Ottimizzare il circuito con trasformatori SB-LAB

In questo articolo analizziamo in dettaglio la revisione di un classico schema ispirato Leak, realizzato da un appassionato utilizzando trasformatori SB-LAB. Vedremo come, partendo da un progetto vintage non ottimizzato, sia stato possibile ottenere prestazioni nettamente superiori attraverso un’attenta messa a punto e modifiche mirate.

L’obiettivo è dimostrare quanto sia importante adattare uno schema alle caratteristiche reali dei componenti utilizzati, soprattutto quando si vogliono sfruttare al massimo trasformatori di alta qualità.

Potrebbe interessarti anche il progetto dello stesso amplificatore ma con diodi invece che valvola raddrizzatrice? clicca qui…

Il caso: Hashimoto KT88 UL Push Pull Riprogettati

Era il 2017 quando pubblicai, nella sezione I lavori dei lettori, un breve articolo dedicato alla realizzazione di un cliente che aveva acquistato un set di trasformatori da me. Il titolo di quell’articolo era “Monofonici KT88 di Fabrizio”. Qui sotto, separata dalle linee, potete trovare la pagina originale.


Pubblico le foto dei monofonici realizzati da fabrizio con i trasformatori SB-LAB

Ciao Stefano come promesso ti invio le immagini ed alcuni dati tecnici dei due monofonici costruiti sulla base dei trasformatori comperati da te. Le misure non sono forse da campionato come quelle dei tuoi stupendi Allbireo, comunque sono apparecchi stabili e davvero ben suonanti. Poteva essere sfruttato meglio il tuo TU ? Sicuramente si, ma le scelte circuitali adottate e la messa a punto effettuata in seguito hanno portato a questo:

Le valvole usate sono: una EF86 in ingresso, alla quale segue in accoppiamento diretto la sfasatrice 12AU7, il circuito sfasatore utilizzato: un long tail pair, finali KT88. Nella sezione di alimentazione  è stata usata inizialmente una 54UG sostituita poi nella versione finale da una GZ 34.

Dati Tecnici misurati a 50watt RMS (potenza ottimale):
Alimentazione 460Vcc – BIAS 50mA
Distorsione armonica : 1Khz-50W  0,22%
Distorsione armonica : 60hz-50W  0,8%
Distorsione armonica : 10Khz-50W  1,2%

Banda Passante 50w:
+0,5db a 20Hz
-3db a 50KHz
NFB : 15db

Sensibilità d’ingresso: 0,5V 1Khz
Impedenza d’ingresso: 100Kohm
Rapporto segnale rumore: 102db


Poi nel 2020 ricevo questa email:

Ciao Stefano sono ***, posseggo due mono PP KT88 costruiti usando i tuoi TU, TA e Induttanze. Il lavoro è stato pubblicato nella rubrica “i lavori dei lettori” nel tuo sito con il titolo “Monofonici kt88 di Fabrizio”.

Vengo al dunque, al tempo quando ti inviai le foto e lo schema elettrico dei monofonici tu molto gentilmente mi suggeristi tramite email una serie di valide e possibili modifiche da mettere in pratica sul circuito per ottenere un miglioramento delle misure e delle qualità sonore degli amplificatori. Siccome io non mi ritengo un tecnico ma riesco ad apprezzare (molto) le tue argomentazioni tecniche e il tuo modo di concepire l’hi-fi, se accetti di darmi istruzioni mi piacerebbe modificare i due monofonici secondo le tue indicazioni.

Potrei anche accontentarmi di come suonano attualmente: molto ricchi, abbastanza dettagliati, pieni di bassi e “caldi” anche troppo “caldi e pastosi” per i miei gusti. Visto che mi piacciono le cose ottimizzate al meglio e considerato che ci sono margini di miglioramento vorrei attuare le modifiche da te consigliate o quelle che riterrai più opportune apportare.

Ho già trattato in passato il tema della banda passante di un trasformatore, ma da tempo avevo in mente di affrontare anche la banda passante di un intero circuito. Si tratta di un argomento piuttosto complesso, che merita di essere spiegato con esempi concreti e dati strumentali, così da renderlo più chiaro a chi legge.

Il caso tipico è quando si prende uno schema trovato su internet e lo si realizza utilizzando i miei trasformatori — oppure qualsiasi altro trasformatore diverso da quello per cui lo schema è stato progettato e messo a punto. In questi casi, non si può evitare di modificare qualcosa: uno schema elettrico reperito online DEVE sempre essere adattato al momento della realizzazione, a meno che non si utilizzino esattamente gli stessi trasformatori previsti dal progetto originale.

Per approfondire meglio la questione, prendiamo come esempio i monofonici di Fabrizio. Qui sotto trovate lo schema (di cui sconsiglio la realizzazione), con evidenziati in rosso i quattro punti più problematici.

Questo schema in realtà deriva a sua volta da uno schema hashimoto di cui potete trovare l’articolo completo a questo indirizzo…

Neppure lo schema Hashimoto è davvero originale: deriva infatti da uno schema ancora più antico, risalente alla fine degli anni ’50, utilizzato nei famosi amplificatori Leak. Nell’immagine qui sotto potete vedere lo schema del Leak TL25, dal quale emergono molte somiglianze.

Tutti gli schemi Leak di quell’epoca seguivano un’impostazione di base molto simile: variavano principalmente le valvole finali e la tipologia di sfasatore, mentre la EF86 era sempre presente. In sostanza, erano tutti abbastanza simili tra loro. Non saprei dire con precisione da quale modello Leak Hashimoto abbia preso ispirazione, ma il riferimento storico è piuttosto evidente.

Passiamo ora al problema che si è presentato a Fabrizio. Lui cercava un suono moderno: frizzante, brillante, arioso e pulito. Aveva visto nei miei trasformatori la chiave per raggiungere questo obiettivo, ma quando ha montato il suo clone Leak si è ritrovato con un amplificatore caldissimo, impastato e dal suono tipicamente “anni ’50”.

Nel mondo degli autocostruttori continua a resistere la convinzione che un singolo componente possa determinare da solo il risultato sonoro finale. Così si sente dire che “la valvola X suona in un certo modo”, “la valvola Y suona in un altro”, e lo stesso vale per trasformatori, condensatori, resistenze…

Un ragionamento che sfiora quasi la magia: come se bastasse inserire un solo elemento per imprimere all’intero amplificatore una certa personalità sonora. È un po’ come pensare che, montando un volante Ferrari su una Panda, questa diventi improvvisamente una supercar. Capito il concetto?

Come sempre, la realtà è molto più complessa degli stereotipi che le persone si creano nel proprio immaginario. Il risultato sonoro di un amplificatore dipende dall’insieme di tutti i componenti utilizzati e, soprattutto, da come questi vengono fatti lavorare insieme.

C’è chi afferma che le KT88 abbiano un suono pastoso e bassi gonfi, mentre le 300B sarebbero brillanti, ariose e dotate di un “palcoscenico” immenso… e via con tutta una serie di luoghi comuni.

La verità? Io stesso ho fatto suonare KT88 (e persino valvole TV economiche) in modo brillante, aperto e con bassi controllati. Allo stesso tempo, ho ascoltato molti amplificatori con 300B che suonavano chiusi, mosci e del tutto inascoltabili. “Eh, ma ci sono le 300B!” — E allora? Se il circuito è progettato male e costruito peggio, farà schifo lo stesso, anche se ci metti due valvole da 1.800 € l’una.

Tornando al progetto di Fabrizio, la causa principale del risultato sonoro che ha ottenuto è stata l’adozione di uno schema degli anni ’50, utilizzato senza le opportune modifiche. Infatti, il suono finale non dipende solo dalla valvola o dal trasformatore, ma dal complesso di tutti i componenti e, soprattutto, dallo schema elettrico su cui si basa l’amplificatore. A questo punto, riprendiamo lo schema elettrico in questione e analizziamo insieme quelli che io considero i principali problemi…

In che modo progettava Leak nel 1958? Beh, prima disegnavano lo schema teorico del circuito, poi producevano i trasformatori, montavano il prototipo e infine lo provavano. Molti autocostruttori sono convinti che tutto finisca lì: monti i primi componenti che ti capitano e il gioco è fatto (e purtroppo molti fanno davvero così).

