Autocostruzione       

Maurizio Daniele e il suo 300B

Versione 2

 

 

 Di cosa si tratta

Finale 300B single ended

Chi lo ha costruito

Maurizio Daniele    Maurizio.daniele@ericsson.com

Caratteristiche particolari

Spiegato benissimo

 

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      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

1         Premessa

 

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.

 

1.1       Amplificazione – Stadi finali

 

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.

1.2       Amplificazione – Stadio pilota

 

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 [1], 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.

1.2.1      Elenco componenti stadio di amplificazione (due canali)

 

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

 

1.3       Alimentazione

 

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.

1.3.1      Note sul trasformatore

 

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.

 

1.3.2      Alimentazione valvole finali

 

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.

 

1.3.3      Alimentazione valvole pilota

 

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.

1.3.4      Alimentazione bias

 

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.

1.3.5      Alimentazione filamenti valvole pilota

 

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.

1.3.6      Alimentazione filamenti valvole finali

 

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.

 

1.3.7      Elenco componenti Alimentatori

 

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]

1.4       Costruzione

 

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.

 

[1] Lundahl non vende direttamente, ma si affida a distributori autorizzati (http://www.lundahl.se/distribu.html). Il distributore Italiano pratica prezzi assolutamente inaccettabili in confronto a quelli di altri distributori europei (quasi il doppio, IVA esclusa). Nel mio caso ho acquistato i trasformatori dal distributore autorizzato per il Belgio ed ho risparmiato un bel po’ di Euro (http://www.diyparadiso.com/price/transfo.htm).

 

 

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