La Classe “A”

By 21 Dicembre 2014new, Progetti

La Classe “A”

C².S.E . ovvero: Come Costruire un Single Ended: Metodo A.E.R.

Molte riviste di audio/elettronica pubblicano progetti per l’autocostruzione di amplificatori Hi-Fi. Gli articoli, di solito, sono ricchi di foto e dettagli costruttivi ma in generale sono scarni nel descrivere il metodo con cui si deve affrontare una buona realizzazione. Lungi dal essere questa, la descrizione del miglior e unico modo per costruire un amplificatore, è comunque “il mio metodo” con il quale non ho mai fallito una realizzazione e che mi auguro possa essere utile a qualche altro appassionato costruttore di Hi-Fi.

I problemi che l’autocostruttore deve affrontare sono: l’ottenimento di una costruzione funzionante secondo le specifiche di progetto, affidabile, di propria soddisfazione e che sia accattivante o quanto meno esteticamente gradevole.
Tutto questo lo si ottiene attraverso una serie di passaggi preliminari volti ad ottimizzare la realizzazione che si vuol perseguire. Nei progetti industriali interviene pesantemente il fattore costo che l’autocostruttore di solito pone all’ultimo posto, un po’ per forza maggiore data l’impossibilità di accedere a prezzi scontati e un po’ …. perché non glie ne importa niente.
Scartata la solita soluzione del pannello in alluminio, ottone o acciaio, montato su telaio di legno con componenti a vista, ho pensato ad una soluzione a “Torre” tutt’altro che originale ma, per me, nuova.

Lo schema/descrizione
Disponendo di 4 x 6550C Svetlana e non trovando uno schema SE realizzato con questi tubi (sicuramente in qualche angolo di rivista ce ne sarà più di uno) ho pensato di realizzarlo da solo. Nessuna invenzione, nessuna soluzione super originale ma una serie di obiettivi:

  1. Lunga durata quindi niente stress alle valvole e relativa alimentazione.
  2. Almeno 7 watt di uscita per canale, “puliti e ben sonanti”.
  3. Circuitazione a triodo (io lo voglio così).
  4. Risposta alle basse frequenze sotto i 40 Hz ma ben controllati.
  5. Alimentazione senza compromessi.
  6. Niente sofismi circuitali.

I primi due obiettivi sono collegati e richiedevano l’impiego di almeno un paio di 6550C in parallelo che, alimentate senza stress, producono oltre 7 watt prima di entrare in zona clipping. (qualcuno tira fuori di più a scapito di condizioni di lavoro “spinte”, cosa che ho voluto evitare in assoluto –vedi obiettivo 1-).

Le 6550C sono dei tetrodi e richiedono, per lavorare in classe “A”, una tensione di 400 volts di placca con una Ia di 87 mA, e 225 Volts di schermo con una Ig di 4 mA. Considerando le cadute di tensione sulle induttanze di filtro e sul trasformatore di uscita, alimento la placca con 380 volts e, tramite uno zener da 50 volt, alimento gli schermi con 330 V consentendo così il funzionamento a triodo e ottenendo una Ig di 3,5 mA e una corrente anodica di 67 mA circa, pienamente al di sotto dei valori di funzionamento consigliati per un funzionamento in classe “A”, rispettivamente, di 4 mA e 87mA.

Per la polarizzazione delle valvole finali ho optato per quella catodica, ottimizzando il valore della resistenza di catodo strumentalmente (clipping simmetrico) ed individuandola nel valore ottimale di 400 ohm per tubo. (28 volts di catodo). Più difficile è stato invece raggiungere il terzo obiettivo cioè la frequenza minima di 40 Hz e oltre.

La chiave ovviamente è stata la scelta del trasformatore di uscita, con l’impiego di un UBT-1 “ One electron ” fornito da Antique Electronic Supply (USA) con caratteristiche, costo/prestazioni eccezionali e risposta in frequenza ad 1 W, da 10 Hz sino ad oltre 70 Khz. Una scelta, verificatasi a posteriori, strumentalmente e anche all’ascolto, azzeccata.
A meno del finale che ho progettato interamente, a garanzia del risultato, ho realizzato la parte amplificatrice e driver attingendo da schemi pre-esistenti e verificandone il corretto funzionamento in questa applicazione, mano a mano che il lavoro procedeva. Il circuito definitivo, completo, è visibile in fig. 1

