Un PP di 6B4G

Il progetto che andrò ad illustrare è un po’ più impegnativo da punto di vista economico degli altri presentati in precedenza essenzialmente perché si tratta di un finale e quindi buona parte della resa dipende dalla qualità del trasformatore d’uscita.

Alla luce dei risultati ottenuti, a mio personalissimo e quindi assolutamente sindacabile giudizio, questo, per quegli impianti che non necessitino di potenze elevate, può essere il finale definitivo e per certi aspetti anche superiore al più osannato SE di 300B che ho la possibilità di ascoltare in alternativa nel mio impianto.

La storia comincia un po’ di tempo fa...

Sono passati ormai due da quando avevo acquistato su eBay due coppie selezionate di 6B4G russe (6C3C Svetlana NOS) ad un prezzo davvero molto interessante ma senza avere un’idea precisa del loro utilizzo.

La 6B4G (6A3) è l’equivalente della più nota 2A3 con la sola differenza della tensione di filamento che è la classica 6.3V (nella 2A3 è di 2.5V) e dello zoccolo che non è più l’ UX4 (come quello delle 300B) ma un più normale octal: per tutto il resto le caratteristiche sono esattamente sovrapponibili.

Chi ha ascoltato le 2A3 sa bene quanto può dare questo tubo in termini di musicalità soprattutto in gamma media che, a detta di molti, me compreso, è superiore per definizione, trasparenza e luminosità anche a quella, già eccellente, della classica e più “esoterica” 300B.

Il rovescio della medaglia è la scarsa potenza ricavabile: in SE si ricavano circa 3.5W in classe A1 che diventano 5W in classe A2.

Le opzioni per costruirci un finale che utilizzasse i due tubi consentendo quindi un raddoppio teorico della potenza d’uscita erano due: un Single Ended Parallelo od un Push Pull.

Ho scartato l’idea del SEP soprattutto perché ho in casa una bella coppia di trasformatori d’uscita originali Dynaco A431 (4.3K a-a), originariamente impiegati nel Dynaco mk III, un PP da 60W con le KT88 e che, molti anni fa, mi erano costati un occhio della testa.

Sono due bestioni da 60W e quasi 7 chili, decisamente sovradimensionati per l’utilizzo… vorrà dire che non rischierò la saturazione del nucleo…

In più sono fermamente convinto che un PP ben progettato non abbia proprio nulla da invidiare ad un SE sia esso singolo o parallelo alla faccia di tutti gli esoterismi di questo mondo

In teoria 4.3K a-a non sono tantissimi per il funzionamento in classe A che prevederebbe il classico 5K a-a ma è ancora fattibile accettando una distorsione leggermente più alta in cambio però di una superiore potenza d’uscita che alla fine proprio male non fa.

In più mi ritrovavo anche una coppia di trasformatori d’alimentazione inizialmente utilizzati per gli SE di 300B fatti costruire su specifiche ma che alla resa dei conti si sono rivelati insufficienti per quell’impiego per tutta una serie di carenze realizzative.

Il problema della mancanza di un avvolgimento robusto a 6.3V per i filamenti delle finali l’ho risolto semplicemente utilizzando un trasformatore separato per questi ultimi.
Veniamo ora alla parte teorica del progetto.

Unico vero problema del PP è l’invertitore di fase che è la parte più critica di questi schemi.

Una soluzione plausibile era quella del SIPP (Self Inverted Push Pull) che utilizza le finali in uno schema differenziale e che non necessita di invertitore di fase ma solo di un classico driver simile a quello dei SE.

Questa configurazione l’ho già sperimentata con successo (sonoro) con un piccolo finalino con le adorate e sempreverdi EL84 ricavandoci circa 6 musicalissimi watt.

Alla fine, seppur con tubi decisamente più performanti ed un pizzico di potenza in più avrei costruito un doppione di quello che già suona in casa mia.

Senza voler sconfinare in classe AB, per tirar fuori un po’ di potenza in più, restava quindi solo la strada della classe A2: in questa configurazione, sempre con distorsioni ragionevoli, si possono ricavare fino a 10 W senza tirarle proprio al limite.

