Amplificatore Single Ended con valvole KT88/6550 e ECC85/6AQ8

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Un bel giorno ricevo questo messaggio:

Possiedo da poco un’amplificatore che monta delle kt88 in single ended classe A, non l’ho realizzato io ma l’ho acquistato già assemblato da terzi. A farla breve, all’inizio nel mio impianto il suono mi piaceva, un po’ particolare, ma non mi sembrava male, quando poi un amico mi ha prestato un pre Arc sp3 mi è piaciuto ancora di più. Poi l’errore fatale: lo porto a casa del mio amico e nel suo impianto, collegato a delle klipsch la scala, fa letteralmente pena, tipo citofono. Un trauma! Le chiedo: sarebbe possibile renderlo un ampli ben suonante? Per la cronaca, l’apparecchio monta delle JJ. Il mio impianto: diffusori klipsch kg4, pre carver c6, giradischi aiwa ap2500 con dynavector 10×5 neo; giradischi dual con shure v15III + jico sas. Impianto del mio amico: klipsch la scala, finale Diego Nardi con 2a3, giradischi dual con shure m91 + jico sas. Ovviamente, posso inviarle foto e ulteriori dettagli. La ringrazio in anticipo e le porgo cordiali saluti

Era evidente che era uno dei tanti impresentabili, un single ended di KT88 in ultralineare pilotato da una ecc88, PCB di dubbia provenienza montato in una scatola di legno rappecciata alla meglio con 2 maniglie dell’ikea e trasformatori anch’essi di provenienza ignota senza nessuna etichetta. Ma come funzionava questo apparecchio? perchè a parte l’aspetto magari… All’oscilloscopio, su carico resistivo il test più semplice in assoluto, alla potenza di 1 watt usciva una sinusoide del genere:

In giallo il segnale del generatore, in azzurro il segnale dell’amplificatore che risulta avere una semionda fortemente compressa, si può vedere sotto la relativa analisi di spettro..

Una distorsione del 2,4% a 1 watt su carico resistivo, il motivo principale di una distorsione così grande è l’utilizzo della connessione ultralineare in una configurazione single ended, situazione di cui ho già parlato in questo articolo. Sempre per colpa della connessione ultralineare la potenza RMS massima erogabile dal circuito era di 6 watt per canale. Misurando la banda passante volevo vedere come andassero i trasformatori, erano riciclabibili?

Meglio lasciar perdere… Come si comportava il circuito su carico reattivo? Qui sono saltati fuori i problemi più grossi… Vediamo una semplice sinusoide a 1khz, 1 watt su carico reattivo

Sembra clippata?! ma è un clipping strano… non è clipping! è un’insieme di più problemi di progettazione del circuito, questa forma d’onda morsicata perdurtava anche portando il volume dell’amplificatore a pochi milliwatt di potenza, era completamente incompatibile con il carico reattivo che rappresenta bene o male quello che lo stesso circuito fa quando è collegato ad una cassa… si può vedere l’analisi di spettro assolutamente disastrosa con un 10% di distorsione complessiva ad un solo watt RMS, capisco il proprietario che l’ha definito citofono ma se misurassi un vero citofono non so chi vincerebbe.

Con lo smorzamento non si va meglio con un DF di 1,6… l’analisi della risposta in frequenza su carico reattivo dimostra gli effetti di ciò…

Il resto delle strumentali che ho acquisito è superfluo, inutile. Alla fine si poteva salvare ben poco di quell’apparecchio, un paio di mundorf, il trasformatore di alimentazione e qualche altro pezzetto qua e la. Lo schema e il set di trasformatori non è più acquistabile per autocostruzione, chi fosse interessato può ora acquistare SB Phoenix.

Lo stadio di ingresso è formato da una inconsueta (ma non troppo) ECC85 doppio triodo VHF che generalmente si trova utilizzata nei ricevitori FM delle radio a valvole e che è stata usata anche in alcuni amplificatori luxman tra cui il 3600, la valvola è stata caricata con una sorgente di corrente costate a transistor, usando il classico MJE350. Questa scelta è venuta per cercare di fare tutto con una sola valvola driver, senza dover mettere più stadi in cascata e avere al contempo un’impedenza d’uscita dello stadio decente e uno stadio veloce dal suono brillante a ricco di dettaglio, una ECC83 caricata con una resistenza sarebbe stata molto più calda e il cliente chiedeva un suono fresco, quindi il CCS a transistor ci stava a fagiolo. Al posto della ECC85 si può utilizzare anche la più comune ECC81 che ha pressochè le stesse caratteristiche elettriche, basta solo avere premuta di rispettare la diverse connessione dei pin relativi al filamento. Come finali si possono montare KT88 / 6550 / KT90.