In realtà, dopo aver assemblato un prototipo, chi sa davvero cosa sta facendo passa alla fase di messa a punto. E la messa a punto non consiste certo nell’aggiungere cavi da 5.000 €, pietre magiche o piedini conici rigorosamente in numero dispari.

Significa invece effettuare misurazioni strumentali dettagliate, analizzare il comportamento reale del circuito e, di conseguenza, apportare le modifiche necessarie allo schema per ottimizzare le prestazioni o correggere eventuali difetti.

Dobbiamo anche partire da un dato di fatto: il trasformatore di uscita Leak del 1958 non era niente di speciale. Mi dispiace per i nostalgici degli amplificatori vintage, ma è la realtà. All’epoca si utilizzavano lamierini di qualità inferiore persino rispetto a quelli impiegati oggi per i normali trasformatori di alimentazione, e non c’era alcun interesse a spingersi verso prestazioni superiori.

I trasformatori d’epoca erano carenti sia in basso che in alto: in pratica, erano quasi tutti centrati sui medi. Questo perché anche le registrazioni dell’epoca avevano pochi bassi e pochi alti, quindi i produttori di amplificatori non si preoccupavano di realizzare apparecchi con una banda passante estesa.

Anzi, all’epoca una banda troppo ampia sarebbe potuta diventare un problema, perché avrebbe messo in evidenza sul diffusore i rumble dei motori dei giradischi e i soffi vari causati da componenti rumorosi come i resistori a impasto, i cablaggi primitivi e così via.

Per chi ama questi vecchi amplificatori: non è una critica. Se vi piace quel suono medioso e vintage, va benissimo. Ma qui stiamo parlando di realizzare nel 2020 un amplificatore valvolare con un suono moderno, trasparente e dettagliato. Ci tenevo a chiarirlo per non attirarmi le critiche degli appassionati dei Leak: si tratta di apparecchi vintage dal suono vintage, ed è giusto apprezzarli per ciò che sono.

Tornando al nostro progettista Leak: una volta acceso il prototipo, posso ipotizzare che abbia incontrato problemi di auto-oscillazione, inneschi o captazione di disturbi RF. Per risolvere, ha inserito uno snubber (20 k? + 47 pF) in parallelo alla resistenza da 100 k? sull’anodo della EF86 (rettangolo rosa in alto a sinistra). Questo snubber era stato pensato per sopprimere un disturbo individuato a circa 169 kHz.

Fabrizio, non avendo la resistenza da 20 k?, ne ha utilizzata una da 22 k?. Uguale? No, perché 22 k? con 47 pF taglia a circa 154 kHz, quindi non è affatto la stessa cosa.

Ma c’è un punto ancora più importante: che senso ha mantenere questo snubber se né il trasformatore d’uscita né il cablaggio sono quelli originali Leak? Il disturbo che aveva risolto Leak potrebbe non esistere nel montaggio di Fabrizio, oppure potrebbe manifestarsi a frequenze diverse che richiederebbero prima di essere individuate, e poi eventualmente soppresse con valori corretti di resistenza e condensatore.

Ecco quindi il primo esempio di elemento che non può essere semplicemente copiato “as is”. In una replica moderna, il circuito andrebbe inizialmente montato senza questo snubber, per poi valutare in fase di messa a punto se reintrodurlo e con quali valori, in base a misurazioni reali.

Proseguiamo analizzando i cerchietti rosa: l’accoppiamento tra il driver ECC82 e le finali avviene tramite condensatori da 47 nF, con una resistenza di griglia di 100 k?. Per chi non lo sapesse, questa combinazione forma un filtro passa-alto con frequenza di taglio a circa 33 Hz. Apparentemente può sembrare accettabile, ma in realtà un taglio così elevato introduce rotazioni di fase alle basse frequenze (come vedremo più avanti nei grafici). Anche in questo caso, probabilmente alla Leak importava poco, visto che i trasformatori d’uscita dell’epoca spesso iniziavano a tagliare già ben prima, talvolta attorno ai 200 Hz.

Infine, analizziamo il rettangolo in basso a sinistra: si tratta del condensatore da 100 pF posto in parallelo alla resistenza da 33 k? nel percorso di negative feedback.

Questo condensatore viene utilizzato principalmente per sopprimere il ringing del trasformatore (visibile, ad esempio, in risposta a onde quadre), per limitare la banda passante dell’amplificatore quando è eccessiva o per ridurre eventuali instabilità.

Il suo valore è strettamente legato al trasformatore di uscita utilizzato: cambiando trasformatore, occorre necessariamente ricalcolare e modificare anche il valore di questo condensatore. Anzi, in alcuni casi, un condensatore che in un certo contesto sopprime un innesco, con un altro trasformatore potrebbe addirittura causarlo.

Questo componente è piuttosto comune negli schemi con controreazione, ma non può essere considerato un valore “fisso”: va sempre adattato in base al trasformatore e, talvolta, anche solo cambiando la disposizione del cablaggio.

Per questo motivo, quando si assembla un nuovo circuito, questo condensatore dovrebbe inizialmente essere omesso e il suo valore definito solo dopo accurate prove.

Personalmente, per semplificare questa fase, ho realizzato uno strumentino dedicato molto comodo.

Nel caso specifico, Fabrizio ha utilizzato un valore di 100 pF, mentre nello schema Hashimoto non era previsto nulla; immagino quindi che qualche prova l’abbia comunque effettuata. Vediamo il grafico di banda passante a 1 watt su carico resistivo:

Possiamo osservare un’attenuazione di circa –0,4 dB a 20 Hz e di –1 dB poco prima dei 20 kHz, intorno ai 18/19 kHz. Ciò che però ci interessa maggiormente è l’andamento della fase (linea azzurra): da 20 Hz a 1 kHz si registra una rotazione di circa 24°, mentre da 1 kHz a 10 kHz si aggiungono altri 36°. Per rendere più evidente questo fenomeno, utilizzo un’onda triangolare a 10 kHz, che permette di visualizzare in modo chiaro l’effetto della rotazione di fase sul segnale.

In giallo è visibile il segnale del generatore, mentre in azzurro quello in uscita dall’amplificatore. Si nota chiaramente come il segnale di uscita risulti anticipato rispetto a quello di ingresso, con un evidente arrotondamento delle punte, segno di una bassa velocità di salita (slew rate) dovuta alla banda passante limitata. Utilizzando un segnale sinusoidale a 14 kHz — scelto perché in quel punto la deformazione è particolarmente evidente a occhio nudo — si può osservare come la forma d’onda venga ulteriormente distorta a causa dell’azione della controreazione (negative feedback).

Anche qui, in giallo vediamo il segnale del generatore, mentre in azzurro quello in uscita dall’amplificatore. Oltre a risultare spostato in avanti, il segnale in uscita appare chiaramente distorto. Questa distorsione è causata dalla combinazione di una rotazione di fase eccessiva e di un livello di negative feedback altrettanto eccessivo.

Ci tengo a sottolineare ancora una volta, per chi si trovasse a leggere questo articolo, che sono un fermo sostenitore dell’uso del negative feedback — ma solo se impiegato in modo corretto. A questo proposito, vi invito a seguire questo link per approfondire l’articolo che ho dedicato al tema.

Il negative feedback va utilizzato, ma nelle giuste condizioni. Non ci si può aspettare che basti applicarlo per far “suonare bene” qualsiasi circuito, anche il peggio progettato. Al contrario, un circuito deve essere studiato per dare il massimo già senza feedback; solo in quel momento si può introdurre la giusta quantità di controreazione per ottenere i miglioramenti desiderati, come un corretto smorzamento.

Come ho scritto anche nell’altro articolo, il peggior nemico del negative feedback è la rotazione di fase (oltre, ovviamente, all’ignoranza di chi non sa usarlo o non vuole imparare). Nell’esempio della sinusoide qui sopra, si vede chiaramente come la combinazione rotazione di fase + negative feedback possa creare disastri. A occhio, la distorsione si nota già a 14 kHz, ma all’ascolto le conseguenze negative si percepiscono molto prima. Vediamo ora l’analisi spettrale a 1 kHz, 1 watt:

THD: 0,43%, con varie “sporcature” alle alte frequenze — misurato a 1 watt e 1 kHz. Proseguendo: il problema principale di questo amplificatore è che si è voluto utilizzare un trasformatore d’uscita a banda passante estesa, ma abbinato a un circuito che non è in grado di sfruttarlo correttamente.

