Autocostruzione

 

Franco  e la sua modifica al YAQIN C10

 

 

 Di cosa si tratta

Modifica  ampli   push pull

Chi lo ha costruito

Franco Tassone

Caratteristiche particolari

-

Mia presentazione

Franco ha fatto un gran lavoro , addirittura ce lo ha tradotto anche in inglese ...

Un lavoro che puo' aiutare  tante  persone   , cosa dire  grazie   Davide Sbisa'

 

Qui la scheda del prodotto:    

 

Italiano

Inglese

Ho avuto la fortuna di ritrovarmi tra le mani, dopo varie traversie, questo bell'ampli cinese yaqin mc-10k push-pull a triodi 6NP5/6AS7G. Ne sono assolutamente contento, questo ampli ha un suono  equilibrato, decisamente gradevole per l'orecchio ed è anche accattivante nell'aspetto.

Purtroppo un difetto (?) del vetro del bulbo di una 6NP5 (il vetro si e' fessurato...) mi ha creato il problema della sostituzione delle valvole finali.
Ho ovviamente chiesto il parere del distributore Cattylink, sia sulle valvole che sulle caratteristiche di biasing dell'amplificatore: per farla breve mi hanno risposto che e' consigliabile restare sulle 6NP5 e di non preoccuparmi del resto in quanto questo ampli sarebbe auto-biasing.

Essendo le 6NP5 quasi impossibili da reperire almeno in Italia, mi sono subito orientato sulle nos 6AS7G RCA, dalle informazioni che ho reperito esse mi sono sembrate delle alternative più che valide.

Si poneva quindi il problema del biasing: sorprendentemente ad una prima ricognizione dell'ampli ho individuato quattro potenziometri facilmente raggiungibili dai fori nella piastra sottostante dello chassis, la posizione degli stessi (uno per valvola finale) mi ha insospettito.
Una ricerca su google con "yaqin biasing" ha confermato i sospetti: varie persone si sono poste il medesimo quesito, ma di risposte neanche l'ombra, addirittura ho trovato nel forum http://www.stereo411.com un articolo molto interessante che riporta di una operazione di riparazione e di biasing senza però fornirne i dettagli.

Ho quindi deciso di agire senza altro indugio, partendo dalla scheda tecnica della valvola 6AS7G RCA:

 

I felt myself lucky when by chance I'd got in my hands this beautiful chinese tube  amplifier yaqin mc-10k : it is a 6NP5/6AS7G triode based push-pull amplifier, with a well balanced sound, very pleasant to hear indeed. It is nice looking as well.

Unfortunatelly a glass defect (?) compromised the bulb integrity of one 6NP5, so  the problem of a replacement  arose. I did ask for an advice from Cattylink, about the tube replacement and for bias realignement, they told me that in their experience it was better to stay with the 6NP5 russian model replacement and that I shouldn't take care of any realignement as the power stage was auto-biasing.

As the 6NP5 tubes are quite hard to find in Italy, my attention focused on the nos 6AS7G RCA tube: according to the informations I'd got throughout the internet, this tube is a quite good alternative to the russian 6NP5.

But the issue of tubes realignement was still there: after a quick  recognition of the yaqin, surprisingly I noticed the existence of a potentiometer close to each power tube, easily reachable thru the holes in the bottom plate of the amplifier. A quick search on google with "yaqin biasing" as search key, reinforced my suspects, as various guys were asking for a bias realignement procedure for this amplifier. Furthermore I'd found an interesting discussion on http://www.stereo411.com reported by a guy who told about a service plus bias realignement he did, but no details about the job were given.

Then I decided put in place a plan, starting as of the 6AS7G RCA technical sheet.

 

 

 

Dati i valori massimi per la valvola, che ho cerchiato in rosso, ho iniziato col verificare alcuni dei parametri di lavoro dello Yaqin MC-10K.

Ho aperto l'ampli estraendo tutte le viti ramate presenti sul copri chassis cromato ed infine le sei viti di fermo che lo bloccano sulla piastra sottostante: l'estrazione di questa copertura e' poco agevole in quanto i laterali vanno flessi verso l'esterno in modo da poter estrarre detta copertura: il copri chassis ha i bordi taglienti, attenzione...

L'ampli senza il copri chassis si presenta così:

Given all maximum ratings value for this tube (you can see them in the red circle I did), I begun verifying some working parameters of the yaqin.

