migliora sia l’estetica che le operazioni di manutenzione.
3.
Cornice
esterna
La
cornice esterna è formata da listelli di mogano incollati tra loro
con incastri a 45° su quattro lati. La finitura è stata
effettuata con vernice turapori alla nitro, quindi
verniciatura a tampone e lucidatura a cera.
4.
Cornice
interna
La cornice interna è formata da vari listelli di legno duro
incollati e avvitati. Questi listelli hanno diversi scopi:
·
Fornire appoggio per la cornice esterna;
·
Consentire il fissaggio dei pannelli di alluminio;
·
Consentire il fissaggio dei circuiti stampati.
5.
Ingresso Rete
L’ingresso rete è costituito da una
vaschetta VDE con portafusibile integrato. A ridosso della
vaschetta, è montata una squadretta che supporta il commutatore
rotativo di accensione e il condensatore antidisturbi X2. Il perno
di azionamento del commutatore è prolungato fino al pannello
frontale.
6.
Assieme alimentazione
L’assieme è montato su una lastra di
alluminio spessa 2mm e comprende tutti i componenti
elettromeccanici.
Trasformatori ed induttanze sono
fissati mediante interposizione di gomma per smorzare le
vibrazioni. I condensatori di filtro sono montati mediante
fascette avvitate alla piastra di fondo.
La piastra è dotata di piedoni di
appoggio posizionati sotto il punto centrale dei componenti più
pesanti (TA ed induttanze).
Nella parte posteriore della piastra
è montato un profilato ad L che supporta la vaschetta di
alimentazione VDE.
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