Lo stesso Hashimoto, ad esempio, sul proprio sito pubblicizza trasformatori con banda passante fino a 100 kHz, ma poi ne suggerisce l’uso in schemi arcaici non aggiornati… a questo punto tanto varrebbe avvolgere un trasformatore qualsiasi, usando i lamierini più economici disponibili e senza alcuna cura nell’avvolgimento. Eppure, sistemare uno schema di questo tipo per adattarlo a un suono più moderno non è affatto impossibile. Allora perché non farlo?

Il problema principale dello schema Leak — oltre allo snubber — è proprio l’uso della EF86. Innanzitutto, la griglia schermo di questa valvola dovrebbe essere alimentata con una tensione più stabile, non semplicemente tramite una resistenza da 1 M?. Inoltre, la EF86 presenta un’alta impedenza d’uscita, e non mi convince l’effetto di “rallentamento” che può derivare dall’interazione con le capacità parassite del cablaggio (anche se, devo ammettere, in passato l’ho fatto anch’io in alcune occasioni).

Non mi piace particolarmente neanche l’uso della controreazione (NFB) sul catodo di un pentodo. Quando si modula il catodo di un pentodo, infatti, non si va solo a sottrarre segnale dalla griglia di controllo (G1), ma si introduce anche un’influenza legata alla griglia schermo (G2).

Ricordo che la corrente anodica dipende non solo dal rapporto di tensione tra catodo e G1, ma anche dal rapporto catodo G2. L’idea alla base della NFB è sottrarre il segnale rispetto a G1, ma modulando il catodo si muove anche il riferimento rispetto a G2, cosa che, almeno personalmente, preferisco evitare (forse è una mia “fissazione”, ma tant’è).

Inoltre, non era necessario uno stadio con un guadagno così elevato, perché avrebbe obbligato a un uso massiccio di controreazione per evitare di avere un ingresso eccessivamente sensibile. La mia filosofia è applicare solo il minimo NFB indispensabile per ottenere lo smorzamento desiderato. Vediamo comunque, perché è interessante, il grafico di banda passante dello stadio EF86 utilizzato nello schema Hashimoto, isolato dal resto del circuito:

La banda passante naturale (senza controreazione) dello stadio con EF86, completo di snubber, mostra un taglio a –3 dB già a 4,5 kHz, con una rotazione di fase di 40° a 3 kHz. Un risultato del genere rende questo stadio assolutamente inadeguato! Se già da solo si comporta così, significa che tutta la banda passante dell’amplificatore Hashimoto originale (pur limitata a 18 kHz) è ottenuta “a forza” grazie a un uso massiccio di negative feedback.

Al contrario, la mia filosofia è che un circuito debba funzionare bene di suo, già senza feedback. Il negative feedback dovrebbe essere solo un aiuto finale per ottimizzare lo smorzamento e rifinire la risposta, non il mezzo principale per “correggere” un circuito sbilanciato.

La modifica più semplice ed efficace è intervenire sullo stadio di ingresso. La EF86, collegata a triodo, offre ottime caratteristiche. Qui sotto riporto le curve relative alla configurazione in triodo, dove sia la griglia schermo (G2) sia la griglia soppressora (G3) vengono collegate all’anodo.

Molti non lo sanno, ma quando la G3 non è internamente collegata al catodo e dispone di un piedino dedicato, è preferibile collegarla anch’essa all’anodo quando si utilizza la valvola come triodo. Questo accorgimento riduce la rumorosità e abbassa la resistenza interna del triodo risultante.

Infatti, analizzando le curve con la G3 connessa al catodo, si nota una leggera riduzione della pendenza, mentre collegandola all’anodo si ottiene un comportamento migliore e più stabile.

Ho quindi sostituito tutte le resistenze attorno alla EF86, compresa quella di alimentazione, la resistenza di controreazione (NFB) e il relativo condensatore di compensazione.

Ho modificato il valore di una delle due resistenze di carico della ECC82 per bilanciare correttamente lo sfasatore, che altrimenti sarebbe risultato leggermente sbilanciato se si fossero utilizzate due resistenze identiche. Ho inoltre variato i valori dei condensatori di disaccoppiamento tra ECC82 e KT88, così come le resistenze di griglia delle finali.

Suggerisco l’uso di un elettrolitico di alta qualità e con capacità generosa per il bypass del catodo della EF86 collegata a triodo, eventualmente abbinato in parallelo a un piccolo condensatore in polipropilene per migliorarne ulteriormente la risposta (Fabrizio, invece, aveva utilizzato un condensatore economico e poco performante).

Per il disaccoppiamento tra ECC82 e KT88, consiglio condensatori in polipropilene di ottima qualità, come i Mundorf Supreme Classic. Nella versione modificata realizzata da Fabrizio sono stati montati degli eccellenti Arcotronics NOS.

Infine, è importante bypassare anche il secondo elettrolitico della cella CLC dell’alimentazione anodica con un polipropilene di buona qualità: questo accorgimento consente di ottenere un suono più chiaro e definito. Un semplice elettrolitico economico, infatti, tende a penalizzare la gamma alta a causa del suo elevato ESR e del fattore di dissipazione (D). Nel montaggio di Fabrizio si può notare un Mundorf Supreme Classic utilizzato proprio a questo scopo.

Ecco lo schema premium qui sotto, si ricorda che per vederlo dovete acquistare il set di trasformatori SB-LAB

Il montaggio modificato di fabrizio:

Vediamo ora quanto il circuito sia migliorato, almeno dal punto di vista strumentale, rispetto alla configurazione originale. Partiamo dall’analisi della banda passante:

–0,2 dB a 20 Hz e –1 dB a 90 kHz. Non ho voluto sopprimere la leggera “gobba” a 65 kHz, in quanto si trova ben fuori dalla gamma udibile: ho preferito preservare la massima velocità del circuito.

Oltre alla risposta in frequenza, anche la risposta in fase è migliorata drasticamente: solo 12° di rotazione tra 20 Hz e 1 kHz, e appena 8° tra 1 kHz e 20 kHz. Rispetto alla configurazione originale, la differenza è abissale. Finalmente il trasformatore SB-LAB viene sfruttato appieno! Vediamo ora anche la forma d’onda triangolare a 10 kHz…

Lo sfasamento è minimo, e anche le punte risultano molto meno arrotondate rispetto alla versione originale. E la sinusoide a 14 kHz? Vediamola subito!

Anche questa, finalmente, appare come una vera sinusoide, senza deformazioni né “ammaccature”! E l’analisi spettrale a 1 watt? Vediamo come si comporta rispetto alla situazione iniziale…

THD allo 0,11%. Molti, passando sulle mie pagine, sostengono che sia impossibile ottenere tassi di distorsione così bassi con un amplificatore valvolare. E invece sì, rassegnatevi: è assolutamente vero (e con una minore quantità di controreazione rispetto lo schema originale). Io sono in grado di farlo, perché i miei trasformatori non sono come quelli che trovate comunemente in commercio. Valgono ogni euro che costano (anzi, a dire il vero, costano pure poco considerando le prestazioni che offrono). Questi grafici non sono taroccati, sono frutto di misure reali e verificabili! Vediamo ora anche l’analisi spettrale a 25 watt:

Lo schema revisionato, a 25 watt, mostra una distorsione persino inferiore rispetto alla vecchia versione misurata a 1 watt! Infine, diamo un’occhiata al grafico di banda passante sul carico reattivo: lo smorzamento del circuito si attesta su un fattore di 5,7, un valore assolutamente ottimo. La potenza è passata da 50 watt a ben 65 watt RMS, prima del clipping.

Il set completo per realizzare due monofonici con lo schema da me ottimizzato comprende: 2 trasformatori d’uscita, 2 trasformatori di alimentazione, 2 induttanze di filtro e lo schema elettrico in versione leggibile e aggiornata. Se siete interessati, contattatemi tramite questo form per ricevere una quotazione aggiornata.