I opened the amplifier by removing all the copper screws on the metal cover and finally the 6 screws in the bottom plate that keep the cover steadly in place. Removing the metal cover isn't comfortable at all, as you will have to bend both sides of the cover and carefully extract it. Beware your hands: the cover is sharp.

Here is how the amplifier looks like without its cover:

 

 

Sia i materiali che la fattura sono di livello accettabile, nota di colore: i fili di alimentazione in alternata dei filamenti delle valvole non sono attorcigliati su se stessi, come invece mi sarei aspettato di trovare.

Come prima cosa ho rilevato l'impedenza dei due rami dell'avvolgimento primario del trasformatore di uscita, misurando con un ohmetro tra il terminale CT (center tap) evidenziato con la freccia verde (filo nero) ed i due fili rossi (frecce viola): nel mio caso entrambi i rami misurano 14.6 ohms.

Una volta acceso l'ampli ho rilevato la tensione di alimentazione delle valvole finali, misurando la tensione tra la massa ed il terminale CT (center tap) del trasformatore d'uscita (freccia verde/filo nero): la tensione da me rilevata e' di 223 volts, questo significa che i due triodi contenuti nella singola 6NP5/6AS7G lavorano ad una tensione di placca (vedi plate voltage nei dati tecnici) nella norma per questa valvola.

The materials and the craftwork are of decent level, though I was surprised seeing that  the heaters ac power supply cables weren't twisted, as I'd normally expect.

At first I determined the impedance of the output transformer primary winding's two sections, by measuring them between the CT (center tap) terminal (See the green arrow, black wire) and the two red wires (see the magenta arrows): in both cases the value was 14.6 ohms.

So I powered up the yaqin and detemined the working power supply voltage on the CT terminal as referred to the ground: in my amplifier it was 223 volts, and it meant that the two triodes embedded in any single  6NP5/6AS7G worked with a valid and safe

 

 

Occorre inoltre tenere bene a mente due cose: 

  • la 6NP5/6AS7G e' in realtà un doppio triodo di potenza, in quanto la singola valvola ingloba due triodi identici

  • in questo amplificatore i due triodi contenuti nella valvola di potenza sono collegati in parallelo.

A questo punto ho calcolato la corrente di polarizzazione delle valvole col sistema della "caduta di tensione anodica" (tester in parallelo al ramo dell'avvolgimento primario in esame, rilevazione della caduta di tensione e calcolo della corrente, legge di Ohm) ed ho trovato valori insensati: ad esempio una 6AS7G in assenza di segnale assorbiva  27ma, un'altra 62ma etc., quindi lo stadio finale era sbilanciato con conseguente distorsione di cross-over (da me rilevata sia pure empiricamente "ad orecchio" mediante alcuni brani di test da un CD che uso sempre per queste cose).

Ho quindi deciso di fissare una possibile ed equilibrata polarizzazione delle valvole, partendo da un assunto: usare la 6AS7G al massimo al 70% delle sue possibilità, restando in maniera certa entro i limiti descritti dal costruttore. Per far questo, bisogna partire dalla potenza dissipabile della valvola stessa. Sempre facendo riferimento alla scheda tecnica della valvola, si legge che un singolo triodo contenuto nella stessa può dissipare al massimo 13W.
I due elementi della valvola sono utilizzati in parallelo perciò la nostra 6AS7G può dissipare 26W massimi, ed ora una breve digressione: la potenza massima dissipabile in un singolo canale ammonta quindi a 52W massimi, ma non esiste ampli  valvolare di efficienza 100%, ma neanche 70%... i valori di efficienza si aggirano su grandezze del 32-35% per una classe AB di funzionamento, per scendere ulteriormente in ampli in classe A; si evince facilmente che lo yaqin mc-10k non può fornire 40W RMS, forse quei 40W sono raggiungibili solo in regime dinamico, giusto per amor della cronaca.

Avendo posto in essere di utilizzare questa valvole al massimo al 70%, bisogna restare quindi entro i 18.2W di massima potenza dissipata totale (entrambi gli elementi in funzione).

Per avere il valore massimo di corrente per questa potenza, bisogna dividere la potenza dissipata per la tensione di placca, ovvero:

 a = W / V = 18.2 / 223 = 0.082 = 82ma.

