PP2010 – 50w EL34 HiEnd Push Pull Amplifier – Aggiornamento 2020

Riprendo questo vecchio articolo per richiesta di un cliente, i PCB originari del progetto non si trovano più da tempo e gli schemi pubblicati sul sito originale sono frammentati e poco chiari, non sono riportati i valori di tutti i componenti e viene fatto un largo uso di resistori in serie parallelo probabilmente perchè l’autore non aveva tutti i valori che gli servivano. Mi è stato chiesto quindi di ridisegnare ex novo lo schema per intero e ripulito riportando le modifiche da me apportate nel 2016 e aggiungendo un’alimentazione filtrata con induttanze. Oltre a queste modifiche ricordo, dell’apparecchio originario su cui ho lavorato, che lo sfasatore per quanto le regolavi i trimmer non riuscivi mai a farlo lavorare con i 2 rami perfettamente opposti, le 2 semionde non apparivano sfasate perfettamente di 180gradi e avevano delle deformazioni, io credo perchè si facevano lavorare i triodi della ECC83 e i 2 jfet con una corrente troppo bassa in zona non proprio linearissima, quindi ho modificato leggermente i valori delle resistenze di carico di bias per aumentare da 1 a 1,5mA la corrente di ogni ramo, quest’ultima modifica è stata provata solo su LT Spice. Ho aggiunto una resistenza per limitare leggermente il guadagno a arrotondare la sensibilità di ingresso a 2Vpp@Clip (0,7Vrms), questa resistenza poi diventa utile anche come testpoint per la regolazione del bilanciamento dello sfasatore. Qui sotto lo schema elettrico Free

Per conoscere il prezzo del set completo di trasformatori e induttanze visitare la pagina con il listino dei KIT.


Il vecchio articolo 2016

Questo che presento è il finale “PP2010” di Ciuffoli realizzato da Angelo, trovate l’articolo originale a questo Link.

DSCN6011

Purtroppo il cablaggio eseguito da Angelo non era adeguato e l’amplificatore presentava grossi problemi di funzionamento, in maniera particolare dopo aver comprato da me il SET di trasformatori Angelo mi ha contattato affermando che l’amplificatore sebbene suonasse “bene” aveva il trasformatore di alimentazione che vibrava a scaldava come un vulcano… ALT! i miei trasformatori sono realizzati a regola d’arte ed è impossibile far scaldare e vibrare un trasformatore da 400VA con un circuito che a piena potenza assorbo poco più di 300Watt.

Mi faccio rispedire il trasformatore per una verifica ma non presentava nessun problema, quindi mi faccio portare l’apparecchio e trovo un cablaggio che prevedeva la massa su un sottile filo sospeso in aria, un garbuglio per alimentare i filamenti e altri errori sparsi evunque. Aggiungo che collegare in parallelo pentodi connessi in ultralineare è generalmente fonte di problemi e oscillazioni spurie, di fatti alimentando l’amplificatore si notava subito un forte assorbimento primario, c’era l’ago dell’amperometro del variac che pulsava come un battito cardiaco con picchi oltre i 5A e l’oscilloscopio che mostrava in altoparlante una valanga di tracce ultrasoniche sovrapposte alla sinusoide che stavo iniettando, con distorsioni altissime… Questa esperienza dovrebbe essere di monito quando si legge sui vari forum qualcuno affermare che il tal apparecchio suona bene, sopratutto quando si vedono schemi o montaggi improbabili è meglio sempre dubitare del giudizio dei proprietari.

Quindi ho deciso di ripulire completamente il cablaggio dell’apparecchio e ripartire da zero, apportando alcune migliorie e testandolo bene con i miei trasformatori certamente superiori a quelli del progetto originale.

Iniziamo dal PCB del driver, lo schema è qui sotto (cliccate per ingrandire).

