
L'amico Diego che ha già costruito
un tweeter particolare che trovate sopra , ci manda una sua idea
, molto interessante e sopra trovate anche l'articolo su
come usare i toroidali come trasformatori di uscita.
Il MAD
Sugli amplificatore a valvole è
stato già detto molto, forse anche troppo, ma alla fine, non si
esce mai dalle solite proposte che ricalcano schemi classici,
affermati, conosciuti, ma rispetto ai quali si può fare (modestia
a parte) molto meglio …
…
senza voler insegnare niente a nessuno, questo circuito è un bell’esempio
di come sia possibile, superando i luoghi comuni, realizzare
un’amplificazione a tubi di buona potenza e ottima resa musicale,
utilizzando soltanto materiali di commercio.
Inizio da qualche dato numerico per dare un’idea dei risultati ():
ü
Potenza di uscita di 6W
ü
Distorsione armonica inferiore
allo 0,5% (è un dato ricavato per via teorica, ma non dovrebbe
discostarsi molto dalla realtà, ad ogni modo siamo molto lontani
dai risultati tradizionali)
ü
Fattore di smorzamento superiore a
25 … non vi dice niente? Giusto, ma pensate che, tradotto,
significa un’impedenza di uscita 25 volte inferiore al carico
collegato in uscita. E’ una delle caratteristiche necessarie per
avere una gamma bassa profonda ed articolata, e per un buon
realismo dei pienoni orchestrali (che in caso di impedenze di
uscita elevate vengono appiattiti e diventa quasi impossibile
riconoscere i singoli strumenti)
ü
Banda passante a 2W erogati di
35Hz – 23kHz
ü
Rumore in uscita con ingresso
chiuso in corto: immisurabile (almeno, io con un oscilloscopio con
sensibilità massima di 5mV/div, non riesco a tirare fuori un
valore utile)
ü
Anelli di reazione: NESSUNO
L’idea del
progetto
Prima di passare allo schema elettrico, è necessario vedere in
cosa consiste l’originalità del circuito.
Durante tutta la trattazione mi riferirò alle caratteristiche del
triodo 2A3 visto che è poi quello effettivamente impiegato ().
Tradizionalmente le configurazioni impiegate sono le seguenti …

Si
nota che il tubo lavora direttamente sul carico offerto dal
trasformatore di uscita ().
Visto che le difficoltà di realizzazione di un buon trasformatore
(tenuto conto che il primario è sottoposto alla corrente continua
di polarizzazione del tubo) crescono esponenzialmente con il
rapporto di trasformazione, si cerca di ottenere il miglior
risultato possibile compatibilmente con un’impedenza primaria più
bassa possibile. Per questo solitamente una 2A3 è impiegata con un
carico dinamico di 2500 - 3000W.
Vediamo come si comporta il tubo, utilizziamo le caratteristiche
anodiche su cui ho tracciato la retta di carico per 2500W
(con il punto di riposo consigliato dalla FIVRE ()
in un data sheet d’epoca)

Si vede che se è vero che il punto di riposo si
trova in una regione molto lineare (perché le curve sono tutte
piuttosto rettilinee e equispaziate), dinamicamente si va ad
interessare la regione ad alta tensione e bassa corrente. E’ qui
che si hanno i maggiori problemi, infatti le curve non sono più
equispaziate, per cui (è un discorso molto qualitativo, ma
consente di farsi una buona idea della situazione con risultati
abbastanza vicini alla realtà) lo stadio perde la sua linearità e
viene introdotta una distorsione piuttosto alta. Infatti, la
massima tensione erogabile è di 130Vpicco (equivalenti a 3.5W su
2500W)
con una distorsione che (calcolata per via grafica) supera il 10%.
Proviamo a vedere cosa succede usando un carico
molto più elevato. Tracciando la retta di carico per 25kW,
con lo stesso punto di riposo di prima, si ha …