La conclusione di questo articolo è chiara: quando prendete uno schema trovato su internet — sia esso di un apparecchio d’epoca o progettato da altri — e decidete di costruirlo, dovete sempre concentrarvi sulla messa a punto. È fondamentale modificare questi schemi per adattarli alla situazione reale e, soprattutto, ai trasformatori che avete scelto di utilizzare. Questo vale in particolare per gli schemi vintage: se non lo fate, rischiate di ottenere risultati inferiori alle aspettative e, in certi casi, di non sfruttare appieno le potenzialità dei vostri trasformatori (specialmente se di alta qualità), finendo addirittura per giudicarli ingiustamente.

Ho avuto la fortuna che Fabrizio, in questo caso, sia stato intelligente e mi abbia contattato per capire cosa stesse succedendo. Io stesso sono solito parlare apertamente delle prestazioni dei miei trasformatori, ma se montati in un circuito non ottimizzato, i risultati non possono essere all’altezza delle specifiche dichiarate.

Purtroppo, altre persone, meno attente, nella stessa situazione potrebbero arrivare alla conclusione sbagliata: pensare che i miei trasformatori — pur essendo più costosi e pesanti — non vadano meglio di certa ferraglia da 50 €, quando in realtà il problema è nel circuito.

Questo articolo dimostra che i miei trasformatori offrono prestazioni comparabili a prodotti giapponesi di altissimo livello. Molta della “roba” economica che si trova online ha successo solo perché, per mancanza di conoscenze, molti non sono in grado di apprezzare la qualità reale.

Se vi trovate tra le mani trasformatori di alto livello, dovete anche essere in grado di sfruttarli al meglio. Per questo motivo, io resto sempre disponibile ad aiutare i miei clienti a ottenere il massimo dalle loro realizzazioni.

Il commento di Fabrizio (in originale a fondo articolo nella zona commenti):

Finalmente il suono che mi piace! Prolungare l’ascolto soffermandosi con il sorriso sulle labbra a godere della qualità del suono riprodotto ed avere la conferma di aver speso bene il denaro investendo su un set di trasformatori audio SB-LAB è quanto mi sta capitando questi giorni. Non c’è bisogno di bluffare con se stessi per rendersi conto di essere di fronte ad una apparecchiatura audio di alta qualità, perchè di alta qualità è il suo circuito.
Grazie Stefano.
Avevo nel cassetto due quartetti di valvole KT88 Mullard e G.E.C. selezionati, delle EF86 Telefunken silver shield NOS, così ho deciso di sostituire le già ottime EF86 Teonex (Watford Valves) con le Telefunken e le Genalex Gold Lion di recente produzione russa con il quartetto G.E.C. del 1960, prima le une poi a seguire le altre mentre ho lasciato le sfasatrici 12AU7 RCA clear top (le mie ecc82 preferite) e le raddrizzatrici Philips Miniwatt GZ34 (Mullard).
Non avevo mai provato questi cambi prima ma…si, data la bontà degli amplificatori modificati, ho ritenuto il caso di fare queste prove anche mosso da una certa curiosità.
Chi legge potrebbe aspettarsi che io ora scriva che si è notato subito un miglioramento montando sul nuovo circuito queste rinomate e costose valvole, bene mi dispiace per chi rimarrà deluso dalla mia affermazione ma non è così.
Gli amplificatori suonavano tremendamente bene prima con le russe e continuano a suonare strepitosamente bene anche con le kt88 G.E.C.
Nessun cambiamento udibile che possa essere considerato migliorativo e questa è la chiara conferma che una valvola di pregio non può da sola migliorare più di tanto un ottimo circuito come del resto non può da sola modificare le sorti sonore di un circuito mal concepito.
Nel caso degli amplificatori in oggetto invece possiamo davvero “solo” (vi paresse poco!) notare i cambiamenti nel suono che vengono inevitabilmente indotti dalle caratteristiche intrinseche (materiali usati, processo produttivo)
di due valvole di diversa produzione, in pratica diventa solo una questione di preferenza… di mero gusto. Tutto questo, fermo restando che si monti materiale di qualità quanto meno buona, ovvio.
Allora si potrebbe notare il timbro acidulo…(“tarty” direbbero gli inglesi) delle Genalex russe e preferirlo magari al timbro suadente delle G.E.C. del 1960.
Questi amplificatori di cui sono orgoglioso proprietario, suonano controllati, asciutti, molto definiti, sono dinamici e potenti con una timbrica di un equilibrio fuori del comune, superiore a quanto di meglio mi sia capitato di possedere
e/o ascoltare (Accuphase, MacIntosh, Quad).
Di grande bellezza la gamma medio alta, potentissima, penetrante gli acuti ti scuotono letteralmente l’anima (è un esperienza fisica)….senza romperla, senza evidenza di sibilanti fastidiose. I bassi sono presenti e controllati, smorzati perfettamente. La scena sonora è granitica e tridimensionale, fermissima e definita.
Ridate un’occhiata alle strumentali di questi apparecchi…signori, quest’uomo merita il rispetto e la considerazione di noi veri appassionati di valvole ed hi-fi.
Un consiglio: approfittatene.

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1 Responses to Ottimizzare il circuito con trasformatori SB-LAB

  • Finalmente il suono che mi piace! Prolungare l’ascolto soffermandosi con il sorriso sulle labbra a godere della qualità del suono riprodotto ed avere la conferma di aver speso bene il denaro investendo su un set di trasformatori audio SB-LAB è quanto mi sta capitando questi giorni. Non c’è bisogno di bluffare con se stessi per rendersi conto di essere di fronte ad una apparecchiatura audio di alta qualità, perchè di alta qualità è il suo circuito.
    Grazie Stefano.
    Avevo nel cassetto due quartetti di valvole KT88 Mullard e G.E.C. selezionati, delle EF86 Telefunken silver shield NOS, così ho deciso di sostituire le già ottime EF86 Teonex (Watford Valves) con le Telefunken e le Genalex Gold Lion di recente produzione russa con il quartetto G.E.C. del 1960, prima le une poi a seguire le altre mentre ho lasciato le sfasatrici 12AU7 RCA clear top (le mie ecc82 preferite) e le raddrizzatrici Philips Miniwatt GZ34 (Mullard).
    Non avevo mai provato questi cambi prima ma…si, data la bontà degli amplificatori modificati, ho ritenuto il caso di fare queste prove anche mosso da una certa curiosità.
    Chi legge potrebbe aspettarsi che io ora scriva che si è notato subito un miglioramento montando sul nuovo circuito queste rinomate e costose valvole, bene mi dispiace per chi rimarrà deluso dalla mia affermazione ma non è così.
    Gli amplificatori suonavano tremendamente bene prima con le russe e continuano a suonare strepitosamente bene anche con le kt88 G.E.C.
    Nessun cambiamento udibile che possa essere considerato migliorativo e questa è la chiara conferma che una valvola di pregio non può da sola migliorare più di tanto un ottimo circuito come del resto non può da sola modificare le sorti sonore di un circuito mal concepito.
    Nel caso degli amplificatori in oggetto invece possiamo davvero “solo” (vi paresse poco!) notare i cambiamenti nel suono che vengono inevitabilmente indotti dalle caratteristiche intrinseche (materiali usati, processo produttivo)
    di due valvole di diversa produzione, in pratica diventa solo una questione di preferenza… di mero gusto. Tutto questo, fermo restando che si monti materiale di qualità quanto meno buona, ovvio.
    Allora si potrebbe notare il timbro acidulo…(“tarty” direbbero gli inglesi) delle Genalex russe e preferirlo magari al timbro suadente delle G.E.C. del 1960.
    Questi amplificatori di cui sono orgoglioso proprietario, suonano controllati, asciutti, molto definiti, sono dinamici e potenti con una timbrica di un equilibrio fuori del comune, superiore a quanto di meglio mi sia capitato di possedere
    e/o ascoltare (Accuphase, MacIntosh, Quad).
    Di grande bellezza la gamma medio alta, potentissima, penetrante gli acuti ti scuotono letteralmente l’anima (è un esperienza fisica)….senza romperla, senza evidenza di sibilanti fastidiose. I bassi sono presenti e controllati, smorzati perfettamente. La scena sonora è granitica e tridimensionale, fermissima e definita.
    Ridate un’occhiata alle strumentali di questi apparecchi…signori, quest’uomo merita il rispetto e la considerazione di noi veri appassionati di valvole ed hi-fi.
    Un consiglio: approfittatene.

