Questo articolo parla della banda passante di un’amplificatore ed è correlato con quest’altro articolo che parla in modo specifico della banda passante di un trasformatore, per leggerlo clicca questo link.

Il caso: Hashimoto KT-88 UL Push Pull Riprogettati

Correva l’anno 2017 che pubblicavo nella sezione “i lavori dei lettori” questo breve articoletto sulla realizzazione di un cliente che aveva acquistato da me un set di trasformatori, il titolo di quell’articolo era “Monofonici KT88 di Fabrizio”. Qui sotto, separata dalle linee, 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

Quest’anno (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 parlato della banda passante di un trasformatore ma era diverso tempo che mi ripromettevo di parlare della banda passante di un circuito, questo è un’argomento abbastanza complesso e l’occasione ideale è quella in cui posso prendere un’oggetto fisico come esempio, di cui ho acquisito i dati strumentali per rendere chiara la questione a chi legge: Ossia quando prendete uno schema da internet e lo realizzate con i miei trasformatori o con qualsiasi altro trasformatore che non sia quello preciso attorno cui quello schema elettrico è stato costruito e messo a punto. Non potete NON modificare qualcosa! In breve uno schema preso su internet DEVE sempre essere modificato quando lo si realizza! sempre che non lo si monti usando gli esatti trasformatori per cui quello schema è stato concepito. Iniziamo a prendere in esame i monofonici di Fabrizio come esempio per capire meglio la questione, qui sotto lo schema (di cui sconsiglio la realizzazione) ho evidenziato in rosso i 4 punti più problematici dello schema…

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

Ma nemmeno lo schema hashimoto è originale, deriva a sua volta da qualche vecchissimo schema Leak risalente alla fine degli anni 50, nell’immagine qui sotto lo schema del Leak TL25 in cui si possono notare parecchie somiglianze (tutti gli schemi Leak usavano questa stessa impostazione di massima, cambiando valvole finali e sfasatrice, mentre la EF86 era onnipresente e in linea di massima era tutti somiglianti, non so hashimoto da quale abbia copiato di preciso)…

Ora veniamo al problema che è capitato a Fabrizio che cercava un suono moderno, frizzante, brillante, arioso, pulito e ha visto nei miei trasformatori la strada per ottenere questo scopo, ma quando ha montato il suo clone leak si è trovato un’amplificatore caldissimo e impastato con un suono anni 50… Nel mondo degli autocostruttori continua a vigere la credenza secondo cui un singolo componente possa determinare un certo risultato sonoro quindi la valvola X suona così, la valvola Y suona cosà … stessa cosa per trasformatori, condensatori… Un ragionamento che molti fanno e che rasenterebbe la magia… qualsiasi cosa monti un certa valvola o altro pezzo che interessa all’osservatore allora avrebbe una determinata caratteristica sonora… se metto un volante ferrari su un pandino non ottengo.. se capito no?

Ma come sempre la realtà è ben più complessa degli stereotipi che si creano le persone nel proprio immaginario, il risultato sonoro di un’amplificatore è dovuto a tutto l’insieme di tutti i componenti con cui è costruito e di come li si fa lavorare assieme. Molti affermano che le KT88 siano valvole dal suono pastoso e dai bassi gonfi mentre le 300B valvole dal suono brillante e con tanto “palcoscenico” e blablae tanti luoghi comuni… bhe la realtà è che “io” ho fatto suonare KT88 (o altre valvole TV di basso costo) brillanti, aperte e con i bassi controllati e ho sentito tanti 300B costruiti ad “ammenicolo di canide” che suonavamo mosci e chiusi… inascoltabili… “e ma c’è la 300B!” frega niente! è costruito male e fa schifo lo stesso anche si ci metti 2 valvole da 1800€ l’una!

