lunedì 25 luglio 2011

Elettronica di una volta, con qualche aggiornamento

Le valvole per me sono un ricordo di infanzia. Non so quante volte ho smontato il televisore (che nonostante ciò funziona ancora), e studiato gli schemi polverosi incollati sul fondo di una vecchia radio. E dopo aver trovato un po' di valvole in un magazzino dell'osservatorio, mi sono riappassionato a questi oggetti misteriosi. Ora finalmente, passato l'esame di maturità del figlio, ho un po' più di tempo libero, e con qualche nottata passata in laboratorio, l'aiuto di un tecnico in pensione, e un po' di pazienza sono riuscito a costruirmi un oggetto decisamente demodé, un po' steampunk, ma che suona magnificamente. Anche il costo è risultato inferiore a quanto avevo previsto nel post precedente, per cui non devo impegnarci tutto il mio stipendio di disinformatore.

Si tratta di un finale stereo (sono due finali mono, in realtà), da circa 15W RMS per canale, alloggiato in due cassette di legno. Il tutto molto compatto, con all'esterno della scatola solo le quattro valvole. Certamente un finale da 15 W ormai lo trovi come omaggio nel fustino del detersivo, ma vuoi mettere la soddisfazione. In teoria poi se trovassi tempo e voglia potrei sostituire le valvole finali con delle KT88 (e l'alimentatore per dargli la corrente necessaria) ed arrivare ad un dignitoso 30-40W per canale. Non ho per ora fatto misure di distorsione, ma sull'oscilloscopio le tracce dei segnali in ingresso ed in uscita si sovrappongono perfettamente.

Ora manca la parte più importante, il preamplificatore, ma non è semplice progettare qualcosa partendo da esperienza zero. Per questo ho preferito farmi le ossa su qualcosa di concettualmente più semplice, e difatti mi sono ritrovato parecchi errori da correggere. Ma alla fine ho costruito un oggetto che viene venduto tra i 2000 e gli 8000 euro, ad una frazione infima del costo, delle dimensioni e del peso (30 cm contro quasi mezzo metro di profondità, un paio di kg contro 22). E sicuramente più gradevole alla vista.

La scatola (un bauletto di legno da pochi euro) aperta. Sul coperchio lo stampato del circuito. Da sinistra il trasformatore audio, e i due alimentatori a bassa tensione. In basso il convertitore DC-DC 18->400V

Per far star tutto in 20x30 cm ho dovuto stipare parecchio il contenuto della scatola. Il trasformatore di uscita (l'oggetto più costoso, 50 euro) è responsabile della maggior parte del peso. Per l'alimentazione ho progettato un circuito switching alimentato da un alimentatore per portatili, facendo attenzione al filtraggio in uscita. Il tutto viene a costare meno di metà di un trasformatore per valvole, con meno di un ventesimo del peso, e produce una tensione stabilizzata. Per i filamenti ho usato un secondo alimentatore per notebook, 20 euro e 150 grammi. Il tutto scalda per cui ho dovuto usare una coppia di ventilatori, l'aria circola nella scatola ed esce alla base delle valvole di potenza. È la cosa che mi piace meno, per quanto siano silenziosi un po' si sentono, mentre l'altoparlante a vuoto non ha il minimo ronzio o fruscio.

Dettaglio dell'alimentatore AT. Ingresso 18V, uscita 400V stabilizzati. Il trasformatore (18€) regge 300W

Ora il problema diventa trovare le casse. Sì, perché in qualsiasi supermercato trovi impianti home theatre a 8 casse, 400 watt, "suono digitale" (come fosse un pregio), ma un paio di normali casse di buona qualità e una trentina di watt sono cose da gente retrò, o da disk jokey professionisti (con costi in proporzione). Non c'è niente da fare, sono un relitto di altri tempi. Aggiornamento: alla fine un pianto e un lamento mi sono preso due buone casse HiFi, che ora sono in rodaggio nella camera anecoica dell'osservatorio.

26 Luglio

Ho provato l'amplificatore in una stanza buia, e ho notato, accanto al bagliore rossastro dei filamenti, una luce azzurrina (cliccare la foto per vederla meglio). L'amplificatore ha una banda passante che scende a circa 1 Hz (anche se il trasformatore taglia a 20 Hz e le casse a 30 Hz), per cui toccando lo spinotto di ingresso si vede distintamente che la luce segue la corrente di anodo, aumentando in una delle due valvole mentre cala nell'altra. Credo sia la luminescenza dovuta agli elettroni che urtano il vetro, o la mica. se qualcuno ne sa di più lo ascolto volentieri. Non l'avevo mai notata prima.