E’ comunque mia opinione che la classe A2 debba essere considerata come una specie di overboost da utilizzare solo in caso di necessità e nei picchi di segnale e non in modo continuativo.
Da qui c’è da aspettarsi un apparecchio che fornisce circa 7W in classe A1 per arrivare ai fatidici 10W in A2.

Per questa classe di funzionamento che prevede che scorra una consistente corrente di griglia sulle finali è però necessario disporre di un driver in grado di erogarla questa corrente…

Come sempre mi sono dato delle specifiche di base che, oltre alla citata classe di funzionamento (A2) ed alla potenza d’uscita prevedibile comprendevano la costruzione di due monofonici per limitare pesi ed ingombri e perché si hanno sicuramente vantaggi in termini puramente sonori.

Di schemi di PP è pieno il mondo, tutti o quasi copie più o meno riuscite del classico Williamson o dei vari LEAK anche se si chiamano Marantz, McIntosh o Jadis e con poche eccezioni come possono esserlo il QUAD II o l’Olson.
Tutti, ad eccezione del Quad, prevedono uno schema a tre stadi, uno di amplificazione, uno con funzione di invertitore di fase e l’ultimo di potenza con i primi due interscambiabili come posizione.

Ci sono poi gli schemi con trasformatore interstadio che realizzano lo sfasamento utilizzando appunto un trasformatore opportuno: è una soluzione eccellente ma gli intersadio, quelli buoni, costano cari ed esulano dal budget previsto.

Ho ricordi splendidi del Quad II che però risalgono ormai alla preistoria ma lo schema di quel finale lo trovo geniale per semplicità e quindi, seppur in chiave più “moderna” e con tubi diversi mi sono proposto di riprenderlo.

Il Quad II utilizza in ingresso due pentodi EF86 in configurazione parafase flottante ed una coppia di finali KT66 in classe AB per una quindicina di watt d’uscita.

Il parafase flottante, magari in altra sede lo tratteremo più compiutamente, è costituito essenzialmente da due elementi attivi, il primo pilotato direttamente dal segnale in ingresso mentre l’altro riceve sulla griglia una parte del segnale dalle rispettive uscite e dopo i condensatori d’accoppiamento.

Questa condizione impone quindi che il segnale di pilotaggio della griglia del secondo dispositivo sia in controfase rispetto a quello del primo.

Lo schema di principio del parafase è questo con la differenza fra il flottante e non flottante dato dalla resistenza di fuga verso massa.



Il vantaggio di questo schema è il relativamente semplice bilanciamento giocando sui valori delle due resistenze del partitore e di poter essere implementato anche con una ampia varietà di tubi.

Lo svantaggio sono le diverse impedenze d’uscita dei due rami perché, anche se a prima vista non sembra data la perfetta simmetria del circuito, lo stadio “inferiore” ha impedenza d’uscita più bassa di quello superiore a causa della controreazione dovuta dalle due resistenza da 500K, non presenti nell’altra metà del circuito.

E’ un problema cui si può in buona parte ovviare utilizzando tubi a bassa resistenza interna.

Volevo inoltre realizzare un due stadi secco, senza ulteriori stadi di guadagno oltre all’invertitore e quindi mi serviva un tubo con buon guadagno per mantenere abbastanza alta la sensibilità d’ingresso e, come visto, se possibile, con bassa resistenza interna e buona erogazione di corrente per consentire lo sconfinamento in classe A2.

La solita E88CC (6922) fa proprio al caso nostro con mu=33 ed rp=2.6 Kohm.

In più, osservando lo schema del parafase, si vede che le resistenze di catodo sono bypassate dal solito condensatore e, come al solito, quando possibile cerco di eliminarlo con la solita soluzione già vista nei miei preamplificatori e cioè utilizzando dei led per la polarizzazione, colore ed eventuale quantità da definire in funzione del punto di lavoro dei tubi.

Definito lo stadio invertitore/driver l’apparecchio è praticamente finito (?), basta collegare le due finali ed il relativo trasformatore d’uscita.