Il circuito consiste di una 6SL7 che funge da amplificatrice accoppiata in cc ad un inseguitore catodico. L’alimentazione di questo stadio è stabilizzata ad un valore di 270 Volts. Da questi, una 6SN7 versione mu follower garantisce l’ulteriore amplificazione necessaria con una impedenza d’uscita sufficientemente bassa per il collegamento capacitivo alle valvole 6550C, finali. Il circuito complessivo ha un guadagno di 22 db incluso -14 db di controreazione. Questa soluzione, tra l’altro molto stabile, garantisce un valore di “damping” di circa 6 che non è affatto male per un S.E. (ci vorrebbe almeno 10)
I filamenti delle 6SL7 e 6SN7 , sono alimentati in cc, stabilizzati e polarizzati per garantire una Vkf entro i limiti di specifica. L’alimentazione anodica e del mu follower e delle finali è separata e filtrata da una serie massiccia di induttanze e capacità. L’applicazione della tensione è ritardata, da un apposito circuito, di circa 60 secondi per assicurare un adeguato riscaldamento dei tubi.

Il metodo costruttivo
Prima di iniziare qualsiasi lavoro tutti i componenti devono essere già disponibili. (è concesso che manchi qualche resistenza…. ).
Da una prima valutazione dello spazio necessario, determino che dovrò realizzare più telai: uno per la sezione valvolare e T.U., uno per l’alimentatore, rettificatori induttanza principale e condensatori di filtro ed infine uno per l’alimentazione dei filamenti in cc, la stabilizzazione della tensione della sezione ampli di ingresso e le altre impedenze di filtro. I tre telai dovranno essere posizionati uno sopra l’altro. (sic..)
Senza indugi provo a buttare giù l’idea su di un pezzo di carta e dopo qualche tentativo decido per la soluzione di fig 2 .

Il mock-up
Preparo un disegno con la pianta dei singoli telai in scala 1:1 e comincio a disporre sopra questo i componenti di maggior ingombro. Nell’amplificatore verifico mentalmente il percorso del segnale e ottengo così la disposizione ottimale del trasformatore di uscita, degli ingressi, delle uscite e la posizione delle valvole.
Lo stesso dicasi per le due sezione riservate all’alimentazione; Trasformatori per l’alta tensione, i filamenti, filtri L/C, cavo di alimentazione, fusibile, interruttore, interconnessioni tra i telai, ecc.

Dopo questo primo grossolano passo, costruisco dei telai prototipo (mock-up), sempre in scala 1:1 (fig 3) , usando del cartone pressato di 3 mm di spessore. Riposiziono con maggiore precisione tutti i componenti ingombranti, gli ancoraggi vari e verifico mentalmente, di nuovo, il percorso segnale, l’ingombro verticale, le distanze dei componenti dalle sorgenti di calore (fig. 4) .
Eseguo cambiamenti ove necessario. Raggiunto il posizionamento definitivo, preparo contestualmente i disegni di dettaglio ( fig 5) , con quote in scala 1:2, disegni che serviranno poi al solito amico che mi realizzerà i telai e, successivamente, alle numerose operazioni di foratura A questo punto, in attesa di questi ultimi, preparo il “ layout “( la disposizione) di dettaglio dei componenti, per stabilire l’orientamento degli zoccoli, la posizione delle basette di ancoraggio, il percorso dei collegamenti vari, le boccole di ingresso e uscita, e quant’altro; il tutto in scala 1:1. (fig.6).

Qui occorre munirsi di matita e di una grossa gomma perché i cambiamenti e le correzioni sono sempre numerosi. Ove necessario modifico/integro i disegni di dettaglio con le quote.
Passo poi a realizzare il circuito stampato relativo ai circuiti cc dei filamenti, del filtraggio delle varie tensioni necessarie al circuito e della tensione stabilizzata. Di solito eseguo tre passaggi.
* Disposizione di massima su di un foglio quadrettato dei componenti e dei collegamenti relativi
* Disegno finale in scala 1:1 dal quale ottengo una pellicola positiva, necessaria per ricavare il circuito stampato (basta recarsi in una tipografia attrezzata e la fanno in dieci minuti)
* Produzione casalinga e montaggio del circuito stampato
I tre passaggi sono evidenziati nella fig. 7

Arrivano i telai
Finalmente sono pronti. Dopo un controllo di massima che tutto sia ok, eseguo con pazienza e cura tutti i fori necessari; (fig. 8 ) L’alluminio si presta bene a questo e il lavoro prosegue speditamente. I telai ora sono completi ma si rende necessario un trattamento per togliere eventuali rigature e quella superficie lucida destinata a durare poco nel tempo. Acqua tiepida, soda caustica; una immersione di circa 2 minuti e una abbondante risciacquatura li rende belli satinati. (attenzione a non mettere le mani nella miscela acqua/soda).

