progetto ampli 12AT7 + PCL82
Inviato: 25/09/2009, 19:44
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
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