Ovvero ciascuno dei due triodi contenuti nella 6NP5/6AS7G dovrà condurre 41ma alla massima potenza, ma dato che essi vengono utilizzati in parallelo, la potenza da dissipare per ogni valvola e' esattamente il doppio, 82ma. Il ns. obiettivo e' quindi quello di non eccedere gli 82ma per valvola alla massima potenza.

Il  seguente grafico delle caratteristiche medie di placca, dimostra che, data una tensione di placca di 223 volts, per un singolo triodo incontriamo la curva di massima carico (Plate dissipation 13 watts) già a 58ma, basta guardare le linee rosse, infatti:

a = 13 / 223 = 0.058 max per triode

Osservando il comportamento delle curve di polarizzazione di griglia, capiamo anche che polarizzando la valvola troppo in alto (per esempio al 70%), una variazione anche di natura musicale,  della tensione di griglia ci porta facilmente oltre il valore di dissipazione massimo consentito. Senza scomodare la matematica qui notiamo che il punto di incontro della linea blu e della lina tratteggiata di massimo carico non e' poi cosi' lontano.

Un valore ragionevole per la corrente di riposo del triodo sembra essere quindi intorno ai 28-30ma: infatti osservando le curve della polarizzazione di griglia, in caso di variazione di valore negativo di griglia (vedi le curve nell'intervallo da -80 a -160) siamo ancora in una zona piuttosto lineare del tubo e probabilmente difficilmente arriveremo al 70% della massima dissipazione. Data la relazione:

V = W /a

possiamo facilmente calcolare il picco di tensione di placca che porterebbe il triodo al 70% di dissipazione, che e' 13 * .7 = 9.1W

V = 9.1 / 0.028 = 325

ovvero dovremmo avere un picco di 112 volts sulla placca per guingere al 70% della massima dissipazione, oltre il 50% del valore nominale di alimentazione del tubo in questo amplificatore.
Resta ancora una considerazione da fare: data la bassa resistenza interna del trasformatore di uscita (14.6 ohms soltanto per ramo del primario), disegnare la retta di carico del trasformatore stesso ci porterebbe a descrivere una semiretta quasi verticale che si andrebbe praticamente a sovrapporre ai tre punti in sequenza nel grafico, per cui sembra che da questo punto di visto la soluzione 6AS7 + (questo specifico)TU sembra non essere l' ideale, almeno dal punto di vista matematico. Infatti partendo per esempio dai 25ma per triodo, avremmo cadute di tensione veramente minime:

@25ma dropoff=0.025*14.6=0,365V
@30ma dropoff=0.030*14.6=0,438V
@35ma dropoff=0.035*14.6=0,511V
@40ma dropoff=0.040*14.6=0,584V
@45ma dropoff=0.045*14.6=0,657V

Il che ci sta a dire che al crescere di 5ma di corrente la diminuzione della tensione di placca e' di soli 0.073V.
Se quindi tentassimo di disegnare la retta che ha per ordinate valori di tensione con intervalli di 0.073V ed ascisse con intervalli di 5ma questa avrebbe una pendenza (slope) pressoche' verticale.

 

Now it's fundamental to bear in mind the followings:

  • the 6NP5/6AS7G is actually a twin power triode, as the tube embeds two identical triodes

  • in this amplifier, the twin triodes in each 6NP5/6AS7G valve are connected in parallel

I calculated the current biasing current by using the "anodic  tension dropoff" method by paralleling a voltmeter alternativelly to each section of the output transformer  primary winding (CT - red wire), detemining the voltage drop and consequently the plate quiescent current. What I found for each tube was abolutelly "casual": one tube measured 27ma, one measured 62ma etc., hence both (left and right) power stage were evidently unbalanced, consequently the crossover distorsion was evident (For my own tests, I always use a reference CD to tentatively "hear" this kind of distortion).

Thus I decided for a good and balanced biasing current for the tubes, here's the assumption I did: safely using the 6AS7G tubes at max 70% of its capabilities, according to the limitation in the technical sheet. In order to achieve this, you have to consider the maximum plate dissipation, and the technical sheet asserts that each triode embedded in the 6AS7G can dissipate 13W max.
As the twin triodes are connected in parallel, an entire 6AS7G can dissipate 26W max, now please allow me to break off into a digression: each channel in this amplifier can dissipate max 52W (four plates at work, at maximum rating) and I've never heard of a tube amplifier having 100% efficiency, neither 70%. In a class AB power stage like this we can expect max 32-35% efficiency, much less in a class A amplifier. There's no way this amplifier can give you 40W RMS per channel !