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Più volte ho riflettuto per individuare un percorso che consentisse agli appassionati dell’autocostruzione di realizzare un eccellente amplificatore senza dover sborsare una fortuna. L’assemblaggio di un amplificatore valvolare può diventare piuttosto oneroso quando si desiderano utilizzare materiali di alta qualità per ottenere un risultato soddisfacente. D’altra parte, il mercato cinese offre kit di montaggio di amplificatori, pensati per i principianti nell’ambito dell’autocostruzione, a prezzi incredibilmente convenienti. Di seguito, presento due esempi…

Sappiate che esiste una comunità di appassionati degli amplificatori valvolari cinesi che apprezzano i risultati ottenuti da questi dispositivi. Alcuni potrebbero persino affermare che tali amplificatori offrono prestazioni paragonabili, se non superiori, a dispositivi molto più costosi. In alcuni casi, hanno ragione, poiché il mondo degli amplificatori valvolari è spesso dominato da guru che promuovono teorie basate su pseudoscienza e fantasia, il che può portarli a costruire dispositivi estremamente costosi che lasciano molto a desiderare dal punto di vista delle prestazioni.

Tuttavia, ciò non significa che non sia possibile realizzare amplificatori valvolari di altissimo livello senza spendere una fortuna. Per coloro che amano mettere le mani nella tecnologia elettronica, il processo di smontaggio, ricostruzione e modifica è un’autentica passione. Molti di noi trovano estremamente divertente prendere un oggetto e trasformarlo in qualcosa di migliore, ottimizzando le sue prestazioni.

Questo articolo non è rivolto a coloro che desiderano semplicemente acquistare un amplificatore pronto all’uso senza alcuna intenzione di mettere le mani nella sua elettronica. È dedicato a coloro che abbracciano la sfida di costruire, modificare e ottimizzare amplificatori valvolari, sia per l’amore verso il processo creativo che per il desiderio di ottenere prestazioni audio superiori. Spesso, anche se sarebbe possibile spendere meno per un amplificatore già pronto, ciò che affascina molte di queste persone è il percorso stesso, il processo coinvolgente di sperimentare, apprendere e migliorare.

Spesso, quando si desidera far suonare un amplificatore valvolare cinese, ciò implica un processo che va ben oltre il semplice utilizzo dell’apparecchio così com’è. Significa smontare l’intero dispositivo e ricostruire praticamente un nuovo amplificatore all’interno del telaio. Questo comporta la sostituzione dei trasformatori e il riutilizzo solo di una parte limitata dei componenti originali. Sì, è vero, ed è straordinariamente divertente!

Quindi, non dovremmo tollerare che alcune figure autoproclamate “guru” etichettino chi compie queste modifiche come dei “ciarlatani”. Qui non si tratta solamente di acquistare un amplificatore per ascoltare musica, ma piuttosto di una passione per la costruzione lo smanettamento e il modding di apparecchiature elettroniche valvolari. Il vero piacere risiede proprio in questa trasformazione! È un mondo a parte, e chi lo vive sa quanto sia coinvolgente. È chiaro?

Questa pratica va ben oltre il semplice divertimento, è anche un prezioso strumento didattico per chi desidera approfondire la conoscenza del funzionamento delle valvole e dell’elettronica. Ricostruire un amplificatore valvolare cinese è come un laboratorio di apprendimento in cui si svelano i segreti del funzionamento di questi dispositivi.

Personalmente, sono qui per offrire il mio supporto a coloro che si avvicinano a questa avventura. Metto a disposizione schemi, trasformatori e le mie conoscenze per aiutare gli aspiranti appassionati e apprendisti. Non c’è nulla di cui vergognarsi in questo processo. È un percorso di apprendimento che offre un’esperienza pratica e tangibile. Quindi, per chi è appassionato di elettronica e vuole capire a fondo il funzionamento delle valvole, questo è il posto giusto.

Spesso ho notato che uno dei maggiori ostacoli per gli autocostruttori, soprattutto per coloro che stanno iniziando, è la realizzazione di un adeguato supporto meccanico per il montaggio. Questo è spesso il punto di partenza di molti progetti che, purtroppo, risultano impresentabili…

Meglio modificare autonomamente un cinese che comprare cose del genere…

Brutte scatole forate male e con la roba dentro montata ancora peggio…

Tuttavia, la mia idea non è limitata solamente ai principianti nell’autocostruzione. Può risultare altrettanto affascinante per chi ha già esperienza nel campo, e, con ogni probabilità, qualcuno potrebbe aver già sperimentato questa pratica prima ancora che io la suggerissi. Prendiamo ad esempio il KIT EL34 dello screenshot sopra…

Con circa 212€ (conversione dal dollaro alla data del 30 agosto 2020), si può acquistare una scatola che contiene un telaio in acciaio già forato di buon spessore, valvole, zoccoli, interruttori, ancoraggi, morsetti RCA per gli altoparlanti e tutte le varie minuterie necessarie per assemblare un circuito cablato in aria, senza circuiti stampati. Tuttavia, riflettendo attentamente, lo stesso materiale acquistato separatamente o fatto realizzare (in particolare il telaio) può comportare un costo notevolmente superiore. La creazione del telaio richiede molto tempo.

Tuttavia, vorrei temperare subito l’entusiasmo, perché ottenere prestazioni eccellenti da questi apparecchi non è semplicemente una questione di sostituire valvole NOS o condensatori di qualità superiore. Per ottenere risultati soddisfacenti, è necessario dedicare tempo ed impegno. Le principali limitazioni spesso derivano dalla qualità dei trasformatori e dallo schema elettrico stesso. Nel caso del kit EL34, ad esempio, nel diagramma pubblicato è evidente l’utilizzo di un doppio triodo 6N9p, equivalente del 6SL7, per pilotare la EL34. Tuttavia, le due sezioni interne di questo doppio triodo sono collegate in parallelo, e probabilmente ci sarebbero state opzioni migliori per sfruttare al meglio questa valvola. Allo stesso modo, avrebbero potuto considerare l’uso di un singolo doppio triodo per pilotare entrambe le finali.

Non vorrei sembrare troppo critico, ma ho notato che gli appassionati di questi amplificatori cinesi spesso spendono più denaro per valvole NOS di quanto abbiano speso per l’intero apparecchio su cui le montano. Affermano che queste valvole possano apportare miglioramenti, e potrebbero anche percepire alcune differenze nel suono. Tuttavia, detta in modo schietto, questa pratica può essere vista come uno spreco di risorse e non porta a risultati significativi. Sicuramente, non si avvicina nemmeno lontanamente ai risultati che potrebbero essere ottenuti tramite modifiche più radicali.

La mia opinione è che, a questi prezzi, avrebbe senso considerare l’acquisto di queste scatole di montaggio e, successivamente, eliminare completamente i trasformatori di serie o almeno quelli di uscita (a meno che il trasformatore di alimentazione non presenti problemi di surriscaldamento o vibrazioni). È possibile quindi assemblarle con uno schema più attento e, se necessario, utilizzare condensatori di migliore qualità dove hanno senso, oppure sostituire con un potenziometro di qualità superiore, e così via.

È vero che la modifica di una scatola di montaggio può alla fine costare più del costo iniziale della scatola stessa.  uttavia, se dovreste costruire un amplificatore simile da zero, dovreste comunque acquistare questi componenti. La convenienza di tale operazione risiede nel fatto che molti componenti e le minuterie necessarie sono già inclusi nella scatola di montaggio a un prezzo molto conveniente. Inoltre, risparmiate notevolmente in termini di tempo e sforzi fisici nella realizzazione del telaio, poiché il telaio stesso è già pronto ed è realizzato in metallo, anziché legno.

Cercando su questi bazar cinesi si trovano diversi apparecchietti in scatola di montaggio che si prestano bene a diventare la base per qualcosa di più serio, l’unicosa a cui fare attenzione è cercare scatole pensate per essere assemblate in aria senza circuito stampato, perchè con il circuito stampato il fissaggio meccanico dello zoccolo sarà a circuito e non a telaio e lo stampato non si presta a modifiche radicali, sopratutto se si vogliono montare condensatori di un certo pregio (spesso ingombranti).