Tornando al progetto di Fabrizio la causa principale del risultato sonoro che ha ottenuto è dovuto all’aver usato uno schema anni 50 senza avervi apportato le giuste modifiche, si perchè il risultato non dipende solo dalla valvola, non dipende solo dal trasformatore, ma dipende dall’insieme di tutto e dallo schema elettrico utilizzato, quindi riprendiamo lo schema elettrico in questione ed analizziamo quelli che io ho individuato come problemi…

Il che modo Leak nel 1958 ha progettato questo schema? bhe ha fatto un disegno teorico del circuito, prodotto i trasformatori, montato il tutto e poi l’ha provato… e molti autocostruttori sono convinti che tutto muoia li, monti la prima cosa che capita e fine dei giochi (e infatti molti autocostruttori fanno tristemente così)… in realtà dopo aver montato un prototipo chi è capace fa quella che si chiama messa a punto, la messa a punto non consiste nel mettere cavi da 5000€, pietre magiche e piedini conici rigorosamente in numero dispari ma consiste nell’effettuare diverse misurazioni per poi apportare le opportune modifiche allo schema elettrico del prototipo al fine di ottimizzarne le prestazioni o per risolvere alcuni difetti che potrebbe presentare. Partiamo dalla certezza che il trasformatore di uscita Leak del 1958 non fosse granchè, non ce l’abbiano con me gli amanti degli amplificatori vintage ma questo è un dato di fatto! a quell’epoca si usavano lamierini con una qualità inferiore anche ai lamierini che oggi si usano per normali trasformatori di alimentazione e comunque non avevano interesse a raggiungere certe prestazioni.

I trasformatori d’epoca erano scarsi in basso e risicati in alto… sostanzialmente erano quasi tutti centrati sui medi perchè le stesse registrazioni dell’epoca avevano pochi bassi e pochi alti quindi chi fabbricava amplificatori non si interessava a fare apparecchi con bande estese anche perchè all’epoca sarebbe potuto diventare un problema in quanto avrebbero evidenziato in altoparlante il rumble dei motori di giradischi e soffi vari di elettroniche costruite con componenti rumorosi come i resistori a impasto, cavi primitivi etc. Per chi ama questi vecchi amplificatori, non è una critica, vi piace questo suono medioso vintage ok, ma qui si parla di realizzare nel 2020 un’amplificatore valvolare ricercando un suono moderno. Volevo essere chiaro per non incontrare le critiche di qualche amante dei leak che sono amplificatori vintage dal suono vintage.

Tornando al nostro progettista Leak una volta acceso il suo prototipo posso ipotizzare che abbia incontrato un problema di auto-oscillazione, inneschi o captazione di disturbi RF… quindi ha messo lo snubber 20k+47pF in parallelo alla resistenza da 100k che sta sull’anodo della EF86 (rettangolo rosa in alto a sinistra), tale snubber fatto per sopprimere un disturbo a 169khz… Fabrizio non aveva la resistenza da 20k e ce ne ha messa una da 22k, uguale? no perchè 22k+47pF taglia a 154khz… ma che senso ha inserire nel circuito questo snubber se il trasformatore d’uscita e il cablaggio non è quello Leak? tale disturbo o oscillazione potrebbe non affliggere il montaggio di Fabrizio o addirittura un’eventuale disturbo potrebbe essere presente ad una frequenza diversa che richiederebbe prima di essere individuata e poi soppressa cambiando i valori della resistenza e del condensatore… Ecco il primo elemento che non può essere copiato “as is”, il circuito durante una replica moderna deve essere montato senza questo elemento, e poi la sua reintroduzione con opportuni cambiamenti deve essere valutata in fase di messa a punto.

Proseguiamo analizzando i cerchietti rosa, l’accoppiamento tra il driver ECC82 e le finali avviene per mezzo di condensatori da 47nF dove la resistenza di ancoraggio delle griglie è 100k, ora per chi non lo sapesse questo è anche un filtro passa alto, con un taglio a 33Hz, apparentemente va bene ma in realtà un taglio così alto causa rotazioni di fase alle basse frequenze (che vedremo sotto nei grafici), anche qui alla Leak probabilmente importava poco perchè i trasformatori di quell’epoca spesso iniziavano a tagliare da 200hz in giù.