Si vede immediatamente che il punto di lavoro ora
si muove nella regione di massima linearità. Infatti il tubo ora
eroga 150Vpicco (che su 2500W
corrispondono a 4.6W) con una distorsione che per via grafica non
è apprezzabile: morale si sta sfruttando al meglio la grande
linearità di cui un triodo è capace (e che ne giustifica
l’impiego). Notare che è possibile spingersi in griglia positiva
in modo da aumentare ulteriormente la potenza erogata: è quello
che viene fatto nel MAD.
Il
problema ora si è spostato: abbiamo visto come si può sfruttare al
meglio un tubo, però non è possibile costruire un trasformatore di
uscita con un’impedenza primaria così elevata.
Allora che cosa si può fare oggi? Semplice, pensiamo che oggi la
tecnologia ci mette a disposizione anche i dispositivi a
semiconduttore … occorre solo liberarsi dai pregiudizi e dai
luoghi comuni e pensare un attimo ai risultati che l’idea
dell’inseguitore ci ha fornito su HybridOne.
In
questo modo si può pensare di costruire uno stadio adattatore di
impedenza a stato solido, in modo da usare il tubo solo come
amplificatore di tensione (cosa che riesce a fare egregiamente).
Schema
elettrico: l’amplificatore
Per
non ricadere in HybridOne, volevo che il tubo fosse in serie alla
maglia di uscita, per questo ho disegnato il seguente schema
elettrico.

Ref |
Descrizione |
R1 |
Resistenza 100kW
1/4W |
R2 |
Resistenza 680W
1W |
R3 |
Resistenza 4700W
1W |
R4 |
Resistenza 680W
1W |
R5 |
Resistenza 100kW
1/4W |
R6 |
Resistenza 47kW
1W |
R7 |
Resistenza 47kW
2W |
R9 |
Resistenza 47kW
2W |
R10 |
Resistenza 220kW
1/4W |
R11 |
Resistenza 47W
2W |
R12 |
Resistenza 47W
2W |
R13 |
Resistenza 10W
2W |
C1 |
Condensatore poliestere 1mF
|
C2 |
Condensatore poliestere 2mF
400V |
C3 |
Condensatore elettrolitico 10mF
350V |
C4 |
Condensatore poliestere 1mF |
C5 |
Condensatore polipropilene 10mF
400V |
DZ1 |
Zener 15V 1W |
V1 |
6SN7 (vedi testo) |
V2 |
6SN7 (vedi testo) |
V3 |
2A3 |
MFT1 |
IRF820 (vedi testo) |
T1 |
Trasformatore di uscita (vedi testo)
Pri: 2500W;
Sec:4/8W |
M1 |
Strumentino 100mA |
Partiamo dallo stadio di uscita. E’ composto da V3 e dal mos MFT1,
collegati a SRPP().
Il mosfet funziona come adattatore di impedenza,
non solo nei confronti del tubo, ma anche verso il trasformatore
di uscita che infatti viene pilotato con una resistenza
equivalente di circa 70W. Questo porta i seguenti vantaggi:
ü
Il fattore di smorzamento
dell’amplificatore viene ad essere molto elevato (superiore a 25).
ü
Il trasformatore di uscita non è
percorso dalla corrente continua, quindi è possibile usare anche
nuclei toroidali.
Infine, la polarizzazione: generalmente si ricava la tensione
negativa di griglia per mezzo di una resistenza sul catodo, però è
necessario un aumento della tensione anodica. Questo crea dei
problemi se si vogliono usare condensatori facilmente reperibili
in commercio, allora ho scelto la polarizzazione di tipo fisso: si
tratta di fornire la tensione di griglia per mezzo di un opportuno
alimentatore e di controllare (con lo strumentino M1) che la
corrente a riposo stia in un intorno di 70mA. Notare che il mos
dissipa circa 14W (come il tubo finale), quindi dissipatelo
convenientemente (sempre senza esagerare). Un’ultima
considerazione … ho consigliato il IRF820 (Idmax=2A), se possibile
non sostituitelo con il IRF840 (Idmax=10A): infatti stiamo
lavorando con 70mA, e il IRF820 garantisce una transconduttanza un
po’ più alta.
Questo stadio riesce ad erogare 6W, però si deve spingere la
griglia di V3 a tensioni positive. Il problema è che, quando la
griglia di un tubo diventa positiva rispetto al catodo, inizia ad
assorbire corrente, quindi rappresenta, per il circuito a monte,
un carico fortemente variabile. Per questo è necessario un pilota
con impedenza di uscita molto bassa. Allora è quasi forzato
ricorrere ad un altro SRPP. E’ realizzato con le sezioni di due
6SN7 ();
il punto di riposo è piuttosto spinto, ma pur sempre entro i
limiti massimi. Notare che in questo caso il SRPP deve essere
costruito con le sezioni di due tubi diversi. Nel senso che si
devono prendere due 6SN7 ed usarne una esclusivamente per i triodi
“alti” del SRPP, mentre l’altra per i triodi “bassi”: non dobbiamo
dimenticare che il filamento è sì isolato dal catodo, ma
l’isolamento è garantito fino ad una tensione massima che non è
ovviamente superabile. Allora è necessario che il filamento dei
triodi “alti” venga riferito ad un potenziale all’incirca pari
alla metà della tensione anodica, e questo è possibile solamente
usando due tubi diversi.
Il
risultato è una sensibilità di 2Vrms per 6Wrms di uscita.
Per finire un consiglio: il C5 ha una grande
influenza sul risultato finale. Io ho usato dei condensatori in
polipropilene di qualità molto elevata, ma è possibile usare anche
elettrolitici veloci (usati in alimentatori switching), magari di
capacità un po’ più alta (diciamo sui 47mF).
Sconsiglio vivamente soluzioni più semplici come i rifasatori per
motori: in questa posizione danno un suono piuttosto moscio e
spento.
L’alimentatore
di alta tensione e dei filamenti
Infine vediamo l’alimentatore. Lo schema è disegnato per un solo
canale