As my assumption was to use the power tube at 70% of its capabilities, I had to stay beside 18.2W max of total plate dissipation, both triodes at work.

You can have the maximum peak current value corresponding by dividing the power dissipated by the plate voltage: 

a = W / V = 18.2 / 223 = 0.082 = 82ma.

Hence as we have 2 triodes per valve, each of them will have 41ma. at maximum power, so 82ma total.

Our final objective is not to exceed the 82ma per tube at maximum  power, not even in peaks.

The next figure is about the average plate characteristics. It shows that, given a plate voltage of 223v, the single triode meets the maximum load curve at 58ma, see the red lines; infact:

a = 13 / 223 = 0.058 max per triode

If you take a look at the shape of the grid polarization curves, it's easily understandeable that biasin the valve too close to 70%, a simple "musical" variation on the grid tension could bring the tube beyond the value of max plate dissipation allowed. Forgetting about  mathematics for a moment, we see that the meeting point of the blue line (70%) and the dotted line curve (max load) is not too far.

A reasonable value for the quiescent current so could be approx 28-30ma, given the grid polarization curves (see interval -80 to -160) we're still in a pretty linear part of the tube and it's likely it won't even approach the 70% dissipation. Given the relation:

V = W /a

we can easily calculate the swing peak of plate tension that would move the tube to its 70%, you remember it's 13 * .7 = 9.1W

V = 9.1 / 0.028 = 325

this means that we should have a 112 volts plate peak to get to  70% max plate dissipation, beyond 50% of the nominal power supply value for this amplifier !

We still have another interesting consideration to be done: as the impedance of the output transformer is very low (14.6 ohms between the CT and each end in the the primary winding), if we'd drat the trasformer load line we'd get an almost vertical line, and it would overlap the segment where the 3 coloured points lie.
This seems to suggest us that from a pure mathematical viewpoint, the technical solution of tube 6AS7+(this specific)Output transformer isn't an ideal one.
Starting as of 25ma of quiescent current in each triode, the tension dropoff is really minimal:

@25ma dropoff=0.025*14.6=0,365V
@30ma dropoff=0.030*14.6=0,438V
@35ma dropoff=0.035*14.6=0,511V
@40ma dropoff=0.040*14.6=0,584V
@45ma dropoff=0.045*14.6=0,657V

This means that by increasing the current of 5ma, we'd get a plate tension dropoff of only 0.073V.

If we try to draw such a load line in the graph, we'd overlap the vertical line were the 3 coloured poin lies and we'd see an ... almost vertical slope.

That's it.

 

 

Ricordando che esistono due triodi dentro ogni valvola e questi sono connessi in parallelo, stabiliamo di tenerci conservativamente entro i 56ma totali (28*2) di corrente di riposo

Il sistema di misurazione "a caduta di tensione anodica" ci permette di misurare la corrente attraverso il valore di caduta di tensione tra il CT del primario trasformatore di uscita (filo nero) e ciascun ramo (i due fili rossi) del primario stesso. Dato che l'impedenza misurata su ogni singolo ramo del trasformatore di uscita e' di 14.6ohm, per la legge di ohm abbiamo che il valore di caduta di tensione da rilevare e' il seguente:

Vd = a * R = 0.056 * 14.6 = 0.8V

Questo valore di caduta di tensione va misurato utilizzando un voltmetro, collegando il puntale rosso al CT (filo nero indicato dalla freccia verde) ed il puntale nero, alternativamente, alle estremità dei rami del primario. E' naturale rilevare che il valore di tensione letto e' diverso da quello da me indicato, in questo caso bisogna agire sul potenziometro di regolazione (uno per valvola 6NP5/6AS7G) accessibile dai fori del fondo dello chassis, una ispezione con una lampada da tavolo aiuta nell'identificazione degli stessi senza smontare il fondo. Ripetere la procedura per tutti i tubi.

Avvertimenti:

  • Quasi certamente troverete le valvole finali sbilanciate e senza nessuna ragione apparente, può essere che esse siano state settate con la tecnica della tensione negativa di griglia, sistema inaffidabile e completamente inconsistente, ma e' solo un ipotesi.