17 commenti:

David Addison ha detto...

Ciao Gianni,

ricordavo vari link trovati negli anni passati relativi all'autocostruzione di casse acustiche, uno dei migliori - o meno peggio - è questo:

http://www.tnt-audio.com/clinica/diffusoridiy.html

Maurizio T.

Anonimo ha detto...

Stupendo

AF ha detto...

Gianni sono il Fornari, se vuoi provare con due Canton da 2.5Ohm chiamami

Gianni Comoretto ha detto...

Francamente non ho molta voglia di mettermi a costruire pure le casse. Anche se sicuramente sarebbero in stile, cosa tutt'altro che banale da trovare. E devo ancora girare un paio di negozi di hifi, per cui non dispero. Il sito di David Addison comunque è una miniera di informazioni, dovrei riuscire a cavarmela se non trovo niente di già fatto.

L'impedenza è obbligatoriamente 8 ohm, le valvole sono molto pignole con le impedenze.

BigRedCat ha detto...

Bel lavoro Gianni!
Quelle ferritine ti bastano per eliminare il rumore degli switching? Anche sotto carico intenso?

Anonimo ha detto...

bene! ci fai vedere gli alimentatori? Vorrei riprodurre un pre per chitarra ma non voglio usare il costosissimo trasformatore Hammond!.

Gianni Comoretto ha detto...

La ferrite serve solo ad isolare i disturbi di modo comune sull'alimentazione, ma il filtro sull'alimentatore è praticamente tutta la parte a destra del trasformatore di alimentazione (quello piccolino giallo in basso). Devo mettere anche uno schermo elettromagnetico. Un ulteriore filtraggio è dato dalla batteria di condensatori sul lato basso dello stampato. Alla fine c'è tanta capacità distribuita che il tutto va avanti per diversi secondi quando lo spengo.

Il rumore dello switching è ad alta frequenza, per cui di per sé non dà troppa noia. Aiuta anche il fatto che l'amplificatore è differenziale quasi dall'inizio, ed è quindi abbastanza immune alla porcheria sull'alimentazione. Non lo userei comunque per un preamplificatore, a meno di non metterci dopo un "superregolatore" (buona idea comunque), che costa un centinaio di euro in kit (http://www.vacuumstate.com).

Dà più noia il fatto di usare uno stampato, ho dovuto fare dei tagli attorno alle piste critiche, perché con le valvole l'isolamento elettrico non è mai abbastanza, i megaohm sono ancora resistenze basse.

Gianni Comoretto ha detto...

Per il pre da chitarra puoi usare un Hammond 261G6, 38 euro+IVA. E regolarlo con un circuito a MOSFET standard, ne trovi in rete.

Gianni Comoretto ha detto...

Ho aggiornato le foto a maggior risoluzione e aggiunto un dettaglio dell'alimentatore di anodica. Cliccare per ingrandire. Appena riesco metto anche lo schema.

Riccardo (D.O.C.) ha detto...

Il rumore dello switching è ad alta frequenza, per cui di per sé non dà troppa noia
A te no, ma ai tweeter? Io ricordo di averne distrutti parecchi, con amplificatori che apparentemente funzionavano benissimo ma in realtà auto-oscillavano a frequenze ultrasoniche...

Credo sia la luminescenza dovuta agli elettroni che urtano il vetro, o la mica. se qualcuno ne sa di più lo ascolto volentieri.
Per quel che ne so io, è la luminescenza prodotta da qualche molecola di gas presente dentro la valvola, e in genere non è un buon segno: salta fuori quando la valvola ha preso una "scaldata" e i suoi componenti (la placca più degli altri) hanno buttato fuori un po' di gas. Siccome tu non puoi riscaldare il getter (quell'anellino tondo lucido che c'è in alto) per riassorbirli, non puoi eliminarla, ma è chiaro che una valvola con del gas all'interno funziona meno bene di una senza. In ogni caso, ciò a cui bisogna fare molta attenzione è che le placche non scaldino troppo (anche al buio, non devono assolutamente arrossarsi). Nelle tue foto però sembra che la luminescenza ci sia solo in corrispondenza delle fessure sulla placca, quindi potrebbe essere proprio quello che dici tu.

Ah, le valvole, che nostalgia...

PS io ho un amplificatore prodotto da una dittarella veneta, che usa le valvole come preamplificatore e i MOSFET come finali, e che suona meravigliosamente...

Gianni Comoretto ha detto...

@riccardo:
Sul rumore dello switching. Nel segnale all'oscilloscopio on si vede, e quello arriva a 100 MHz. Non si sente nell'altoparlante, e quindi non dà fastidio. Comunque un conto sono le oscillazioni, quelle possono spararti in effetti un bel po' di potenza sul tweeter, un altro del rumore, che può rovinare un pezzo "pianissimo", ma di potenza dentro ne ha veramente poca.