In fine c’è il rettangolo in basso a sinistra, il condensatore da 100pF posto in parallelo alla resistenza da 33k del negative feedback, quella va messa più che altro per sopprimere il ringing del trasformatore che si evidenzia con l’iniezioni di onde quadre o per limitare la banda passante dell’amplificatore se troppo estesa o anche per sopprimere instabilità, il suo valore dipende molto dal trasformatore di uscita utilizzato, cambiando trasformatore va cambiato anche il valore di questo condensatore, e anzi la dove sopprimeva un’innesco con un trasformatore diverso potrebbe essere lei a causarlo, anche questo componente abbastanza comune negli schemi di amplificatori che fanno uso di negative feedback andrebbe cambiato di valore se cambia il trasformatore di uscita o a volte anche solo se cambia la disposizione del montaggio! Quindi quando si monta un circuito questo componente non va montato e il suo valore va poi provato di volta in volta, io per facilitare il lavoro ho realizzato questo strumentino molto comodo. In questo caso fabrizio ha messo il valore di 100pico, mentre nello schema hashimoto non c’era nulla quindi immagino che una qualche prova la abbia fatta.

Vediamo il grafico di banda passante a 1 watt su carico resistivo:

Possiamo vedere un -0,4dB a 20hz e un -1dB poco prima dei 20khz, circa 18/19khz, quello che più interessa è l’andamento di fase (linea azzurra) da 20Hz a 1khz si ha una rotazione di 24 gradi, da 1khz a 10khz altri 36gradi. Con un’onda triangolare a 10khz cerco di rendere evidente il concetto di rotazione di fase…

in giallo il segnale del generatore e in azzurro quello che esce dall’amplificatore si vede che risulta spostato in avanti rispetto il segnale di ingresso con anche un’evidente arrotondamento delle punte dovuto alla bassa velocità di salita del circuito (banda passante limitata). Con un segnale sinusoidale a 14khz (perchè era il punto dove maggiormente si poteva vedere a occhio nudo) mostro come la forma d’onda viene distorta dal segnale di negative feedback…

Sempre in giallo il segnale del generatore e in azzurro il segnale che esce dall’amplificatore, che oltre che spostato in avanti è anche visibilmente distorto, e questa distorsione avviene per effetto della rotazione di fase eccessiva unita al negative feedback anche lui accessivo. Ora io ci tengo a sottolineare nuovamente per chi capiti a leggere questo articolo che sono un sostenitore convinto dell’uso del negative feedback, del buon uso, e in questo proposito invito a seguire questo link per leggere un’articolo ad esso dedicato. Il negative feedback deve essere usato ma deve essere usato bene e nelle giuste condizioni che vuol dire che non ci si può aspettare che l’uso di negative feedback faccia suonare bene qualsiasi schifezza di circuito, ma il circuito deve essere studiato per rendere il massimo della prestazione “senza negative feedback” e a quel punto si può introdurre quel poco di negative feedback necessario ad ottenere quel qualcosa in più che senza negative feedback non si può avere, ossia uno smorzamento minimo desiderabile. Come ho scritto nell’altro articolo il peggior nemico del negative feedback è appunto la rotazione di fase (oltre all’ignoranza di chi non vuole… o meglio chi non sà usarlo), infatti come si vede nella sinusoide qua sopra il binomio rotazione di fase + negative feedback fa bei disastri, ok a occhio è visibile  a 14khz, ma a orecchio si sente molto prima. Vediamo l’analisi di spettro a 1khz 1watt:

THD 0,43% con varie sporcature ad alta frequenza… 1watt 1khz. Quindi proseguendo: la problematica dell’amplificatore in questione è che si è cercato un trasformatore d’uscita a larga banda passante, per poi montare un circuito che non riesce a sfruttarlo… Lo stesso hashimoto sul suo sito vanta di vendere trasformatori con 100khz di banda passante ma poi ne propone l’uso con questi schemi arcaici non rivisti… allora tanto valeva avvolgere un trasformatore pur che sia con i lamierini più economici in commercio, senza nessuna accortezza nell’avvolgimento. Ma sistemare uno schema di questo genere per venire in contro a gusti di ascolto più moderni non è una cosa così difficile, allora perchè non farlo?