Per lo stadio finale, poiché mi fido dei datasheet, proposti da chi le valvole sapeva costruirle ed utilizzarle, ho scelto un punto di lavoro vicino a quello classico (Vp=250, ia= 60mA e con –Vg=45V ) portando l’anodica a 270V e la corrente a circa 52mA e come conseguenza –Vg=50V circa e questo per cercare di spremere un pochino di potenza in più in classe A1.

La tensione di alimentazione quindi dovrà essere circa 320-330V che si ricavano ovviamente da Vp+Vg+10 con gli ultimi 10V considerati come caduta di tensione negli avvolgimenti del trasformatore d’uscita.

A questo punto mi sono messo alla ricerca di qualche schema già pronto che mi confortasse eventualmente nelle scelte di base per capire l’effettiva realizzabilità dell’apparecchio.

Mi sono imbattuto in questo (Triode Dick 2000) che rispetta esattamente le mie specifiche e ne conferma, almeno sulla carta, la fattibilità:



Una veloce simulazione confermava la validità del progetto ma non mi piacevano quelle due resistenze sui catodi e soprattutto quei due condensatori ad esse in parallelo e che la polarizzazione delle finali fosse così spinta: facendo due rapidi conti infatti le 2A3 in quelle condizioni dissipano quasi 17W contro i 15W nominali.

E’ vero che è prassi comune “strapazzare” questi robustissimi tubi senza problemi ma se fosse stato possibile evitarlo sarebbe stato sicuramente meglio ed in più si sarebbe comunque allungata la vita media delle valvole.

Mi stava invece benissimo l’implementazione del parafase con le 6922/E88CC e già con i valori giusti (e standard) per il corretto bilanciamento statico.

Da notare una cosa interessante nello schema di base: la resistenza di catodo del triodo inferiore è bypassata da un condensatore mentre quella del triodo superiore non lo è: è un sistema per cercare di equilibrare le impedenze d’uscita.

Accade infatti che, vista l’impedenza d’uscita più bassa della sezione inferiore, non si è aggiunta ulteriore controreazione inserendo il condensatore sul catodo mentre si è cercato invece di controreazionare la sezione superiore proprio non bypassando la resistenza di catodo.

E’ una soluzione intelligente ma che non risolve comunque completamente il problema; tra l’altro con quei valori dei componenti la sensibilità d’ingresso è piuttosto bassa.

Vista poi la mia “fissa” di polarizzare con i led dovevo riprogettare anche lo stadio d’ingresso per il loro impiego.

Dopo infinite simulazione è venuto fuori questo schema:



Come si vede NON c’è controreazione e ricalca abbastanza da vicino quello proposto da Triode Dick ma con alcune sostanziali differenze.

Le resistenze di catodo del parafase sono state sostituire da una serie di due led gialli che comportano un discreto aumento del guadagno dello stadio oltre ai vantaggi del CVS (constant voltage source) in termini teorici e sonori: si perde quel parziale adattamento delle impedenze d’uscita ma si guadagna in linearità.

Le differenze maggiori però sono sullo stadio finale: si vede subito che ora la resistenza sui catodi è comune ad entrambi i tubi e non bypassata per consentire il funzionamento in classe A1 fino a circa 7W e 10W in A2 ed ora i tubi lavorano in condizioni meno spinte dissipando poco meno dei 15 W consentiti anche se il “maximun rating” prevede proprio una dissipazione massima di 17W.

Le resistenze R72 ed R73 (10 ohm) servono per misurare il bilanciamento delle finali che può essere aggiustato con con un trimmer da 22 ohm/3W rappresentato nello schema da R74 e R75.

Con i valori che si ricavano dalle curve caratteristiche ho implementato un semplice programmino in Excel che in funzione dei parametri di progetto calcola le potenze prevedibilmente ricavabili nelle varie situazioni:



Queste sono le prestazioni simulate con il solito Microcap:



Al banco le prestazioni ricalcano abbastanza fedelmente le previsioni e le simulazioni: la potenza d’uscita si attesta intorno ai 7W in classe A1 e a 9.5-10 watt in classe A2 a circa il 3.0% di THD e con un clipping molto dolce e simmetrico.

La sensibilità d’ingresso è dell’ordine di poco più di 1.7V RMS

Si nota dal grafico in basso l’andamento delle tensioni ai capi delle resistenze R74 ed R75 e quindi delle correnti circolanti nei due tubi: è evidente come il finale stia lavorando in classe A fino alla massima potenza.