Il montaggio dei componenti
Comincio così il montaggio dei componenti. Se il lavoro a tavolino è stato fatto con cura il tutto prosegue speditamente e per il meglio.
Per primo completo l’alimentatore (fig 9),
Terminato il montaggio proseguo con il collaudo che cerco di fare alla meglio utilizzando dei carichi fittizi sulle tensioni anodiche e dei filamenti. Verifico l’efficacia dei regolatori e il livello di ripple. Soprattutto mi assicuro che i collegamenti alle basette di uscita siano esatti.
Poi passo all’amplificatore (fig. 10). Il layout preparato in anticipo mi aiuta ad evitare errori, non solo, ma diventa fondamentale per evitare percorsi ingarbugliati, incroci con circuiti ad alta impedenza (griglie) e altri con presenza di forti correnti alternate (filamenti) e di segnale (trasf. di uscita).

Monto dapprima un canale.
Completatolo, eseguo qualche controllo ohmmico nei punti in cui applicherò le tensioni per verificare che non ci siano corti circuiti; poi con l’aiuto di un alimentatore (autocostruito) comincio ad alimentare un canale. Prima i filamenti, poi gradualmente l’anodica. Controllo la correttezza delle tensioni in vari punti, ed in particolare le polarizzazioni, la corrente totale di assorbimento, annuso, come fanno i cani, per sentire se qualche cosa brucia. Tutto in regola. Applico un carico fittizio di 8 ohm in uscita, piloto l’amplificatore con un segnale sinusoidale regolabile mentre con un oscilloscopio ne controllo l’uscita. Apparentemente tutto OK.
Per ora questo è più che sufficiente.
Non mi rimane che completare l’altro canale ed eseguire, su questo, gli stessi test preliminari già fatti precedentemente.

Final assembly & test
Ora devo compiere un altro passo: collegare l’alimentatore ai circuiti regolatori (fig. 11) e quindi all’amplificatore (fig. 12 e fig. 13) e, se i test preliminari sono stati fatti bene, a questo punto non mi devo attendere sorprese. Cosi è.
Eseguo misure più accurate delle varie tensioni, la distorsione, la potenza in uscita, la risposta in frequenza etc.. etc.. In genere se il progetto è valido e il montaggio è stato eseguito con buoni criteri i risultati sono scontati e le misure sono solo una conferma di un lavoro ben fatto.
I risultati ottenuti risultano essere al di sopra di ogni aspettativa. Ad 1 watt la risposta di frequenza va da 20 Hz a 60 Khz entro 1 db. La distorsione, prevalentemente di 2° armonica, è -50 db (meno dello 0.5%). Mano a mano che ci si avvicina alla massima potenza la distorsione totale aumenta ma è sempre di natura monotonica decrescente e raggiunge i – 40 db (1 %) a circa 6 watt.
Bene, gli obiettivi sono raggiunti.
Il suono della classe “A” è proprio accattivante e piacevole ; 8 watt che pilotano delle casse con sensibilità di 90 db sono più che sufficienti. L’assoluta mancanza di ronzio in uscita (sempre un problema negli amplificatori in classe “A”), mi ripaga della qualità superlativa dell’alimentatore L’unico neo: 26 Kg di peso per 8 + 8 watt ….. sono un bel fardello; ne vale la pena? Ma!
Dovrò ora completarlo con una veste esterna accattivante… ma… forse userò dei pannelli trasparenti. Per lasciare intravedere l’interno. Insomma, sono soddisfatto ??…….
Di solito, a lavoro ultimato, eseguo una autocritica che concludo sempre allo stesso modo: smonterei il tutto e lo rifarei daccapo.
Strumentazione di test (1)
– Generatore onde sinusoidale (per misura di distorsione) (autocostruito)
– Distorsion analyzer HP 331A
– Test Oscillator per misura della risposta in frequenza HP 654A
– Analizzatore di spettro HP 3585
– Oscilloscopio Tektronix Tek 2225
– Millivoltmetro AC/db HP 403B
– Voltmetro AC/DC/db Heathkit IM-28

Nota:
In alcune foto sono visibili tre zoccoli octal ove trovano posto le valvole finali, e un noval poco più sotto (per canale) Si tratta di provvisioni, poi non attuate, per aggiungere una ulteriore 6550 (11 Watt di potenza per canale) ed un eventuale inseguitore catodico per provare il funzionamento in classe AB 2 .
A.E.R.

(1) Il sig. Saputelli (royalty di B. Aloia) di turno, che pensa che questa strumentazione sia obsoleta, sappia che con questi (ed altri strumenti) sono andati sulla luna…che oggi invece osservo dalla mia finestra .

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