Il problema maggiore dello schema Leak, a parte lo snubber, è la stessa EF86: una griglia schermo andrebbe alimentata con una tensione più stabile di quella che fornisce una resistenza da 1Mega, ha un’alta impedenza d’uscita e non mi piace l’effetto di rallentamento che questo può avere se abbinato con la capacità parassite di un cablaggio come quello e non mi piace troppo (anche se devo essere sincero l’ho fatto anche  a volte) l’uso di NFB sul catodo di un pentodo perchè quando moduli il catodo di un pentodo non sottrai solo al segnale di griglia controllo ma introduci anche qualcosa dovuto alla linearità della griglia schermo… rammento che la corrente che scorre in placca dipende non solo dal rapporto di tensione tra catodo e G1 ma anche dal rapporto di tensione catodo G2, quindi nel fare NFB noi vorremo sottrarre il segnale di NFB al segnale che arriva sulla G1, ma il catodo risulta un movimento anche rispetto la G2, forse una mia paranoia ma preferisco evitare. Inoltre non serviva uno stadio che guadagnasse troppo perchè poi sarebbe stato necessario fare molto NFB, pena un’amplificatore con un’ingresso troppo sensibile, ma non volevo fare troppo NFB ma solo il minimo indispensabile ad avere lo smorzamento desiderato! Vediamo comunque, perchè è interessante, il grafico di banda passante dello stadio EF86 dello schema hashimoto preso da solo, fuori dal suo circuito:

La banda passante naturale, senza retroazione dello stadio con la EF86, completo si snubber segna un -3dB a 4,5khz questo con 40 gradi di rotazione a 3khz… Questo pezzo di circuito è assolutamente inadeguato! Se da solo va così vuol dire che tutta la banda passante nel circuito hashimoto originale, nonostante sia limitata a 18khz, è tirata su a forza di negative feedback, io invece ho detto che il circuito deve andare bene per conto suo e il negative feedback deve essere solo un’aiutino per ottenere un certo smorzamento minimo desiderabile.

La cosa più semplice da fare è modificare lo stadio di ingresso, la EF86 connessa a triodo ha delle ottime caratteristiche, riporto qui sotto le curve che prevedono la connessione della G2 e anche della G3 all’anodo. Molti non lo sanno, ma quando la G3 non è connessa internamente al catodo ma sta su un piedino a sè stante è preferibile connettere anche quest’ultima all’anodo quando si vuole usare la valvola come triodo, questo diminuisce la rumosorità della valvola e anche la resistenza interna del triodo che si ottiene… infatti acquisendo le curve con la G3 connessa al catodo la pendenza della curve aumenta leggermente.

Ho quindi cambiato tutte le resistenze attorno alla EF86, alla sua alimentazione, quella di NFB e il relativo condensatore di compensazione. Ho modificato i valore di una delle 2 resistenze di carico della ECC82 per bilanciare lo sfasatore che se no funzionava leggermente sbilanciato se si fossero usate 2 resistenze di ugual valore, ho modificato il valore dei condensatori di disaccoppiamento tra ECC82 e KT88 e le relative resistenze di ancoraggio delle finali, quindi poi suggerisco l’uso di elettrolitico di buona fattura e valore generoso come bypass del catodo della EF86 triodata (e di bypassarlo a sua volte con un piccolo polipropilene) fabrizio aveva usato un condensatorino dozzinale. E buoni condensatori in polipropilene per il disaccoppiamento tra ECC82 e KT88, tipo mundorf supreme classic. Nel montaggio modificato di fabrizio vediamo degli ottimi arcotronics nos. Inoltre bisogna bypassare anche il secondo elettrolitico della cella CLC dell’alimentazione anodica con un poliopropilene sempre di buona fattura se si vuole avere un buon suono chiaro e pulito, l’elettrolitico dozzinale da solo ammazza tutta la grana in gamma alta per via dei suoi parametri di ESR e D elevati fanno pedere tutta la grana della gamma alta. Nel montaggio di fabrizio fa mostra un mundorf supreme classic.