E questo è lo spettro della distorsione alla massima potenza:



Come si vede sono prevalenti la seconda e la terza armonica con un accenno di quinta, vantaggi e svantaggi del PP che tende a ridurre le armoniche pari ma nulla può nei confronti delle dispari.

E’ comunque un eccellente risultato.

Gli alimentatori

Come detto mi ritrovavo in casa una coppia di TA fatti costruire su specifiche per le 300B ma che non hanno esibito le prestazioni richieste a causa soprattutto dell’elevata impedenza del secondario che limitava la tensione d’uscita sotto carico.

Le caratteristiche del secondario che ci interessano sono: 380+380V/150 mA per l’anodica, 5V/3A per i filamenti della raddrizzatrice, 6.3V/1A per i filamenti del driver; sono poi presenti altri due secondari (5V e 7.5V) che non saranno utilizzati.

Se valvole devono essere allora che valvole siano… e quindi anche il raddrizzamento sarà realizzato a tubi.

Nell’ottica di una certa continuità filologica del progetto ho optato per l’utilizzo della classica 5U4G(B) che è una robusta raddrizzatrice molto ben suonante, anch’essa a riscaldamento diretto come le finali.

Lo schema è il classico C-L-C-R-C e questa è la simulazione effettuata con il fido PSUD II



E questa la simulazione del ripple residuo e della forma d’onda in uscita:



Si noti l’alto valore della resistenza (220 ohm) in serie ai catodi della raddrizzatrice e che serve per limitare le Steady State Peak: la 5U4G è una valvola robusta ma a è riscaldamento diretto e di conseguenza, soprattutto le cinesi (Shuguang), piuttosto sensibile al valore di questo parametro.

Non limitare entro i valori consigliati questa corrente inversa sulla raddrizzatrice provoca, all’accensione, poco piacevoli scariche interne al tubo che ne diminuiscono fortemente la durata.

Come si vede siamo vicinissimi ai valori di progetto, puntualmente confermati dalle misure.

Il primo condensatore (C1) è un polipropilene da 39 uF/630V ed è bene non aumentarne il valore perché, da datasheet, la 5U4G accetta al massimo 40 uF mentre gli altri due sono normali elettrolitici da 470 uF/450V e l’induttanza è la classica a nucleo da 5H/150mA

Il ripple residuo, come si vede dalla simulazione, è molto basso in relazione all’assorbimento (115 mA) ed è dell’ordine di 0.000530 V (530 uV) ma, cosa più importante, la forma d’onda di questo ripple è praticamente una sinusoide perfetta: questo significa che non sono presenti armoniche dispari, fastidiosissime, che vanno ad infilarsi nel segnale musicale.

Questo aspetto è spesso trascurato nella progettazione degli alimentatori ma, a mio giudizio, è di gran lunga più importante in relazione al risultato sonoro di quanto non sia il valore assoluto del residuo d’alternata in uscita.

Resta da definire l’alimentatore dei filamenti delle finali che complessivamente deve fornire 6.3V per circa 2A di assorbimento complessivo.

Di solito preferisco, per tutta una serie di motivi già ampiamente espressi in altra sede, alimentare i filamenti in alternata realizzando, se il secondario dedicato non prevede una presa centrale, uno zero virtuale con due resistenze da un centinaio di ohm e così è stato fatto per le E88CC dell’invertitore/driver secondo il solito schema:



Per le finali però siamo in presenza di triodi a riscaldamento diretto e cioè con il filamento che svolge anche funzione di catodo e di conseguenza l’alimentazione dei filamenti entra direttamente nel circuito audio.

La soluzione migliore sembrerebbe alimentare i filamenti in continua per evitare il ronzio ma…

Sugli altri monoblocchi con le 300B, anch’esse a riscaldamento diretto (filamenti a 5V), dopo una serie infinita di prove d’ascolto ho optato per l’alimentazione in alternata con il necessario trimmer di compensazione solamente perché, a mio avviso, suonano meglio così pur dovendo accettare un minimo di ronzio che comunque non disturba assolutamente il normale ascolto.