PP2010sch1v - modifica

Vanno eliminate dal PCB R39/40/41/42/43/44/45/46 ed R73/74/75/76/77/78/79/80 e al loro posto va messo un ponticello come da foto:

DSCN6017

Queste che ho tirato via sono le gridstop (e questo circuito funzionano anche da limitatrici della corrente di griglia, cosa che spieghero verso la fine dell’articolo) che sono importantissime ma è altrettando importante che dopo la resistenza si entri direttamente nella griglia della valvola e non che ci sia un filo più o meno lungo, quindi la gridstop va eliminata dal PCB e messa direttamente sullo zoccolo della valvola, io ho montato una resistenza da 3k3 tra il pin6 (NC) e il pin 5 (Griglia) e ho collegato il filo che proviene dal PCB al pin 6, in questo modo il segnale che esce dalla resistenza entra subito in griglia e non ci sono “fili” che possono captare disturbi a valle della resistenza e portarli dentro la valvola.

La seconda modifica che reputo di vitale importanza in un PushPull Parallelo di valvole connesse in ultralineare è porre uno snubber tra G2 e Anodo di ogni singola valvola, forse a Ciuffoli non era capitato per mera fortuna ma questa configurazione circuitale (ossia PP Parallelo + UL) è spesso soggetta a loop oscillatori tra Anodo e G2, il problema si accentua quando le connessioni del cablaggio devono essere lunghe per questioni meccaniche, ancora peggio se l’utente hobbysta non è un asso nei cablaggi, problema che si è puntualmente presentato infatti nel montaggio dell’utente.

Vediamo lo schema originale (clicca per ingrandire).

PP2010_sch6b

La modifica consiste nell’aggiungere una resistenza da 330ohm in serie a un condensatore da 270pico 630volt tra anodo e G2 di ogni valvola, come da schema:

snubber

Questi valori possono essere variati in base al trasformatore utilizzato, più la frequenza delle oscillazione è bassa più il valore di C1 va aumentato.

Vediamo la foto del cablaggio:

DSCN6018

L’ultima modifica che ho apportato riguarda l’alimentazione dei filamenti che ora è così:

modifica filamenti

Ho riferito a massa le alimentazioni delle finali, mentre ho alimentato con un unico secondario (fornito da un piccolo trasformatore extra montato per l’occasione) i filamenti delle due ECC83 e delle due ECC82. Il sollevamento da massa l’ho ottenuto prelevando 1 solo milliamper da uno delle 2 alimentazioni anodiche e ho bypassato questa tensione con un condensatore in poliestere da 820nF per evitare rumori.

Ecco la foto del cablaggio completato:

DSCN6016

Le strumentali rilevate sul mio montaggio con i miei trasformatori è i seguente:

Banda passante rilevata a 25Watt: 15Hz nessuna attenuazione ~ 80khz -3dB

La distorsione armonica sempre a 25watt rilevata è dello 0,86%, questa misura a primo impatto potrebbe sembrare peggiore di quella rilevata sull’apparecchio originale, ma in realtà è migliore perchè i grafici presenti sul sito “audiodesignguide” hanno fondo scala a -60db, mentre io mi spingo fino a -120db, quindi probabilmente il software calcola anche le armoniche che nell’altro caso erano del tutto nascoste, si può notare infatti nel grafico qui sotto che nelle mie misure il picco della seconda armonica è a -66dB e tutti gli altri sono al di sotto di tale livello, mentre nei grafici originali si vede il picco di seconda armonica a -30db ma ad una potenza superiore a quella che ho misurato io (per comodità degli strumenti a mio disposizione), posso quindi supporre che il livello distorsivo sia del tutto uguale all’originale, ma con una banda passante molto più estesa.

Spettro a 1 watt

1khz 1watt

Spettro a 25 watt

1khz 25w

Un’altra differenza che c’è sulla mia realizzazione è quello di aver ammorbidito il clipping per mezzo delle gridstop, le gridstop originali erano più piccole di quelle che ho utilizzato io da 3k3, il circuito driver usa un’inseguitore catodico (ECC82) per pilotare le finali anche in griglia positiva, aver aumentato il valore della gridstop crea una limitazione della corrente di griglia durante il picco positivo con conseguente “arrotondamento” del clipping, in pratica alle strumentali l’amplificatore portato verso i 50watt potrebbe apparire più distorto ma in pratica questo può risultare più gradevole all’ascolto sopratutto di fronte a transitori nel segnale.