Inoltre, vale la pena sottolineare che questa pratica non si limita solo all’utilizzo di scatole di montaggio, ma può essere altrettanto efficace partendo da apparecchiature (anche non funzionanti) reperite sul mercato dell’usato a costi molto bassi. È infatti spesso possibile trovare dispositivi usati a un prezzo accessibile che possono diventare la tela su cui dipingere la propria creatività e passione. D’altro canto, può non avere senso acquistare un apparecchio nuovo a costi elevati solo per modificarlo completamente. Su questo argomento, ho in programma di scrivere un articolo dedicato a breve.

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Amplificatori Single Ended e Connessione Ultralineare

Da un po’ di tempo ho notato una cosa che mi ero ripromesso di affrontare prima o poi. Sempre più spesso, ricevo domande e richieste di consigli riguardo a circuiti e schemi che le persone trovano su Internet e vorrebbero realizzare. In più di un’occasione mi sono trovato a dire loro: “Dimentica questa idea, o vai con un’uscita a triodo o a pentodo, perché la connessione ultralineare in amplificatori single-ended semplicemente non funziona.”

Quando affermo che un amplificatore ‘non funziona’ con la connessione ultralineare in un circuito single-ended, non intendo dire che lo accenderete e sentirete un esplosione o che non produrrà suono, o che il suono sarà così distorto da risultare inascoltabile. Invece, sto sottolineando che si è scelto un circuito concettualmente inadatto che, sebbene produca suono, lo fa in modo subottimale e senza apportare vantaggi significativi o addirittura causando altri problemi. Pertanto, è di fondamentale importanza dedicare tempo a leggere attentamente le mie osservazioni, comprenderle appieno e evitare di lasciare commenti che dimostrano la non comprensione del mio pensiero.

Le persone rimangono perplesse di fronte a queste mie risposte, tanto che ho ancora in catalogo trasformatori per amplificatori single-ended con presa UL, ma ne sconsiglio l’utilizzo. Questo è dovuto anche al fatto che, a un certo punto, devo pur vendere, e se i clienti non li acquistano da me, li acquistano altrove. È incredibile come si tratti di un errore clamoroso che è stato condiviso ed emulato praticamente da tutto il mondo audiofilo, compresi grandi marchi, senza che nessuno se ne sia mai accorto. La comunità degli appassionati di autocostruzione e degli audiofili è convinta che la connessione ultralineare sia una soluzione valida sia per gli amplificatori push-pull che per quelli single-ended, e nessuno sembra preoccuparsi di verificare effettivamente il funzionamento di questa configurazione. Forse è il nome stesso, “Ultra Lineare” che suona così rassicurante… non è solo lineare, è ULTRA! (Questo è un rafforzativo letterario e psicologico, ma non di fatto.)

Cos’è la connessione Ultra Lineare

La connessione ultralineare è una particolare configurazione ottenibile solo con i pentodi, in cui la griglia schermo viene collegata ad una presa intermedia del trasformatore di uscita. Questo collegamento fa sì che la tensione della griglia schermo sia variabile e segua il valore della tensione di placca. Il risultato è un rendimento elevato e un comportamento che rappresenta una via di mezzo tra quello di un pentodo classico e quello di un triodo. Questa innovativa configurazione è stata concepita da Alan Blumlein e mirava a sfruttare il meglio delle caratteristiche di entrambe le tipologie di valvole, triodo e pentodo. È una configurazione che può essere adottata sia per un finale push-pull al fine di massimizzare le potenzialità delle valvole.

Vantaggi della connessione ultralineare

Attraverso una scelta oculata della percentuale di derivazione della griglia schermo, è possibile sfruttare i vantaggi sia delle valvole triodo che delle valvole pentodo. In una gamma molto ristretta di valori di percentuale di derivazione, si è riscontrato che la distorsione diminuisce a valori insolitamente bassi, talvolta inferiori sia all’operazione a triodo che a pentodo, mentre l’efficienza energetica subisce solo una lieve riduzione rispetto all’operazione in pentodo completo. La percentuale di derivazione ottimale per ottenere un funzionamento ultralineare dipende principalmente dal tipo di valvola utilizzato; un valore comunemente osservato è il 43% (rispetto al numero di spire primarie del trasformatore sul circuito dell’anodo), che si applica alla KT88, anche se molte altre tipologie di valvole hanno valori ottimali vicini a questo. Un valore del 20% è stato raccomandato per le 6V6GT. Circuiti Mullard utilizzavano anche il 20% di carico distribuito, mentre gli amplificatori LEAK utilizzavano il 50%. Le caratteristiche del circuito che rendono il carico distribuito adatto agli amplificatori di potenza audio, rispetto a un amplificatore basato su triodo, tetrodo a fascio o pentodo, sono le seguenti:

  1. L’impedenza di uscita viene abbassata a circa la metà di quella ottenuta con un triodo.
  2. La distorsione viene abbassata per avvicinarsi a quella ottenuta con una valvola triodo, ma può essere ancora inferiore nell’operazione ultralineare.
  3. La potenza in uscita è superiore rispetto a quella di un triodo, avvicinandosi a quella fornita da un pentodo.
  4. La potenza in uscita è più costante, poiché il carico distribuito è una combinazione di un amplificatore di transconduttanza e di un amplificatore di tensione.

Alan Blumlein nel passato ha inventato e utilizzato la connessione ultralineare esclusivamente in circuitazioni pushpull e come lui tutti i produttori storici, non vi sono esempi di amplificatori che utilizzino la connessione ultralineare in single ended se non in tempi recenti, scopriamo il perchè! Qui sotto lo schema di un’amplificatore Single Ended Ultralineare realizzato da un cliente SB-LAB apparso in questo articolo (clicca). Come si può vedere la griglia schermo è collegata ad una presa intermedia del trasformatore di uscita.

Voglio far notare il valore della resistenza posta sotto al catodo della KT88 nello schema, del valore di 360ohm… Ora cito quanto mi ha scritto il cliente che ha realizzato questo schema “se può aggiungere una sua nota nel non farsi influenzare dalla resistenza da 360 ohm, io l’ho sostituita con un valore misurato di circa 190 ohm, dopo vari tentativi perchè non tornava la giusta corrente di bias” … È un particolare molto importante ricordatevelo! Ma dico subito da ora che questo problema evidenzia il fatto che il signor Jean Hiraga non abbia mai testato lo schema che ha pubblicato su internet, perchè si sarebbe accordo che la polarizzazione della finale non torna. Questo schema circola su internet da decenni e nessuno si è mai posto il problema di capire come mai non tornasse la corrente di bias (molti sicuramente non se ne sono nemmeno mai accorti e hanno ascoltato solo distorsione felici e ignari affermando quasi sicuramente che andava anche bene).

Tutti coloro che hanno una minima conoscenza di progettazione e sono in grado di interpretare le curve caratteristiche di una valvola, che sia essa un triodo o un pentodo, e che possono disegnare una retta di carico basata sull’impedenza del carico, quindi del trasformatore di uscita, sanno che si seleziona un punto di lavoro tensione/corrente “qualsiasi”, o almeno ci si basa spesso su punti di lavoro caratteristici, nel rispetto dei limiti di dissipazione della valvola, e quindi si traccia la retta che dipende dall’impedenza di carico. Tuttavia, è importante sottolineare che quando si utilizza una valvola connessa in modalità ultralineare, non è possibile selezionare liberamente un punto di lavoro a piacere. Si è infatti vincolati dalla caratteristica della griglia schermo. Ogni modifica della tensione del punto di lavoro comporta una completa modifica del percorso delle curve caratteristiche della valvola. Per chiarire ulteriormente questo concetto, possiamo fare riferimento alle curve presentate nel datasheet della KT88 della Genalex (clicca per ingrandire):

Inizio sottolineando che nel datasheet della KT88, l’utilizzo della modalità ultralineare viene descritto esclusivamente in configurazioni push-pull. In sostanza, all’epoca, non suscitava nessun interesse l’idea di utilizzare l’ultralineare in un amplificatore single-ended. Tuttavia, potrebbe verificarsi il seguente ragionamento da parte di un progettista poco attento: ‘Bene, l’impedenza tipica per una KT88 in configurazione single-ended è di 2500 ohm. A occhio, posso impostare una tensione di 250 volt con 120 mA di bias e una tensione di griglia di circa -32 volt…’. Questo porta alla generazione di una retta caratteristica che può essere visualizzata di seguito:

