progetto ampli 12AT7 + PCL82

[lukehead]

Ciao a tutti, questo progetto, nel quale spero mi seguirete ed aiuterete, nasce per due motivi.
Il primo per fare esperienza pratica sull’autocostruzione di un ampli valvolare dopo aver letto tanta tanta teoria (e quindi inizio con uno semplice), l’altro, in funzione di poter fare vari esperimenti per poi cimentarmi con un altro progetto (successivo) che è quello che alla fine mi interessa maggiormente.
Passiamo però al progetto attuale nel quale utilizzerò materiale non particolarmente costoso e non proprio performante, è semplicemente per fare pratica ed esperienza.
Si tratta di un SE da 2,5W con una simil-12AT7 in pre e una PCL82 in catode follover sul triodo, tone stack e pentodo finale (fatto lavorare quasi fra il 70 e l’80% per tirare fuori 2,5W).
La valvola in questione per la sezione pre è una Magnadyne 6T26, da ricerche sul sito della casa costruttrice ho potuto constatare che viene paragonata ad una ECC85 che a sua volta è paragonata ad una ECC81 e cioè una 12AT7, quindi, utilizzerò il datasheet di questa valvola per fare i miei calcoli.
Guardando le caratteristiche della valvola in classe A1 vedo:
o plate voltage 250V
o cathode-bias resistor 200ohm
o amplification factor 60
o plate resistance 10900 ohm
o trasconductance 5500 umhos
o plate current 10milliampere
o grid voltage -12V
Inoltre, riporto anche i valori di massimo ratings
o Plate voltage 300V
o Negative DC Grid Voltage 50V
o Plate dissipation 2.5W
Veniamo ora ad un po’ di teoria per vedere se ho capito un po’ tutto..scusatemi ma ne ho bisogno per levarmi un po’ di dubbi…
Supponiamo ora di lavorare con una resistenza di carico anodico di 47Kohm applicata al circuito.
Calcoliamo il guadagno in tensione nel seguente modo: coefficiente di amplificazione x resistenza di carico anodico:
60x47000=  2.820.000
Questo numero viene diviso per quello ottenuto dalla somma della resistenza interna dichiarata (10,9Kohm) e quella di carico anodico (47Kohm), quindi: 2.820.000 (10900+47000)=48,70…il segnale in queste condizioni verrà amplificato di quasi 49 volte.
Questo significa che, se applicassimo alla griglia un segnale di circa 200mV (il segnale medio di un pickup di chitarra), avremo in uscita circa 49x0.2=9,8V. Con 100Kohm come Ra si avrebbero in uscita quasi 11V.
Questo però è un calcolo teorico che non tiene conto della caduta di tensione introdotta dal resistore anodico, infatti, per far funzionare tutto il giro appena detto, si dovrebbe aumentare la tensione anodica per tenerla stabile a 250V nonostante la caduta di tensione. Questo è il motivo per il quale non si usano valori elevati di Ra.
Diciamo che stiamo di solito in un range da 50 a 250Kohm per valvole che hanno tensioni anodiche di lavoro più basse (tipo ECC88).
Inoltre, anche la tensione sinusoidale introdotta in ingresso farà variare la tensione anodica, per questo, si introduce un condensatore di capacità compresa fra i 10 e i 100uF (in campo audio, in campo chitarristico mi sembra di aver capito che non si va oltre i 25uF), questo, per cortocircuitare l’alternata del segnale a massa e non farlo influire sulla polarizzazione.
Dato che influisce sui nostri calcoli, vediamo come la resistenza anodica dichiarata dal costruttore e riportata solamente  per una o al massimo due tensioni di lavoro possa essere facilmente calcolata a seconda della tensione di griglia scelta.
Per dimostrarvelo, dato che a 250V non ho il grafico che riporta una tensione di griglia di -12V, prendo i dati di 100V
che sono:
o plate voltage 100V
o cathode-bias resistor 270ohm
o amplification factor 60
o plate resistance 15000 ohm
o trasconductance 4000 umhos
o plate current 3,7milliampere
o grid voltage -5V
Poiché per definizione la resistenza interna Ri è la variazione di tensione anodica alla variazione di 1mA della corrente anodica mantenendo costante la tensione di griglia, si ha il grafico 1.
Quindi dal metodo grafico si evince che si ha una Ri di circa 314V-298V=16Kohm (circa, il grafico è poco dettagliato, e i dati comunque riportano la dicitura “15Kohm approximate”. Non ho capito però perché mi porta i dati riferiti a 100V, invece sto a 300V…mah…
Anche se non dovrebbe cambiare a seconda della curva che scegliamo, potremmo (con il metodo grafico) anche ricavarci il u o coefficiente di amplificazione che è uguale alla differenza della variazione di tensione anodica al variare di 1V di polarizzazione di griglia con il grafico 2.