Potete qui sotto la forma d’onda della sinusoide con l’amplificatore a piena potenza:

sine a 50w

Chi volesse ricalcare la caratteristica originale dovrà semplicemente montare gridstop del valore originale.

Il fattore di smorzamento che ho misurato sull’apparecchio è di 5,0 con un Rout di 1,64ohm.

DSCN6019

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Copland CTA 401 – Riparato

Questo Copland CTA-401 mi è stato portato per risolvere alcuni problemi. Il primo problema era che il trasformatore di alimentazione vibrava molto, problema che qualcuno aveva tentanto in qualche modo di risolvere senza successo. Il secondo problema era che risultava impossibile regolare lo stesso bias su tutte e 4 le finali. L’originale trasformatore di alimentazione era stato inserito dentro a un cilindro di acciaio riempito con schiuma di poliuretano…

Ho quindi provveduto a realizzare un ricambio compatibile…

Poi ho iniziato la revisione dello stampato dell’amplificatore, era presente sporcizia e parecchie croste di vecchio solder che stavano corrodendo i margini delle piste…

Quindi ho smontato tutta la scheda, e proceduto a un’accurata pulizia e un lavaggio…

Il primo problema che ho trovato è una delle 4 resistenze da 10ohm che si usano per test point del bias cotta che misurava 5,6ohm invece che 10…

Poi c’era un brutto ponte raddrizzatore che sostituita i 4 diodi fast dell’anodica principale…

Che ho subito sostituito con 4 diodi del tipo corretto…

Poi ho iniziato a guardare la questione del bias, in sostanza questo è un BUG di progettazione perchè è stato previsto 1 solo trimmer per regolare tutte e 4 le valvole, riporto il testo che appare sul sito di audiokit a questo indirizzo che già proponeva una modifica:

Per come è stato impostato il circuito di Bias si è costretti ad usare un quartetto di valvole selezionate. I trimmer P1 e P2 infatti permettono si il bilanciamento della corrente anodica di ogni coppia di valvole finali, ma avendo un solo potenziometro P3 per la regolazione della corrente anodica possiamo ritrovarci con una coppia che “tira” di più ed una coppia che “tira” di meno, ed in tal modo un canale suona in un modo ed un canale in un altro! Assurdo, pensando al costo di un comunissimo trimmer. La modifica è semplicissima: si duplica il circuito a valle di P3, si trancia la pista che collega i cursori dei trimmer P1 e P2 e dal terminale negativo di C18 Bis si collega un filo al cursore del Trimmer isolato. In questa maniera è possibile procedere alla taratura in maniera più libera.

La modifica proposta da audiokit è questa qui:

In realtà la problematica dell’amplificatore originale è ben più grave perchè anche comprando un quartetto matchato esso va in contro a una deriva delle 4 valvole che in meno di 1 mese rende impossibile regolare corettamente il bias dell’apparecchio, infatti a mia disposizione avevo un quartetto di svetlana wc con una sola settimana di rodaggio, e tanto bastava per avere differenze di anche 10mA tra una valvola e l’altra, la modifica del circuito di bias è quindi sostanzialmente obbligatoria. Ho realizzato la modifica proposta da audiokit…

Ma ho riscontrato il seguente problema: le svetlana wc avevano una emissione leggermente inferiore rispetto ad altre EL34 (oltre alle WC ho testato anche delle JJ e delle National), testato su utracer, e non riuscivo a portare la corrente di bias oltre i 32mA che ero a fine corsa del trimmer (le 4 valvole andrebbero regolate a 48mA l’una), inoltre il ventaglio di regolazione tra minima e massima corrente regolabile era molto stretto quindi mal si adattava a certe valvole, quindi fatto una piccola e semplice modifica al circuito di bias, aggiunge solo 2 resistenze, che lo rende finalmente regolabile con ampio margine, pubblico lo schema qui sotto (clicca per ingrandire):