Sulla luminescenza, potrebbe darsi, anche se mi sembra strano sia azzurro, proverò a guardarlo con un reticolo. Sarebbe un guaio, gli atomi di gas ionizzato sono carichi positivamente, quindi vengono sparati sul catodo inquinando lo strato emittente che dopo un po' va a remengo. Non solo, ma vengono anche catturati sulla griglia, che quindi si ritrova con una corrente spuria proporzionale all'anodica e molto rumorosa. Servirebbe un provavalvole, se la corrente di griglia non è trascurabile il sospetto è il gas residuo. Comunque il getter non lo puoi riscaldare, ma è getter anche l'argentatura, e in un uso normale della valvola, con il bulbo che arriva a quasi 100 gradi, quello il gas lo assorbe. C'è anche chi mette le valvole nel forno...

Riccardo (D.O.C.) ha detto...

Quella delle valvole in forno non la sapevo... Io conoscevo uno che le aveva montate a testa in giù perché, diceva, "così gli elettroni cadevano meglio sulla placca"...

Il rumore, se non c'è non c'è, e non ci sono problemi. L'alimentatore come si comporta ai transitori? E' vero che le correnti in gioco sono piccole, ma siccome io ho sempre dovuto lottare contro le intermodulazioni (e difatti per le casse ho adottato il bi-wiring, con grande soddisfazione) questo è un problema che mi angoscia parecchio.

Gianni Comoretto ha detto...

Nel caso specifico l'amplificatore è in classe A, quindi la corrente assorbita è circa costante. La risposta del loop di controllo ha una banda di qualche kHz, sopra quello ci pensano i condensatori.

Ho avuto problemi per la corrente di spunto all'accensione, il circuito usato ha dei grossi condensatori di bypass sul catodo delle finali, e quindi all'accensione queste hanno tensione di griglia zero finché questi non si caricano. E la protezione di sovracorrente dell'alimentatore da PC entrava in blocco, staccando tutto per un secondo. Poi riprendeva, ma il condensatore intanto si era scaricato e il tutto ripartiva. Ho risolto NON usando un ritardo tra alimentazione dei filamenti e dell'anodica, quindi il filamento freddo limita la corrente. La tensione sulle altre valvole è un po' alta all'inizio (il motivo per ritardare l'anodica) ma entro le specifiche. Una soluzione migliore sarebbe usare una topologia differente, con un generatore di corrente costante sui due catodi in parallelo, che migliora anche la simmetria del push-pull, ma dovevo ripartire daccapo con schemi, simulazioni, stampati.

BigRedCat ha detto...

Gli switching e il loro "rumore" mi perseguitano. Recentemente ho dovuto toglierli da una situazione RFiD HF perchè assordavano le antenne anche a considerevole distanza, andava meglio con le ferriti. In alcune situazioni sono costretto anche a togliere l'alimentazione ai portatili perchè altrimenti dall'audio esce un rumore fastidiosissimo, risolvibile con un box di disaccoppiamento o tagliando la spina di terra (in casi estremi!)
Grande Gianni, continua a raccontare...

Gianni Comoretto ha detto...

Continuando a raccontare
Il primo ostacolo l'ho avuto con il tecnico che mi dà una mano, uno che le valvole le maneggia da 50 anni almeno. Quando ha visto le scatole di legno me ne ha dette di tutti i colori, per lui un amplificatore deve avere questo aspetto qui. Per il preamplificatore gli darò retta, ma a me l'idea dell'amplificatore in una scatola con le valvole a vista piaceva troppo.
E anche lui ha storto parecchio il naso per l'alimentatore, in effetti è stata una scommessa da salto nel buio. Ma un alimentatore lineare costa e pesa uno stonfo, soprattutto per il trasformatore. Un Hammond adatto costa 150 euro e usa un litro abbondante di ferro e rame, circa 10kg. Poi devi aggiungerci una bobina di filtro a 50 Hz, cioè un altro paio di kg e 30-40 euro, e una qualche regolazione.

Dr. Giuliano Parpaglioni ha detto...

scusa l'OT, volevo segnalarti che ti ho risposto su strakerenemy al meglio delle mie possibilità

http://tinyurl.com/3p9mmaa

Hanmar ha detto...

Mi fai paura... =_=

Ma attendo con ansia lo schema completo. :)

Saluti
Michele
Ps: per la casse io potrei usare quelle del vecchio stereo, dua Akai tre vie da 75W/8ohm