u=340V-270V=70
E’ naturale comunque che questi parametri saranno diversi a seconda del tubo scelto.
Ora però procediamo ora per polarizzare il triodo praticamente… scegliamo una tensione anodica guardando i dati e le curve del datasheet e poi scegliamo una resistenza di carico in base al guadagno in tensione che si vuole avere e il u consentito dal tubo.
Ho scelto 200V per l’alimentazione (B+), graficamente mi sono ricavato la Ri e mi risulta di circa 15Kohm, quindi ho utilizzato una resistenza anodica di altri 15Kohm per avere un guadagno di circa 30 (con un segnale in ingresso di circa 200mVpp avrò in uscita 6Vpp) giusto?. Sto facendo lavorare il mio triodo a metà della possibilità di guadagno (u 60).
Ora, nel caso in cui il tubo sia in interdizione, non essendoci nessun passaggio di corrente, non si verifica nessuna caduta di tensione ai capi della resistenza di carico, quindi, la tensione tra anodo e catodo sarà 200V e ci sarà una corrente anodica pari a 0, al contrario, quando il tubo condurrà completamente, il tubo è considerato cortocircuitato e quindi la tensione anodica sarà interamente applicata alla resistenza di carico, quindi con la legge di ohm ci calcoliamo la corrente max 200/15000=0.013A=13mA.
Con la retta che ne viene fuori non riesco a scegliere un punto intermedio consono, quindi, scelgo una tensione di lavoro più alta 250V. La Ri a 250V da datasheet è di 10900ohm, utilizzo una Ra di 15K per avere un guadagno di circa 35, di conseguenza avrò, per una tensione in ingresso di circa 200mVpp una uscita di circa 7V(pp?).
Corrente max 250/15000=0.016A=16mA. Sommando anche la Ri si ha una corrente max di 250/(15000+10900)=10mA
Non sapendo quale delle due dover scegliere, ho provato a fare i miei calcoli con 16mA.
La retta di carico è riportata nel grafico 3.
Successivamente, o scelto una polarizzazione di griglia in un punto intermedio della retta che prevede una tensione di -2V (Vg).
Con una Vg di -2V si avrà una Ia di riposo di 4,6mA ed una Va di riposo di 180V.
Fatto questo, potete vedere la sinusoide blu che ho riportato sul grafico precedente, essa ha una escursione di 7V(pp?), si riferisce quindi alla Vin del secondo triodo, infatti il primo avrà in ingresso una tensione Vin di 200mVpp che, amplificata dal primo triodo, arriverà a circa 7V(pp?) che saranno una sinusoide come quella riportata nel grafico sopra.
La Vout del secondo triodo sarà di 245Vpp.? (7*35=245)
Ma non è proprio così, perché, quando la sinusoide avrà il maggiore picco negativo, dovrebbe avere una Va di circa 290V ed una Ia di circa 3mA mentre nel picco positivo Va di circa 90V e Ia di circa 16mA (questo lo vedo dal grafico..).
Quindi, confrontando ancora questi dati, si ha che durante il funzionamento la tensione di griglia del triodo cambia fra valori superiori a 0V e -5V, la corrente anodica Ca è compresa fra valori di 3mA e 16mA e la tensione anodica fra 90V e 290V.
Questi valori ci forniscono il guadagno del triodo in questo modo 290-90=200/6=33.
Penso però che per valori superiori alla tensione di alimentazione anodica ci sia distorsione, quindi, rientrando nei parametri reali, non penso si riesca ad arrivare a 290V, quindi, 250-90=160/6=27.
Facciamo un attimo una controprova teorica sul calcolo del guadagno.
La valvola in questione ha a datasheet un guadagno di 60 con una Ri di 10900ohm, moltiplicando questi si ottiene 654000, questo numero, diviso per la somma di Ri (10,9Kohm) + Ra utilizzata (15kohm)= 25,25.
Come consumo in potenza dovremmo essere abbondantemente nei limiti di sopportazione della valvola:
o a riposo 180x0,0046=0,8W
o picco superiore segnale 90x0,016=1,44W
o picco inferiore segnale 250x0,003=0,75W
La griglia per i motivi di polarizzazione verrà messa a massa con una resistenza di 1Mohm ed ora posso calcolare anche la resistenza che polarizzerà correttamente il catodo sollevandolo rispetto alla griglia di 2V.
Ora, con la Va a 180V si ha una Ia di 4,6mA, quindi la Rk sarà Vk/Ik=2/0,0046=435ohm.
Da tutti i calcoli si evince che il secondo triodo andrà in saturazione, quindi, inserendo una opportuna resistenza o potenziometro prima dell’ingresso del secondo triodo, si potrà regolarne il gain.
Detto questo ragazzi, spero che mi possiate delucidare o consigliare...vi ringrazio comunque per tutto ciò che farete.
Ciao e a breve continuerò.
ciao
luke