Nota scritta direttamente da audiokit:

Buongiorno Stefano, bel lavoro e grazie del link (bei ricordi..) dovresti solo specificare che la modifica proposta da Audiokit risale al 1998 circa tempi in cui le tipologie delle valvole di allora erano  probabilmente diverse e più ripetitive, considera che poi NON tutti i quartetti di EL34  JJ, EH, Tung-Sol, China, Svetlana USA, Svetlana SED ecc… hanno valori ripetitivi simili,  io che le misuro sempre tutte posso dirti con certezza che ci sono variazioni tra quartetti anche del 30-40 % (e non solo sulle EL34…) e qualche marchio di cui non faccio nome mi spedisce quartetti che superano anche  il 30% di tolleranza tra le stesse valvole (devo dividerle poi io a coppie se mi va bene..)  quindi a volte è necessario agire pesantemente sulle tarature anche sostituendo componenti.

Questo è l’apparecchio finito:

Non ho eseguito altre modifiche proposte da audiokit perchè un precedente proprietario aveva provveduto a cambiare i condensatori sul segnale con dei polipropilene di una marca che non conosco (miflex) e tutti gli altri condensatori del circuito con dei wima rossi, personalmente trovo l’apparecchio troppo sparato sulle frequenze acute, i wima rossi in particolare danno una gamma alta che mi risulta personalmente affaticante (ho dovuto spostare in basso la regolazione di rolloff delle mie tannoy per riuscire ad ascoltarlo), probabilmente la modifica dei soli condensatori sul segnale con dei jensen sarebbe stata più equilibrata.

Non ho inserito nessuna induttanza di filtro sull’alimentazioine anodica perchè non sapevo dove fissarla, ho però modificato il valore della resistenza R47 da 15 a 62ohm perchè il nuovo muscoloso trasformatore portava la tensione anodica da 430 che doveva essere a 466volt…

Come è già capitato sugli Audio Research Reference 210, in presenza di grossi condensatori di livellamento sulla tensione anodica risulta impossibile silenziare totalmente la vibrazione del trasformatore di alimentazione che persiste ma minima, impercettibile durante la riproduzione audio si sente solo se si sta in silenzio di fronte all’apparecchio purtroppo come si è potuto constatare anche i trasformatori selezionati dalle casi madri dopo un certo periodo prendono inesorabilmente a vibrare. Un conto comunque è un leggero ronzio un conto è un trattore, chi quindi avesse un CTA 401 con il trasformatore che ronza in modo inaccettabile e volesse il mio ricambio Mod. 20S4474 ne trova le caratteristiche sulla pagina dei trasformatori di alimentazione e può contattarmi per acquistarlo.

Per finire l’articolo ho acquisito un paio di strumentali giusto per vedere come va, la risposta in frequenza coincide con quella dichiarata dalla casa madre…

La risposta sul carico reattivo indica un buono smorzamento (non l’ho misurato direttamente perchè preferisco sempre non fare questa misura su apparecchi commerciali, ad occhio compresa tra 7 e 10)..

E questa è la distorsione armonica a 1 watt su carico resistivo.

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Mullard 520 Update 2020 – PushPull EL34 ultralineare in classe A da 20Watt

Un mese fa ricevo questa email: Ciao Stefano, se ti ricordi, da te presi due trasformatori mod. 6K6PP34 destinati al progetto mullard 520 con valvole EF86 – ECC83 – e due EL34. Mi dicesti che lo avresti modificato o rifatto, in realtà ho realizzato un assemblaggio precario ma non mi soddisfa come suona, sono ancora interessato ad un nuovo progetto logicamente studiato per i componenti in mio possesso l’unica mia pretesa è che preferisco un’alimentazione con diodi e non valvola raddrizzatrice, logicamente dovresti realizzarmi il trasformatore di alimentazione. Aspetto istruzioni, saluti “G”.

Mullard 520 – Anno 1956

Il circuito qui descritto è progettato per fornire i più alti standard di riproduzione del suono quando utilizzato in associazione con un preamplificatore adatto, una testina pick-up di e un sistema di altoparlanti di buona qualità.