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 quanto è migliorato nelle strumentali rispetto prima, iniziamo dalla banda passante:

-0,2dB a 20hz e -1dB a 90khz, non ho voluto sopprimere la gobba a 65khz perchè era fuori dalla gamma udibile, preferisco la massima velocità del circuito. Come la risposta in frequenza è migliorata enormemente anche la risposta in fase: 12gradi da 20Hz e 1khz e 8 gradi da 1khz a 20khz… rispetto prima la differenza è abissale, finalmente il trasformatore SB-LAB è sfruttato! Vediamo anche la triangolare a 10khz…

Sfasamento minimo e anche le punte non sono così arrotondate com’erano in origine… E la sinusoide a 14khz ?!

Anche questa sembra una sinusoide senza ammaccature!… E l’analisi di spettro a 1 watt come va rispetto a prima?

THD allo 0,11% … Tanti che passano per le mie pagine dicono che è impossibile che un valvolare abbia tassi di distorsione così bassi, ma arrendetevi è vero io sono capace di farli, i miei trasformatori non sono come quelli che comprate! e valgono quello che costano (in vero anche poco per le prestazioni che hanno) questi grafici non sono taroccati!, vediamo anche l’analisi di spettro a 25 watt:

Lo schema revisionato a 25 watt distorce meno che la vecchia versione dello schema a 1 watt! Vediamo in fine il grafico di banda passante sul carico reattivo, lo smorzamento del circuito si attesta a un fattore 5,7 assolutamente buono. e la potenza è passata da 50Watt e 65Watt RMS prima del clipping.

Il set completo per realizzare 2 monofonici con lo schema da me ottimizzato che comprende 2 trasformatori d’uscita, 2 trasformatori di alimentazione e 2 induttanze di filtro più lo schema elettrico da me ottimizzato in versione leggibile costa prezzo finito compreso di spedizione €656,00 se siete interessati contattatemi tramite questa form.

La conclusione di questo articolo è che quando prendete uno schema a caso su internet di qualche apparecchio d’epoca o realizzato da altri e andante a costruirlo dovete sempre concentrarvi sulla messa a punto e modificare questi schemi per adattarli alla situazione e ai trasformatori avete utilizzato, sopratutto se sono schemi d’epoca, perchè se non lo fate potreste avere risultati al di sotto delle vostre aspettative, e in certi casi al di sotto delle potenzialità dei trasformatori che avere comprato (se di buona qualità) finendo magari a mal giudicare il prodotto. La fortuna che ho avuto è che fabrizio è stato intelligente e mi ha interpellato in merito a ciò che gli stava capitando, perchè io faccio una gran sbandierare delle prestazioni dei miei trasformatori ma montato un’apparecchio non otteneva risultati coerenti alle caratteristiche che dichiaravo su tale trasformatore, altre persone meno accorte purtroppo nella sua situazione non trovando differenza con certi pezzi di ferraglia che vendono a 50€ avrebbe concluso che i miei prodotti sono costosi, pesanti e non vanno meglio di roba più economica… Questo articolo dimostra che i miei trasformatori hanno prestazioni simili a certi prodotti giapponesi di alto livello e che tanta robaccia che si trova su internet a 2 soldi fa tanto successo solo perchè la gente nell’ignoranza dei fatti che ho esposto qui non è capace di apprezzare prodotti di qualità… L’ultima che ho visto sono trasformatori single ended anche per valvole di grosso taglio senza traferro ma con i lamierini intercalati, nucleo chiuso come si fa sui pushpull, roba del genere la pagate poco ma non suonerà mai bene anche piangendo in aramaico… Se vi trovate in mano trasformatori di alto livello dovete poi riuscire a sfruttarli e per questo io sono sempre disponibile ad aiutare i miei clienti.