La finale è connessa a pentodo puro, polarizzata a bias fisso servo controllato, ossia c’è un circuito attivo che si occupa di regolare il bias automaticamente che non è la stessa cosa del selfbias dove c’è una resistenza in parallelo a un condensatore, nel caso del selfbias c’è tutta la reattanza di un condensatore tra i piedi. Ovviamente c’è NFB come si deve mettere per forza se si vuole avere il giusto smorzamento del diffusore.

La sezione di alimentazione è formata dalla classica cella CLC con una vera induttanza e non un mosfet, capacità generose e condensatori buoni, la tensione per la griglia schermo è ottenuta con un circuito chiamato divisore di tensione che permette di avere una tensione inferiore a quella di ingresso rispetto al rapporto stabilito da un partitore resistivo ma esce a bassa impedenza… in pratica se si alimentano le G2 con una tensione ottenuta dalla classica cella RC la tensione non è stabile perchè quando il segnale audio supera certi limiti e la G2 comincia a richiedere corrente la tensione ai capi del condensatore C cade gradualmente al perdurare del segnale e si ricarica quando questo smette, causando distorsioni di memoria che consistono nello spostamento del punto di lavoro della valvola in base al segnale “passato”, il divisore di tensione anche se non è stabilizzato (perchè regola in base a cosa entra) invece ha un’impedenza molto bassa e non è turbabile in modo significativo dall’assorbimento della G2…

Era utilizzabile il trasformatore di alimentazione originale mentre ho provveduto a fornire due nuovi trasformatori di uscita SE6K-KT88 e l’induttanza. Vediamo il montaggio che è stato fatto dal cliente:

Che strumentali ha esibito questo circuito?

Potenza: 9,8Watt RMS
Smorzamento DF: 5,6

Banda passante 10Hz -0,2dB / 40khz -1dB

Distorsione THD @ 1 watt su carico resistivo: 0,37%

Com’è la sinusoide a 1 watt sul carico reattivo???

E la distorsione sul carico reattivo? sempre 1 watt: 0,067% si perchè un’amplificatore fa suonare una cassa, non lo si ascolta collegato ad una resistenza… distorcere poco su carico resistivo è facile, lo è di meno su quello reattivo, saper progettare un circuito vuol dire anche cercare di farlo andare meglio collegato a un vedo diffusore e non solo su una resistenza per esibire solo una strumentale.

Quadre a 100Hz / 1k /10k…

La triangolare che mostra la perfetta simmetria dell’onda

E l’andamento della risposta in frequenza sul carico reattivo

Come suona ce lo dice il cliente che ha realizzato lo schema premium con i trasformatori SB-LAB: La potenza è più che sufficiente, a ore 10 riempie la stanza di suono. Il contenuto armonico degli strumenti ad arco è notevole. La domanda viene spontanea, ma finora cosa %$£§ ho ascoltato? Perdonami il francesismo… Non ho mai ascoltato un tale insieme di dolcezza, dettaglio e raffinatezza. Praticamente sto ascoltando le tannoy per la prima volta! È incredibile, non c’è la minima traccia di durezza, il suono è una carezza, anche a volume alto. La scena è mozzafiato, sembra di avere un’ orchestra in camera, non stanca mai, bassi e medi sono favolosi! Ma ripeto, la cosa che più mi ha sconvolto, è che non si sente proprio la pressione sonora, aumento il volume e il suono diventa più grande, non più forte. Mai successo prima! Ti faccio i miei complimenti. È stata una storia lunga ma ne è valsa la pena.

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Radio Pathè 105A – Restauro e Conversione FM

Questa piccola radiolina francese mi è stata consegnata in condizioni abbastanza pracarie, era stata riparata diverse volte nel corso della sua storia, molti componenti sono stati sostituiti lasciando moncherini da tutte le parti, oltre a diversi pasticci e modifiche non proprio sani. Il lavoro di restauro è consistito nel ripristino da schema dell’intero circuito con sostituzione di tutti i condensatori e diverse resistenze marce.

Particolarmente problematico è stato trovare il modo di alimentare il modulo FM in quanto questa radio è di quelle senza trasformatore, che vanno solo a 110V e hanno dentro delle grosse resistenze per alimentare filamenti e lampadine mentre la raddrizzatrice raddrizza direttamente la tensione di rete, con un pò di ingegno sono comunque riuscito nel mio intento senza aggiungere trasformatorini dentro la radio. La modifica per alimentare il modulo prevedere l’uso della linea di alimentazione dei filamenti delle valvole che in originale è così:

Modificato in questo modo:

Il concetto della modifica è molto semplice: al capo della resistenza da 150ohm si formano circa 7/8volt a vuoto per via della corrente che scende dai filamenti delle valvole, questa tensione è sufficiente ad alimentare il modulo FM con condensatore elettrolitico maggiorato, il diodo 1N4007 invece cortocircuita a massa la semionda negativa che sarebbe ignorata dal raddrizzamento a singola semionda del modulo, in questo modo causo meno raffreddamento dei filamenti delle valvole e minore riscaldamento della resistenza.