Due pentodi di uscita Mullard, tipo EL34, con dissipazione anodica di 25 W, formano lo stadio di uscita del circuito. Questi sono collegati in una disposizione push-pull con carico distribuito e forniscono una riserva di potenza di uscita di 20W con un livello di distorsione armonica inferiore allo 0,05%. Lo stadio intermedio è costituito da un amplificatore catodico a divisione di fase che utilizza il doppio triodo Mullard, tipo ECC83. Questo stadio è preceduto da un amplificatore di tensione ad alto guadagno che incorpora il pentodo a basso rumore Mullard, tipo EF86. L’accoppiamento diretto viene utilizzato tra l’amplificatore di tensione e lo splitter di fase per ridurre al minimo gli sfasamenti delle basse frequenze.

L’anello di retroazione include l’intero circuito, in cui la tensione di retroazione viene derivata dall’avvolgimento secondario del trasformatore di uscita e viene iniettata nel circuito catodico dell’EF86. La quantità di feedback applicata intorno al circuito è di 30 dB, ma nonostante questo livello elevato, la stabilità del circuito è buona e la sensibilità è di 220mV per la potenza di uscita nominale. Il livello di ronzio e rumore è inferiore di 89 dB ai 20W nominali.

Il raddrizzatore utilizzato nella fase di alimentazione è il raddrizzatore a onda intera Mullard tipo GZ34. Ciò fornisce corrente sufficiente per l’amplificatore (circa 145 mA) e anche per il preamplificatore e il sintonizzatore radio FM (circa 35 mA) utilizzati con esso.

Quello che è successo a “G” è del tutto simile a quanto successo a fabrizio con i cloni Leak con la KT88 a cui lo schema mullard assomiglia tantissimo, ha montato uno schema risalente al 1956 e che aderiva agli standard qualitativi di più di 60 anni fà e il risultato uditivo non ha soddisfatto le aspettative di un’ascoltatore del 2020, i problemi sono del tutto simili a quelli avuti con il clone LEAK, come si legge anche nella descrizione Mullard del 1956 questo circuito ha ben 30dB di contro reazione, non mi stancherò mai di dire che la contro reazione ci vuole ma non bisogna abusarne, ho quindi rivisto lo schema Mullard per diminuire il tasso di NFB globale da 30 a 9dB, il minimo indispensabile per avere uno smorzamento decente, per fare ciò ho dovuto rimpiazzare la valvola sfasatrice originariamente ECC83 con una ECC82. Inizialmente volevo mantenere la EF86 connessa a triodo come ho fatto con il progetto delle KT88 perchè il cliente voleva riutilizzare i componenti che già possedeva, ma purtroppo le EL34 guadagnano di più delle KT88 quindi il tasso di NFB era ancora troppo, per riuscire a calarlo ho sostituito la EF86 triodata con la sezione di un’altra ECC82.

Questa problematica che con incontrato con il cambio da KT88 a EL34 dovrebbe essere di chiaro esempio a tutti coloro che continuano a produrre o comprare amplificatori che possono montare indistintamente EL34 e KT88, le 2 valvole sono diverse tra loro e un circuito che possa definirsi ottimizzato non può montarle entrambe punto a fine della questione. In ogni modo sul circuito possono essere montate, come finali, tutte le varie equivalenti della EL34 quindi cito le 6CA7, le KT66 e le KT77.

Il circuito è stato concepito, anzichè mono, come uno stereo integrato e monta oltre alle 4 EL34 anche 3 ECC82, la prima ECC82 viene utilizzata metà per ciascun canale. Visto che alcune persone prevenute pensano che la ECC82 non sia la meglio suonante delle valvole esse sono sostituibili con le E82CC, le 6189, le 5814A, le 6211 e diverse altre equivalenti, cambiando la connessione dell’alimentazione filamento sullo zoccolo si possono poi montare le 6CG7 e cambiando proprio zoccolo e connessioni anche le 6SN7, tutto senza modificare niente dello schema che ho prodotto e il trasformatore di alimentazione è già pensato per reggere il maggiore carico dei filamenti delle 6GC7 e delle 6SN7 rispetto le ECC82. Inoltre visto che le EL34 lavorano in classe A invece del semplice selfbias individuale mullard ho implementato il circuito di autobias di Blumlein che permette un’auto bilanciamento delle 2 valvole del pushpull con una precisione anche dell’1% a tutto giovamento sia sulla distorsione che del trasformatore che non sarà mai sottoposto a correnti DC indesiderate.