Per evitare di dover effettuare montaggi fisici in laboratorio, utilizzeremo LTSpice per simulare questa la polarizzazione (2,5k primari e 8ohm secondari con UL al 50%) di una KT88 in questa configurazione e osservare i risultati ottenuti. Il modello della KT88 utilizzato è quello sviluppato da Norman Koren, noto per la sua accuratezza, e posso garantire che se fosse stato realizzato con una valvola reale, il risultato sarebbe stato altrettanto preciso. In teoria dovremmo ottenere una corrente di 120mA che scorre nel catodo…

Ecco cosa accade: La corrente di BIAS è di 24mA !!! A questo punto, chiunque abbia anche solo una minima conoscenza del campo (gli autocostruttori hobbisti sono perdonati, ma chi si definisce un progettista dovrebbe essere in grado di riconoscerlo!) dovrebbe chiedersi: ‘Ma perché le curve caratteristiche prevedono una corrente di 120mA e invece quando assemblo il circuito ne ottengo solo 24?!’ In altre parole, una piccola differenza dovuta alla tolleranza delle valvole è comprensibile, quindi devo regolare leggermente il bias. Ma trovare 24mA invece di 120 è una discrepanza così significativa che dovrebbe destare seri dubbi sulla correttezza della teoria utilizzata per stabilire la polarizzazione della valvola. In realtà, la maggior parte delle persone ignora questo segnale d’allarme e continua a regolare il bias fino a forzare la corrente della valvola senza porsi ulteriori domande. Proviamo a dargli segnale…

Il circuito sembra funzionare ora, anche se è evidente una forma d’onda fortemente distorta (in blu il segnale in ingresso e in verde quello in uscita). Quindi, ciò che ci si potrebbe chiedere è: perché, quando si realizza un amplificatore single-ended in modalità ultralineare, la corrente di bias e l’impedenza del trasformatore non coincidono con le aspettative? Diamo un’occhiata più approfondita alle curve presentate nel datasheet…

Notate quella linea tratteggiata con l’indicazione Va,g2(o) = 425V? Facciamo un breve ripasso sul funzionamento delle valvole, sia triodi che pentodi, e concentriamoci soprattutto sulla loro struttura interna. Iniziamo osservando il triodo, che dispone di una sola griglia e una piastra a forma di “toast,” molto sottile e vicina al catodo.

Successivamente, passiamo a osservare un tetrodo o pentodo, che dispone di 2 o 3 griglie (nel caso del tetrodo a fascio, la terza griglia è costituita da due sottili lamelle metalliche, ma in questo articolo non ci concentreremo su questa terza griglia). È invece cruciale notare che la piastra è situata a una distanza molto maggiore dal catodo rispetto a quanto accade nei triodi…

Nei triodi, il campo elettrico generato dalla placca agisce direttamente sugli elettroni, attrattivamente, mentre la griglia di controllo (G1) a tensione negativa li rallenta e ne regola il flusso. Nei tetrodi o pentodi, tuttavia, la placca è situata a una distanza troppo grande dal catodo per attrarre gli elettroni emessi da sola (o li attrarrebbe solo debolmente). In questi dispositivi, la griglia schermo (G2), polarizzata positivamente e posizionata subito dopo la griglia di controllo (G1), accelera il flusso di elettroni. Tuttavia, poiché G2 è costituita da sottili fili, la maggior parte degli elettroni non riesce a depositarsi su di essa. Invece, a causa della velocità acquisita, in quello che potremmo definire un effetto fionda, continuano la loro corsa oltre G2, fino a raggiungere il campo elettrico generato dalla placca, che li attira definitivamente verso di essa. È quindi evidente che la corrente che raggiunge la placca di un pentodo non dipende solo dalla tensione negativa applicata a G1, ma anche dalla tensione positiva applicata a G2.

Nella connessione ultralineare, a riposo, la tensione che arriva a G2 è pressoché la stessa che arriva alla placca, dato che la resistenza interna dell’avvolgimento del trasformatore è quasi irrilevante in questo contesto. Ciò significa che se si varia la tensione di placca, si varia anche la corrente che attraversa la valvola in modo significativo. Questo avviene perché la tensione su G2 varia inevitabilmente insieme alla tensione di placca. In modalità ultralineare, quindi, possiamo parlare di curve “dinamiche,” mentre nei triodi e nei pentodi connessi come pentodi, le curve sono “statiche”.

Le linee tratteggiate nel datasheet Genalex a cui ho fatto riferimento precedentemente indicano essenzialmente che il punto di lavoro può essere posizionato a una corrente qualsiasi, ma deve rimanere sopra quella linea, ossia a 425 volt! Se si modifica la tensione del punto di lavoro, le curve rappresentate nel datasheet non sono più valide e cambiano completamente. Esaminiamo questo fenomeno con l’ausilio di uTracer, che può essere configurato per acquisire anche curve in modalità ultralineare. Tuttavia, per motivi precedentemente menzionati (e a causa di una mancata implementazione software), uTracer acquisisce curve dinamiche solo al di sotto della tensione specificata (quella delle linee tratteggiate di Genalex). Per comprendere appieno il fenomeno delle curve dinamiche, ho quindi evidenziato con un pallino nero un punto intermedio corrispondente a 300 volt, con la griglia di controllo G1 a una tensione di -25 volt.

Con una tensione di “stop” a 400 volt abbiamo 80mA a 200volt con G1 a -25…

Se portiamo la tensione di “stop” a 300volt la corrente misurata sempre sui 200volt con -25 di G1 scende a un pò meno di 40mA

Se poi abbassiamo ulteriormente la tensione di “stop” a 250volt ci ritroviamo una corrente inferiore ai 20mA

Inoltre, si può notare che la capacità di erogazione di corrente della valvola diminuisce notevolmente, mentre la sua resistenza interna aumenta, come evidenziato dalla pendenza delle curve. Questo implica che la capacità di erogare corrente e quindi potenza è notevolmente compromessa. Ad esempio, a una tensione di ‘stop’ di 400 volt, la valvola potrebbe raggiungere un picco di 170mA a 50 volt, ma solo 60mA con una tensione di ‘stop’ di 250 volt.

Se ciò non bastasse, la modifica della pendenza delle curve richiede anche la modifica dell’impedenza del trasformatore per evitare forti distorsioni. La potenza erogata all’altoparlante è quasi la stessa (o insignificativamente superiore) a quella ottenuta con una connessione a triodo puro. Tuttavia, in modalità triodo puro, la valvola risulta estremamente più lineare. In definitiva, se non si intende utilizzare la valvola in modalità pentodo puro, potrebbe essere più vantaggioso utilizzarla in modalità triodo puro senza neppure considerare l’opzione dell’ultralineare.

È importante notare che tutte queste considerazioni riguardano l’uso in classe A (sia single-ended che push-pull), in cui la tensione del punto di lavoro non è elevata e le curve UL a diverse tensioni non sono conosciute. La connessione ultralineare è stata concepita per essere utilizzata in push-pull in classe AB, dove la tensione a riposo è elevata. In queste condizioni, la valvola funziona bene e offre vantaggi in termini di distorsione e talvolta anche di potenza. Ad esempio, le KT88 possono erogare solitamente fino a 50 watt in modo sicuro in un push-pull in classe AB a pentodo. Oltre questa potenza, la griglia schermo inizia a mostrare segni di stress a causa dei picchi di corrente quando la tensione di placca scende al di sotto della tensione dello schermo. Tuttavia, quando le KT88 sono connesse in modalità ultralineare, è possibile ottenere tranquillamente 70/75 watt senza problemi di arrossamenti della G2, grazie al controllo migliore della corrente.