Ref |
Descrizione |
R14 |
Resistenza 47kW
2W |
R15 |
Resistenza 47kW
2W |
R16 |
Resistenza 47kW
2W |
R17 |
Resistenza 47kW
2W |
R18 |
Resistenza 2.7W
1W |
R19 |
Resistenza 1kW
1/4W |
R20 |
Trimmer 1kW
|
R21 |
Resistenza 1kW
1/4W |
R22 |
Trimmer 1kW
|
C6 |
Condensatore 16mF
600V (vedi testo) |
C7 |
Condensatore elettrolitico 470mF
350V |
C8 |
Condensatore elettrolitico 470mF
350V |
C9 |
Condensatore elettrolitico 470mF
350V |
C10 |
Condensatore elettrolitico 470mF
350V |
C11 |
Condensatore elettrolitico 4700mF
25V |
C12 |
Condensatore elettrolitico 1000mF
25V |
B1 |
Ponte raddrizzatore 5A |
B2 |
Ponte raddrizzatore 1A |
TR1 |
TIP34 |
U1 |
LM317 |
U2 |
7806 |
V4 |
GZ34 |
F1 |
Fusibile rapido 100mA |
F2 |
Fusibile ritardato 4A |
F3 |
Fusibile ritardato 1A |
F4 |
Fusibile ritardato 2A |
L1 |
Induttore 10H 200mA |
L2 |
Induttore 10H 100mA |
Notare che l’alta tensione è ricavata mediante dei raddrizzatori a
vuoto. Perché questo? Semplice, i diodi a vuoto hanno una
resistenza equivalente più alta dei normali diodi allo stato
solido, quindi il passaggio dall’interdizione alla conduzione è
molto più “dolce”, i rumori di commutazione sono minori e in molti
sostengono che questo collabori ad una maggiore “pulizia” del
suono.
Usando diodi a vuoto, però, è necessario che i
primi condensatori di filtro siano abbastanza piccoli (per i GZ34
viene stabilito un valore massimo di 60mF)
per evitare che le correnti di picco raggiungano valori tali da
uccidere il tubo in breve tempo. Per questo io ho usato dei
condensatori in polipropilene da 16mF
630V, usati per rifasare i motori da lavatrice: hanno il vantaggio
di costare veramente un’inezia e di essere molto affidabili,
oltretutto in questo punto non incidono assolutamente sul
risultato sonoro.
Sulle capacità a valle degli induttori c’è molta
più libertà. Io ho usato valori per complessivi 220mF,
sicuramente aumentandoli un po’ si può ottenere un maggior impatto
in gamma bassa, però non conviene esagerare (tenete presente che i
220mF
caricati a 400V immagazzinano un’energia di quasi 18J, pari a
quella assorbita da un comune led tenuto acceso per 10 minuti).
Sono stati usato elettrolitici in serie perché componenti con
tensione di lavoro superiore ai 400V sono di difficile
reperibilità. Le R14, R15 e R16, R17 servono per distribuire
equamente la tensione sui condensatori e per scaricarli
velocemente.
I
filamenti … sono tutti alimentati in continua. La scelta è quasi
obbligata per i 2A3, essendo triodi a riscaldamento diretto,
checchè ne dicano in molti, il rumore indotto dall’alimentazione
in alternata è udibile (e noioso). Per i 6SN7, invece, non sarebbe
proprio necessario, però, già che ci siamo, non è poi così
difficile fare un alimentatorino ad hoc. In entrambi i casi è
comodo poter regolare finemente la tensione ()
per eliminare le cadute dei collegamenti, soprattutto considerando
che la 2A3 assorbe la bellezza di 2,5A. Attenzione:
l’alimentazione di filamento della 2A3 NON deve essere riferita a
massa, infatti il filamento funziona anche da catodo (prelevato
dal punto comune di R11 e R12).
Come
già detto il SRPP di ingresso deve essere realizzato usando un
6SN7 esclusivamente come tubo “alto” ed un altro 6SN7
esclusivamente come tubo “basso”, per poter meglio distribuire le
tensioni catodo – filamento. Per il tubo “alto” l’alimentazione di
filamento deve essere riferita a metà anodica (vedi il punto “Rif”
ricavato con un partitore), mentre per il tubo “basso” deve essere
riferita a massa.
L’alimentatore
delle griglie
Infine, il
negativo di griglia è ricavato con un semplice raddrizzatore
(moltiplicatore per usare un trasformatore di commercio) ed un
filtro piuttosto energico, seguiti da un potenziometro