Il mobiletto come sempre è stato sverniciato e tirato a nuovo.

Eccola in funzione

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SB Luna – Integrato Single Ended 2A3

Prototipo: questo amplificatore non è in vendita.

Amplificatore integrato con valvole finali 2A3

Per questo finale ho adottato la poco utilizzata circuitazione “STC” ossia la “Super Triode Connection” di Shinichi Kamijo. Questo circuito è accoppiato totalmente in DC senza condensatori lungo il percorso del segnale, si può osservare qua sotto uno schema di esempio che circola ormai da un ventennio su internet, un’STC con una semplice ECL82.

Il circuito nella sua forma più pulita è sempre formato da un pentodo in ingresso, un triodo di feedback e una finale di potenza che può essere sia un triodo che un tetrodo/pentodo. Implementare questo circuito è sempre molto complesso in quanto è molto difficile trovare l’equilibrio perfetto tra le 3 valvole facendo in modo che tutte e 3 lavorino nei limiti di dissipazione e in zona lineare. C’è poi da aggiungere che Shinichi Kamijo da buon “distorsone” quale alla fine lui è ha prodotto parecchi schemi fantasiosi e arzigogolati tutt’altro che volti alla riproduzione fedele del suono o con elementi privi di senso come ad esempio i 2 diodi che anche in questo schema si possono vedere posti in serie alla G2 e al primario del trasformatore d’uscita… quasi come se una griglia schermo, che si può immaginare essa stessa un diodo, possa condurre alla rovescia e sia quindi necessario porvi un diodo in serie per evitare una conduzione inversa quando questa evenienza è fisicamente impossibile. Più facile invece è che questi diodi introducano rumori di commutazione sul segnale nei punti che si approssimano all’interdizione. Tralasciando quindi le fesserie internettare l’idea del circuito in sè non è affatto malvagia e se ben implementata ed epurata da quei particolari privi di senso, può dare risultati molto interessanti, uno dei pregi di questo circuito è di avere fattori di smorzamento decisamente alti senza che vi sia feedback ad anello chiuso (ossia prelevando segnale dal morsetto degli altoparlanti).

Nel circuito STC viene fatto un feedback locale dalla placca della finale alla sua stessa griglia passando attraverso al triodo alto dell’SRPP, mentre l’elemento di ingresso deve essere possibilmente un pentodo perchè la sua Ri molto elevata permette di attenuare al minimo proprio il segnale di NFB avendone quindi il massimo tasso possibile.

I lettori di questo sito già sapranno la mia idea in merito al fattore di smorzamento di un’apparecchio, che reputo estremamente importante, e quello che negli anni passati ha contribuito ad affermare la fama dell’STC come circuito a valvole delle meraviglie è proprio questa sua caratteristiche intrinseca. In un mondo (quello degli audiofili) dove la gente rifiuta l’uso dell’NFB “perchè fa suonare male” e che nemmeno sa cosa sia il fattore di smorzamento è comico come, un circuito che alla fine è decisamente retroazionato e ha un fattore di smorzamento parecchio sopra la media, diventi famoso proprio per suonare meglio di tante altre cose… perchè i meno capaci non vedono il filo che parte dal morsetto dell’altoparlante e quindi pensano che sia privo di NFB mentre quelli un pelo più attenti si bevono tutte le teorie sull’elemento non lineare che ci ricamano sopra i guru quindi si avventurano alla sua costruzione e restano meravigliati di come suoni bene una cosa che se gli avessero presentato in’altra maniera non avrebbero mai accettato. Il famoso asino a cui hanno staccato le orecchie per portarlo alla mangiatoria e poi staccato la coda per portarlo via.