Ora esaminiamo questa retta di carico con un punto di lavoro a 425 volt, una corrente di 75mA, una tensione di griglia di controllo di -50 volt e un’impedenza del trasformatore di 6k…

In questa simulazione, otteniamo una corrente di 66mA, che è molto vicina ai valori previsti (piccole imprecisioni possono essere attribuite al modello matematico utilizzato). In questo caso, la corrente di bias torna ai valori attesi poiché ho selezionato un punto di lavoro sulla linea tratteggiata del datasheet a 425 volt. Questo dimostra la validità delle mie affermazioni finora esposte. Vediamo come si comporta se pilotato con un segnale sinusoidale:

E ancora una volta, il segnale in uscita mostra una forte distorsione e non soddisfa le aspettative. Si può notare una semionda fortemente schiacciata, ma quale potrebbe essere la causa di questo problema? L’asimmetria delle curve UL è chiaramente visibile; è sufficiente aprire le immagini e osservarle attentamente. Sulla sinistra, i passaggi tra le curve sono visibilmente più larghi rispetto a quelli sulla destra del grafico, indicando che le due semionde riprodotte da un punto di lavoro ipotetico X saranno sempre una allungata e l’altra accorciata. Questo fenomeno è intrinseco alla connessione ultralineare e rappresenta una delle ragioni per cui il circuito è stato concepito per l’uso in push-pull, in cui questa distorsione viene mutualmente annullata dalla valvola gemella che lavora in fase opposta.

È possibile vedere il comportamento di un circuito reale in questo articolo, all’inizio del quale prendo in esame un’amplificatore che utilizzava una KT88 in single ended UL su carico di 6k, di cui posto qui sotto la forma d’onda catturata (in giallo il segnale del generatore e in blu quello che esce dal circuito).

Come è possibile osservare, il comportamento riproduce fedelmente quello delle simulazioni. Inoltre, desidero sottolineare alcuni altri aspetti evidenziati dai miei esperimenti:

  1. La KT88 in modalità SE ultralineare è in grado di erogare effettivamente circa 6 / 6,5 watt, ma con una forte distorsione che potrebbe essere considerata inaccettabile, e richiede uso di controreazione a meno che non siate appassionati della distorsione, ovvero ‘distorsofili’.
  2. La KT88 a pentodo arriva a erogare 12watt con uso di controreazione.
  3. La KT88 connessa a triodo arriva a erogare circa 5 / 5,5watt a triodo con basse distorsioni.

La mia conclusione personale è che, se si sta lavorando in modalità single-ended con un pentodo o lo si utilizza a pentodo per ottenere potenza, o lo si connette a triodo per ottenere linearità, la connessione ultralineare non offre alcun vantaggio significativo. La maggiore potenza rispetto alla connessione in triodo è insignificante, mentre la distorsione è troppo alta e richiede l’uso di controreazione. In questo caso, sarebbe più sensato utilizzare un pentodo puro, dove almeno si dispone di una maggiore potenza. Oppure se vuole linearità e si usa la valvola a triodo. Io vedo l’uso della connessione UL nei Single Ended (sopratutto se zero feedback) solo come un modo per ottenere distorsione. Ovviamente tutto questo ha valore per l’uso nei single ended, mentre nei pushpull l’uso della connessione UL porta grandi vantaggi.

E a questo proposito, vorrei segnalare un’alternativa migliore alla connessione ultralineare, che è la connessione Shadeode. Questa configurazione può essere utilizzata anche in modalità single-ended e offre la piena potenza di un pentodo unita alla linearità di un triodo. Presenta inoltre interessanti vantaggi, come un elevato fattore di smorzamento e basse rotazioni di fase, aspetti in cui la connessione single-ended ultralineare fallisce miseramente.

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6 Responses to Amplificatori Single Ended e Connessione Ultralineare

  • Quelli di norman koren sono buoni, comunque i risulti sulla distorsione della KT88 SE+UL li ottieni tali e quali anche con una KT88 vera sul tavolaccio di prova o sui vari amplificatori pastrocchio che ho avuto in mano, autocostruiti dai clienti o venduti in giro dai vari cinesi o non cinesi… Il guadagno del tubo diminuisce sulle tensioni alte e aumenta in basso (si vede anche a occhio guardando le curve) rendendo la valvola estremamente assimetrica, in pushpull funziona perchè sovrapponi le 2 valvole ribaltate una con l’altra che produrranno una piccola distorsione di terza ma è palese che diventa un distorsore inaccettabile in single ended.

  • Ci sono diversi file spice in giro della KT88, dove hai trovato il file spice affidabile a cui fai riferimento? Grazie

  • Tu stai parlando di un pushpull, l’ultralinare nei pushpull va bene e non è un problema, anzi per le KT88 va meglio che a pentodo. Il problema dell’ultrlineare è se lo vuoi fare in single ended, in quel caso la valvola lavora con le 2 semionde fortemente assimmetriche. Per capire se un trasformatore è in corto bisognerebbe iniettare segnale sul suo primario e vedere se sul secondario esce pulito o con delle distorsioni, con un tester non lo puoi capire. Di certo però un trasformatore con un pezzo di avvolgimento in corto emetterebbe pernacchioni e non solo un leggero rumorino…

  • Buon giorno,

    come prima cosa La ringrazio per la spiegazione, ne faro’ tesoro.
    Ho una domanda, ho riparato un amplificatore in Kit di nuova Elettronica (LX1113).
    Monta 2 KT88 in configurazione Push-Pull ultralineare (grazie a lei ora so’ cosa significa).
    Dopo aver riportato in vita detto amplificatore, piste bruciate e resistenze di griglia schermo esplose, sostituite due ECC82, una KT88 ed effettuate le tarature della corrente di bias mi sono accorto che un canale aveva un leggero ronzio (16 mVpp), indagando ho scoperto che l’avvolgimentio dell’ultralineare di una sola KT88 (quella che era in cortocircuito fra catodo e griglia schermo) risulta con caratteristiche alterate (gli altri avvolgimenti sono perfetti ).
    L’amplificatore sembra funzionare ma non vorrei che questa condizione porti ad un nuovo disastro. Quali rischi si corrono a lasciarlo cosi’?
    Cosa mi consiglia di fare? e’ indispensabile la sostituzione del trasformatore di cui sopra?
    E’ la mia prima riparazione su un valvolare.

    Cordialmente
    Antonio

  • Come ho scritto sull’articolo a mio parere l’uso di ultralineare in configurazione SE non porta nessun vantaggio ma solo maggiore distorsione, basta che guardi le curve di esempio della KT88 sull’articolo, come puoi vedere è assimetrica,, la distanza tra le varie linee inizialmente è più larga che verso la fine, in SE non è lineare. L’UL è nato per essere usato nei pushpull dove diventa vantaggioso usarlo, se con la 6V6 triodo ottieni 3 watt con l’UL ne hai forse 3,2?! ma distorce molto di più! non ha senso, fallo andare a triodo, oppure se vuoi più potenza a pentodo. Poi fai quello che vuoi, ma io non lo farei. Posso segnalarti questo progetto https://www.sb-lab.eu/sb-varuna-phono-single-ended-6v6gt/ , di cui potrei rendere disponibile lo schema come premium, posso fornirti il set di trasformatori per realizzarlo o per realizzare quello che hai trovato su internet, ho visto lo schema è molto semplice e va bene per cominciare, oltre alla 12AU7/ecc82 potresti usare anche altre valvole simili e anche la poco conosciuta e snobbata ECC84 che è antesignana della ECC88, ha un mu di poco superiore alla ecc82 (24 invece di 22) ma la pendenza della curve è molto inferiore (ha una resistenza interna che è quasi la metà di quella della ECC82!), potrei anche suggerirti qualche modifica come ad esempio un feedback disattivabile o variabile così puoi sentire la differenza ad orecchio e formare una tua preferenza invece di dar solo credito ai soliti guru.

  • Ciao ho letto con interesse tutta la trattazione e siccome mi stò accingendo anche io alla costruzione di un single end (modesto in potenza e senza tante pretese essendo il mio primo…) con finali 2x 6V6 pilotate da 1/2 triodo ecc82 per canale, vorrei chiedere un parere.
    Lo schema che ho trovato in rete e che mi è piaciuto è realizzato con TU a presa intermedia. Cito il modello per chiarezza: 6V6 Marblewood.
    Dovendo approvvigionarmi dei 2 TU, mi domando se un TU ultralineare non è sufficiente, anche in considerazione del fatto che ho visto altri schema dove la tensione di graglia schermo viene prelevata dalla tensione anodica tramite una resistenza.
    Ringrazio e attendo un parere

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