Ref |
Descrizione |
R23 |
Resistenza 1kW
2W |
R24 |
Resistenza 1kW
2W |
R25 |
Potenziometro 22kW
2W |
R26 |
Potenziometro 22kW
2W |
C13 |
Condensatore elettrolitico 100mF
100V |
C14 |
Condensatore elettrolitico 100mF
100V |
C15 |
Condensatore elettrolitico 220mF
200V |
C16 |
Condensatore elettrolitico 220mF
200V |
D1 |
1N4007 |
D2 |
1N4007 |
T3 |
Trasformatore 6VA
Pri: 220V; Sec: 36V |
L’unico trasformatore che è necessario fare avvolgere è quello
dell’alta tensione (a meno di non riuscire a trovare qualcosa di
surplus o per applicazioni industriali).
Mi
raccomando, non togliete assolutamente i (numerosi) fusibili. Non
dimenticate che lavoriamo con tensioni molto alte, quindi la
sicurezza non è mai troppa. Il fusibile non è presente
sull’alimentatore delle griglie: se infatti viene a mancare la
tensione di griglia è molto probabile che si distruggano i tubi
finali. Allora conviene, piuttosto, montare un fusibile in serie
alla rete 220V (a monte quindi di T3 e T2) e usare per F1 dei
componenti rapidi.
Il trasformatore
di uscita
Qui c’è una grande libertà di scelta. Tenete
presente che è il componente più importante (o quasi) perché
condiziona fortemente i risultati. Potete usare sia i numerosi
trasformatori che si trovano presso i negozi specializzati di
audio, oppure potete fare da soli. Dato per scontato che i
trasformatori di qualità veramente alta costano una fortuna e
appurato (esperienza personale) che quelli economici fanno pena,
ho provato altre strade … in preda a follia mi sono avvolto
personalmente una coppia di trasformatori che mi hanno dato buoni
risultati (le misure si riferiscono proprio al prototipo
equipaggiato di questi trasformatori), a chi ne fosse interessato
posso fornire tutti i piani di costruzione. Però la vera sorpresa
è un’altra: con non poco scetticismo iniziale ho provato i
trasformatori toroidali di alimentazione con primario a 220V,
secondario a 9V o 12V (rispettivamente per diffusori da 4W
o 8W)
e potenza attorno ai 100VA. Hanno una banda passante
sufficientemente estesa (15Hz – 25kHz a –3dB e 4W erogati) ed un
dettaglio veramente eccezionale. Mi fermo con in commenti, perché
so che è difficile crederci, però vi esorto a provarli, visto
anche il loro costo ridicolo.
Le connessioni
dei tubi
Un’ultima nota: negli schemi, per comodità, non sono riportati i
numeri dei piedini dei tubi, riporto quindi di seguito la
zoccolatura di tutti i tubi (ricordate che sono tutti visti da
sotto).

Non ha senso
che mi dilunghi ulteriormente sulla costruzione, molto dipende dal
telaio che scegliete. Per qualsiasi problema, come sempre,
scrivetemi
info@diegobarone.it

Usare
toroidali tipo quelli per lampade alogene come trasformatori di
uscita valvolare di Diego Barone
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