Anche in questo caso la scelta è caduta sull’alternata.

Il trasformatore impiegato per i filamenti è un 30VA con due secondari separati a 6V/2.5A: questo ha comportato la possibilità di alimentare singolarmente i due tubi finali e di poter prevedere quindi per entrambi il trimmer di compensazione del ronzio (50R/3W) in questo modo:



All’atto pratico il sistema riesce effettivamente a minimizzare il ronzio anche se qualcosina, avvicinandosi moltissimo ai woofers, si sente ancora: è il pegno da pagare sull’altare della musicalità ma questo rumore è assolutamente ininfluente durante la riproduzione.

A questo punto i finali sono finiti.

Alcune foto:

fuori:







e dentro:



il parafase assemblato completamente su un terminale a 5 contatti ed i led gialli sui catodi:



i trimmer di compensazione del rumore e di bilanciamento: si vedono le due resistenze da 10R per il bilanciamento delle finali

davvero un bel lavoro Mau,mi è venuta paura solo a vedere lo schema iniziale,quelli dopo ho chiuso gli occhi come i bambini al cinema
Una cura impressionante dei dettagli e del cablaggio

bel post e bella disamina progettuale spiegando il come ed il perchè!! E' un vero piacere leggere post così

Grazie!!!

Bello davvero !
Complimenti

UAU!
Prometto che prima o poi realizzerò uno dei tuoi progetti! Sono spiegati talmente bene che anche io che le valvole non le ho mai viste neanche da lontano ce la posso fare
Grazie mau per il tempo e la pazienza che dedichi a preparare il tutto!

L.

Complimenti,bellissimo!

Non sono fanatico dei tubi ma un progetto così dettagliato e ben spiegato intriga molto... Bravissimo

Ringrazio tutti per gli apprezzamenti.

Questo progetto non è poi così complicato come potrebbe sembrare, non più difficile del classico single ended e piuttosto semplice da mettere a punto.

Io avevo quasi tutto in casa ma facendo un paio di conti la coppia si dovrebbe poter realizzare con non più di 800 euro e utilizzando buoni (nostrani) trasformatori d'uscita.

Sicuramente non sono pochi ma, come ripeto, per quegli impianti che non richiedono alte potenze potrebbe essere davvero la scelta definitiva.

Ricordiamo poi che modificando solo la tensione d'alimentazione dei filamenti e gli zoccoli delle finali si possono impiegare anche le vere 2A3 anche se non credo potranno esserci differenze significative.

Attendo un congruo rodaggio dei tubi e poi vi informerò dettagliatamente sui risultati all'ascolto.

Ovviamente sono a completa disposizione per ulteriori chiarimenti o consigli.

Chapeau!

Giovanni

Dopo una decina di giorni di rodaggio e d'ascolto un amletico dubbio m'assale...: e se questi nuovi finali suonassero davvero meglio dei "vecchi" 300B...?

Ne sono quasi convinto ormai: bassi profondi ma controllatissimi, medie setose ed affascinanti, alte lucide e mai affaticanti... un'immagine fuori dal comune per ampiezza e profondità...

Quello che stupisce di più è il "corpo" della riproduzione, quasi come se gli strumenti si materializzassero davanti a voi a grandezza naturale tanto da poterli toccare o addirittura girargli intorno...

Dopo tanti anni di "onorato servizio" sono abbastanza "scafato" nei giudizi e praticamente immune dall'effetto scarrafone, visto che tutto quello che sto ascoltando me lo sono fatto da me, ma in tutta sincerità devo ammettere che questi sono tra i migliori apparecchi che abbia mai costruito.

Finali definitivi...?... forse... anche se le 845 mi intrigano parecchio...

Di contro sono abbastanza schizzinosi con i pre da accoppiare: vanno benissimo con il Pre Meeting e con il White Cathode Follower, discretamente con il Tube Minimalist, praticamente inascoltabili con l'SRPP di E88CC e con il piccolo Minimalist a stato solido.

Porca miseria... ora dovrò rimetter mano ai 300B per vedere di cavarci qualcosa di meglio...