Ecco alcuni tra i vari contributi di Blumlein all’elettronica: prima di tutto, ha inventato lo stereo, il circuito ultra-lineare, il microfono a bobina mobile… ha registrato oltre cento brevetti in audio, TV e radar. Tragicamente, come Mozart, morì quando aveva ancora trent’anni.

Blumlein ha messo a punto anche un circuito di “auto-bias matching” che non mira a impostare una corrente di riposo specifica, ma lavora per mantenere entrambe le valvole alla stessa corrente di riposo; un bilanciatore in altre parole. Si rese conto che una discrepanza nella corrente di riposo delle 2 valvole avrebbe pregiudicato le prestazioni di un amplificatore push-pull, poiché avrebbe portato a una magnetizzazione parziale del nucleo del trasformatore di uscita, che riduce la sua induttanza, peggiorando la sua riproduzione a bassa frequenza e limitando la sua massima potenza in uscita.

Il suo circuito, all’epoca noto anche come “circuito giarrettiera”, utilizza una resistenza di catodo di valore doppio rispetto quello utilizzato in un normale circuito di self bias e il centro delle 2 resistenze di una valvola diventa il riferimento della griglia della valvola opposta. Quando una valvola conduce troppo, aumenta la tensione di polarizzazione sulla griglia della valvola opposta aumentando la sua corrente di riposo. Al contrario, se una valvola conduce troppo poco, abbassa la tensione di polarizzazione sulla griglia opposta facendo sì che anche l’altra diminuisca la sua corrente. Essendo però che le 2 valvole sono mutuamente incrociate una con l’altra alla fine la corrente di bias di entrambe si stabilizza ad un valore pressochè identico per entrambe, e questo avviene anche se le 2 non risultano per niente matchate! Anche se si inserisce nel circuito una valvola nuova e una parzialmente esaurita alla fine la corrente di bias delle 2 si stabilizzerà su un valore medio e uguale.

In fine come richiesto l’alimentazione del circuito è ottenuta con un rettificatore a diodi, con condensatori di generosa capacità e relativa induttanza di filtro, qui sotto lo schema premium.

Foto del montaggio di “G” saranno pubblicate quando disponibili.

 

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2 Responses to Mullard 520 Update 2020 – PushPull EL34 ultralineare in classe A da 20Watt

  • I trasformatori d’uscita che realizzo hanno tutti l’impedenza 4/6/8 ohm… il raddrizzamento a diodi ha un’impedenza molto più bassa e in un finale in classe AB si traduce in una maggiore stabilità della tensione sopratutto alle basse frequenze la dove con una raddrizzamento a valvola puoi vedere chiaramente anche con un banale tester la tensione che cade (molto di più che con i diodi) nei passaggi di volume maggiore per risalire dopo.. di fatto chi parla del “suono delle raddrizzatrici” parla della distorsione introdotta da un tensione di alimentazione instabile, per il resto ti rispondo per email

  • Buongiorno,
    Sarei interessato a costruire il circuito Mullard 520 modificato presente sul sito.
    Vorrei sapere il costo del kit trasformatori, compreso anche quello di alimentazione.
    Due domande:
    -È possibile avere i trasformatori finali con anche l’uscita per impedenza da 4ohm,?
    -Per l’alimentazione, secondo lei, è preferibile un circuito con valvola raddrizzatrice o, come nello schema, un ponte raddrizzatore a diodi?
    Ovviamente con le dovute modifiche sia al trasfomatore che al circuito…

    Grazie in anticipo per la risposta e mi scuso per il disturbo.

    Andrea Mangano

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