Tornando all’SB Luna è quindi un circuito STC ottimizzato che utilizza un pentodo 6SJ7 in ingresso, il triodo di una 6SN7 (uno per canale) come elemento di NFB e una finale 2A3. Il circuito nella mia versione è a bias fisso, non c’è una resistenza di caduta sotto il catodo della 2A3 verso massa (anche perchè avrebbe scaldato come un ferro da stiro) ma bensì il catodo della finale è sollevato da massa ad una tensione di +200volt stabilizzata fornita dalla valvola PCL84 del tutto sufficiente a fornire i pochi mA necessari a sollevare le finali e ad alimentare le griglie schermo della 6SJ7. La regolazione del bias della finale si effettua attraverso la taratura di 2 trimmer che agiscono spostando leggermente la tensione di G2 delle 6SJ7, è stato macchinoso trovare il punto di lavoro ottimale, ma la regolazione della tensione di schermo alla fine è +-10/20volt e non compromette il buon funzionamento di questo stadio, l’unica cura è che i 2 pentodi e le 2 finali siano selezionati tra di loro, io ho fatto il match usando il mio uTracer.

L’SB Luna è l’evoluzione di un mio vecchio apparecchio ora “obsoleto” che si chiamava SB-IT 2A3 anch’esso un STC, la differenza tra il vecchio modello è il nuovo Luna sono diverse, sebbene il disegno dello stadio finale sia il medesimo nel Luna è scomparso il grosso dissipatore che serviva a raffreddare i transistor che alimentavano i filamenti della 2A3 con tensione stabilizzata, ora i filamenti sono alimentati da una cella passiva CLC con ben 33.000uF di livellamento e induttanze specifiche per valvole 2A3/300B. È rimasta una sola PCL84: nel precedente modello la regolazione del bias si effettuava inserendo i puntali di un tester in 2 boccoline nel posteriore dell’amplificatore e poi agendo su 2 trimmer che variavano la tensione erogata dalla PCL84 (una per canale), quindi il sollevamento delle finale da massa, mentre gli schermi della 6SJ7 erano fissi nel Luna invece avendo avuto l’idea di spostare la tensione di schermo delle 6SJ7 non servivano più 2 stabilizzatori separati, visto che la corrente totale era facilmente gestibile da una sola PCL84. Avendo poi a disposizione tutto lo spazio del radiatore che era sparito ho inserito 2 milliamperometri e 2 trimmer direttamente nella parte sopra del telaio per facilitare le operazioni di controllo e taratura del BIAS. Il trasformatore di uscita del Luna è stato avvolto con tutta l’esperienza accumulata in diversi anni dalla realizzazione del vecchio IT 2A3, quindi il Luna riesce ad erogare 1 Watt in più con una banda passante maggiore, quindi se già il vecchio IT 2A3 era deliziosamente bello da ascoltare il Luna è ora superlativo, con una gamma alta e una micro grana ancora più rifinite.

Una foto del vecchio SB IT 2A3

All’interno dell’SB Luna risiede anche un circuito programmato che controlla il ritardo del bias in accensione e si occupa di gestire volume e selezione ingressi tramite telecomando a infrarossi, il potenziometro è di tipo motorizzato mentre il pomello di destra è un’encoder rotativo che permette di selezionare gli ingressi senza l’uso del telecomando. Ho prodotto una mia scheda controllo e scritto personalmente il software per poter avere funzionalità non presenti in quelle commerciali preconfezionate come appunto il ritardo dell’anodica con relativa indicazione di attesa del led che illumina il pulsante di accensione, indicazione della ricezione di segnale da parte del telecomando, aver disattivati i pulsanti del telecomando che attivano canali extra (Luna ha 3 ingressi ma tutte le schede commerciali ne hanno 5). Il cambio di canale tramite l’encoder meccanico è più comoda perchè richiede un’ampia e decisa rotazione del pomello prima che il micro decida si commutare e infine il segnale audio degli ingressi non è gestito da relè dozzinali ma bensì da relè sigillati in astmosfera inerte e contatti in argento che costano almeno 20 volte quelli adottati da tutte le schedine made in cina che si comprano già fatte su internet, niente a che spartire con quei costruttori che ancora commutano i segnali audio attraverso volgari commutatori alpa elettronica da 2€ con i contatti di ottone che dopo qualche anno si ossidano e che fanno diafonia capacitiva tra i vari canali sopratutto se si hanno impedenze elevate nello stadio di ingresso del circuito, già all’epoca dell’ IT-2A3 adottavo il commutatore rotativo al solo scopo di pilotare da remoto gli stessi ottimi relè usati anche sul Luna.

Misure Strumentali
Potenza massima: 4Watt RMS per canale
Fattore di smorzamento DF: 20
Rout: 0,2ohm
Banda passante alla massima potenza: 15Hz / 60khz -3db

Ecco il grafico di banda passante

Spettro distorsivo con la seconda armonica a -30dB rispetto la fondamentale.

Quadra a 100Hz

Quadra a 1khz

Quadras a 10khz

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5 Responses to SB Luna – Integrato Single Ended 2A3

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