Splendido sotto tutti i punti di vista! Della parte teorica ci ho capito poco, come sai Maurizio io e le "lampadine" andiamo poco d'accordo! Ma posso prometterti che prima o poi ci vengo a buttare un orecchio...anzi due!
Mauro

emmeci ha scritto: Splendido sotto tutti i punti di vista! Della parte teorica ci ho capito poco, come sai Maurizio io e le "lampadine" andiamo poco d'accordo! Ma posso prometterti che prima o poi ci vengo a buttare un orecchio...anzi due!
Mauro

Prima o poi converto anche te al "varvolorum" come dice zi Bruno...!

La strada la conosci,...ti (vi) aspetto...!

Ciao Maurizio complimentoni per il nuovo nato e come sempre spiegazione cristallina, a presto per l'ascolto ciao Massimo.

Grazie Massimo, ovviamente l'invito coinvolge anche te, inutile dirlo!

Auguri

Ciao Maurizio, complimenti per il progetto!!! Spero di vederti al prossimo meeting marchigiano (se ci sarà) per confrontare le tue nuove bestioline con i miei SE di 2A3 il push pull con triodi dht mi ha sempre intrigato

Maurizio, oltre a farti mi miei piu' vivi complimenti per la magistrale spiegazione e realizzazione di questo interessantassimo ampli auguro a tutti gli appassionati del forum un 2013 ricco di progetti come i tuoi... grazie.
Comunque volevo cogliere l'occasione per chiederti se hai mai provato qualche alimentazione continua sui DHT tipo il noto "coleman" e, nel caso, un tuo parere.

Qualche (stupida) domanda per capire un po':

R69 potrebbe essere sostituita da uno zener?
i carichi anodici del driver potrebbero essere anche due cvs o non funzionerebbe?
forse lo hai scritto nel testo e mi è sfuggito, R61 che funzione ha?

grazie ;-)

Echo73 ha scritto:Qualche (stupida) domanda per capire un po':

R69 potrebbe essere sostituita da uno zener?
i carichi anodici del driver potrebbero essere anche due cvs o non funzionerebbe?
forse lo hai scritto nel testo e mi è sfuggito, R61 che funzione ha?

grazie ;-)

Volevo dire CCS

Rispondo in ordine sparso...

@francoiacc

non ho mai sperimentato niente di diverso per alimentare i filamenti dei DHT se non la solita continua sia stabilizzata serie con il classico 78Sxx che non stabilizzata ma con cella pi-greco resistiva.

Fra tutte queste continuo a preferire l'alternata.

@Echo73

Le resistenze anodiche del parafase potrebbero essere tranquillamente sostituite da CCS e a dire il vero, sulla carta, questa modifica è già pronta da sperimentare in un successivo upgrade.

La funzione di R61 è quella di bilanciare il parafase per ottenere lo stesso guadagno dalle due sezioni che non lo sarebbe a causa della controreazione presente nella sezione bassa.

Per quel che riguarda la sostituzione della resistenza comune sulle finali con uno zener non mi sono sinceramente posto il problema ma ritengo la sostituzione possibile sebbene, in simulazione almeno, le prestazioni peggiorino.

Se ci sarà il prossimo meeting marchigiano non mancherò di partecipare, grazie.

beh...mau davvero il tuo resoconto mi ha rapito .
Hai messo su oltre che due belle macchine da musica anche un contenuto tecnico inappuntabile e ben espresso . Cosi si fa'.... perdinci . Hai lasciato il segno . Complimenti

sontero ha scritto:beh...mau davvero il tuo resoconto mi ha rapito .
Hai messo su oltre che due belle macchine da musica anche un contenuto tecnico inappuntabile e ben espresso . Cosi si fa'.... perdinci . Hai lasciato il segno . Complimenti

Ringrazio tutti e spero che a qualcuno prima o poi venga voglia di costruirselo.

Poi è proprio vero che nel mio caso non c'è nulla di definitivo: sto modificando l'alimentazione sostituendo alla resistenza da 100R dell'ultima cella un giratore a mosfet; la caduta di tensione è praticamente la stessa ma il ripple residuo si riduce a 1/100 (!) dell'attuale, poco più di 6 uV...

Vi terrò aggiornati.