[lukehead]

Ho buttato giù uno schemetto...ho preso qualche spunto da progetti vari (anche qualcosa dal mini-peory di luix)..ho fatto un po' di considerazioni mie e ne è venuto fuori questo...che ne dite?
..aspetto qualche vostro cenno..
ciao,luke

[kruka]

..aspetto qualche vostro cenno..
ciao,luke

se quando hai finito il tutto vuoi farne un tutorial della realizzazine lo mettiamo in galleria 

[robi]

bypassa lo switch gain o ti poppa. perchè una 12at7?

[lukehead]

x kurka
ma certo, ne sarò ben felice, però ho alcune perplessità che ho descritto..forse sono stato un po' prolisso, però le ho descrtte in questo modo proprio per poterne discutere bene e poi poterne fare eventualmente un documentino dettagliato per la comunità, però dovreste darmi una mano..io ci metto il massimo dell'impegno.

x robi
utilizzando la formula A=mu*ra/(ri+ra+(mu+1)*rk) nel caso in cui la resistenza di catodo non sia bypassata mi viene fuori un guardagno di 16.5 (più bassa dei calcoli fatti), mentre utilizzando A=mu*ra/ri+ra (cioè la resistenza viene bypassata) mi viene un guardagno di 34,7 che sarebbe il guadagno che ho calcolato nel mio "trattato" 
perchè mi hai suggerito questo?

...in che senso "perchè una 12AT7?"
perchè ho usato una 12AT7 o perchè una 6T26 corrisponde ad una 12AT7?
nel primo caso, perchè quella mi ritrovavo e come dicevo nel messaggio questo è un progetto "pilota" per poi avventurarmi in una progettazione che mi interessa maggiormente, nel secondo caso invece, sono andato a vedere sul sito "Magnadyne" (la marca della valvola) e dicono che la valvola in questione è equivallente ad una ECC85, di quest'ultima non ho trovato il datasheet ma ho trovato l'equivalenza con la ECC81 che è una 12AT7..

grazie per le risposte, spero continuiate a seguirmi ed a darmi una mano.
ciao, luca

[robi]

Perchè allo switch del guadagno non gliene frega nulla. lui poppa e basta. 47k van benone.

[lukehead]

perdonami ma non capisco...il condensatore serve proprio a "riportare" a massa parte del segnale e quindi diminuisce il guadagno a vantaggio della pulizia del suono ed a discapito della saturazione, o no?
poi, poppa significa distorce? (scusa l'ignorantizia) 

[mikestorm]

con i tuoi conti, quanto watt riesci a far erogare alla pcl82?

[Leo]

Significa che fa POP (rumore tipo commutazione) quando attivi lo switch, e quando mandi quel condensatore a massa il gain aumenta e il suono diventa acidoso...

[robi]

Pardon, davo per scontato il termine "poppare". 47k di bypass switch evitano che faccia pop quando commuti.

[lukehead]

x mikestorm
ancora non ho polarizzato la pcl82, però conto di fargli erogare circa 2,5W

x leo
con quel condensatore a massa (dopo l'attivazione tramite switch) era mia intenzione aumentare il gain, la frequenza scelta per enfatizzare il gain era su circa 1700Hz, perchè dici che diventa troppo acida?

x robi
ma tu intendi di mettere una resistenza da 47k in serie al condensatore? in modo tale da attivarla quando commuti lo switch insieme al condensatore?

grazie a tutti ragazzi..
..ma in tutto questo, per caso siete riusciti a leggere anche tutto lo sproloquio fatto in principio? ...per vedere se ho scritto...cavolate..

[robi]

luke, ti ho scritto due volte "in parallelo allo switch".. 

[lukehead]

pardone!!!!!!!!!!!!!!!!!!!


..hai maledettamente ragione...scusa ma alcune volte le cose che si hanno sotto il naso...sono le più difficili da vedere.. :D
ti allego lo schema per vedere se ho capito...

[robi]

perfect! ..ma 200n, quindi il tagli sui 1k7, non è troppo alto?

[lukehead]

beh, non so..potrebbe essere troppo alto, però volevo provare ad orecchio..se vedi sul secondo ho tagliato a 600, sul primo vorrei tagliare un po' di più sulle frequenze medie..poi,  se non mi piace, aumento la capacità del condensatore..vorrei fare più prove..
per il resto dei calcoli, sei riuscito a dagli un'occhiata? potresti levarmi qualche dubbio di quelli scritti nel mio messaggio principale? prima di iniziare a saldare vorrei avere qualche certezza in più..
grazie, ciao. luca