  • Premesso che in un qualsiasi amplificatore di tipo push-pull le valvole devono essere correttamente polarizzate e bilanciate (stesso assorbimento), dico che non esiste un valore "giusto" di polarizzazione, tutto sta al nostro orecchio ed al buon senso: inutile utilizzare una valvola al 100% (o peggio ancora oltre), questo le accorcerebbe la vita; sbagliato altresì utilizzare una polarizzazione troppo bassa, avremmo troppa distorsione di cross-over. Un valore del 70% e' certamente un valore ragionevole, ma un analizzatore ed un oscilloscopio  potrebbero indicarci che magari il 73% oppure il 68% od ancora l'81% potrebbero essere l'optimum.

  • Il brano da me utilizzato per "sentire" la distorsione di cross-over e' "Lullaby", dall'album "Join the band" dei Take 6: qui le voci dei Take 6 secondo me, sono una vera e propria forca caudina degli amplificatori.

CAVEAT: Il metodo di misurazione "a caduta di tensione anodica" e' molto accurato, ma anche pericoloso per il trasformatore d'uscita: un corto circuito provocato da una manovra incauta coi puntali del tester sul primario del TU, potrebbe ... distruggerlo.

AVVERTENZE

  • Ogni eventuale marchio/denominazione qui citata è di proprietà del relativo costruttore/autore.

  • Gli amplificatori a valvole lavorano a tensioni che potenzialmente costituiscono un rischio per la salute.

  • Declino ogni responsabilità per eventuali refusi/imprecisioni contenuti in questo articolo

  • Declino ogni responsabilità per ingiurie/danni a persone e cose conseguenti le procedure quì riportate. 

Spero che i miei appunti siano d'aiuto per i fortunati fruitori di quest'ampli e... alla prossima.

 

Keepin in mind that there are two twing triode paralleled inside each valve, we know that we have conservatively stay with 58ma of quiescent current total.

The "anodic voltage dropoff" method allows us to read the quiescent current value thru the voltage drop between the output transformer CT (black wire) and each branch (red wires). Keeping in mind that the impedence measured in each primary winding is 14.6 ohms, it's easy to calculate the dropoff value:

Vd = a * R = 0.056 * 14.6 = 0.8V

To correctly measure the dropoff, you have to put the red probe  of your voltmeter on the CT (black wire, green arrow) and the black one alternatively on the red wire winding branches (magenta arrows). You will read casual and different values from the one I've indicated above as Vd. Thus you will have to move the corresponding potentiometer, it's accessible thru the holes in the bottom plate. Move it until you will read 1.2V. Repeat the procedure for each tube.

WARNINGS:

  • It's likely you will find the power stage tubes mostly unbalanced, the only reason I see for that is that if the amplifier was ever tuned, possibly they used the negative grid voltage method for tubes alignment: in my viewpoint, this method is unreliable and inconsistent, but this is just an hypotesis.

  • As in any push-pull amplifier the power tubes have to be correctly balanced and tuned (manually or automatically, it depends on the circuit design), I dare say that it's hard to find a single "correct" quiescent current value, For sure there's no meaningful reason to employ a tube at 100% (or even worst, beyond) of its ratings, as for sure this could shorten its timelife. A 70% ratings is a reasonable value, but possibly a good analyzer and an oscilloscope will help us to fine tune, so it's possible we could get to 73% or 68% either 81%.

  • The song I use to "hear" the cross-over distortion is "Lullaby" from the album "Join the band" - TAKE 6: here the TAKE 6 voices are a kind of "Caudine Forks" (if you know ancient Roman history you understand what it does mean) for all amplifiers.

CAVEAT: the "anodic voltage dropoff" measurement method is highly accurate, but can be dangerous for the output transformer, a slip of the probes could provoke a winding short-circuit and so the transformer could be accidentally destroyed.

DISCLAIMER:

  • Any trade mark or denomination here mentioned is  property of his/her maker/author

  • Valve amplifiers work with high voltages that represent a safety hazard for your health.

  • No responsabilities can be refferred to me for any mistyping and/or errors contained in this document.

  • No  responsabilities can be referred to me for injuries and damages to persons and things consequential to the procedures here described.

I hope that these few notes can help the lucky owners of the yaqin mc-10k !

 

 

 

Franco Tassone.    franco.tassone@inwind.it

 

Avete commenti , chiarimenti ,  richieste particolari , scrivete sul forum del sito  vi verra' risposto 

 

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