Questa volta mi ritrovo a parlare di un finale di potenza in classe-AB1 basato sulla circuitazione del Marshall JTM-45 del 1962, derivato dal Fender 5F6 Bassman e quindi molto simile.
Nello schema sono inserite anche le resistenze degli avvolgimenti primari e secondario del trasformatore d’uscita, come da datasheet del ricambio Hammond 1750Q, che dichiara un’impedenza riflessa di 7.370 ohm sul primario e un carico di 16 ohm. L’induttanza del primario dichiarata è di 38 Henry, quella in uscita calcolata di 82 mHenry, poi modificata in 98 mHenry perché adatta decisamente meglio il carico al primario, portando il primario a 6.200 ohm più in linea con il datasheet. Le resistenze degli avvolgimenti ci permettono di calcolare le perdite nel rame, mentre le perdite di flusso magnetico non sono calcolate.
È uno schema classico di un push-pull con due 6L6GC / 5881 / KT66 con bias regolabile, su un preciso valore di corrente voluta, chiamato anche fixed-bias. Per pilotare i due tubi di potenza fu fatto uso di un doppio triodo ECC83 / 12AX7, con l’ingresso sulla griglia di controllo del primo triodo e il segnale di controreazione prelevato dallo speaker e adattato di livello sulla griglia di controllo del secondo triodo. In questa porzione di circuito è anche presente il controllo di Presence, che io ho simulato al minimo, in modo d’avere la banda passante piatta, quindi senza l’enfatizzazione delle alte frequenze. Rispetto all’, qui troviamo valori di tensione decisamente più alti, con valori di corrente però simili, per non dissipare troppa potenza a riposo e farlo lavorare in questa classe di funzionamento, nonostante la tenuta in potenza di queste valvole sia almeno doppia rispetto alle EL84.
Lo schema
Il bias, cioè la corrente che circola sull’anodo di ogni 6L6GC a riposo, è stata regolata a 40,5 mA, mentre la corrente di griglia schermo è di 3,36 mA. La potenza complessiva dissipata in queste condizioni dai due tubi finali è quindi pari a 38,6 watt. Una prima osservazione da fare è che i due tubi lavorano quasi alla massima tensione di 450 Volt, sia per la tensione anodica, sia per la tensione sulla griglia schermo, con una dissipazione anodica di 17,8 watt per tubo, ovvero circa il 70% della massima potenza dissipabile e 1,5 watt per tubo di dissipazione schermo. Per fare questo si è tarato virtualmente il bias a -41V, come da disegno. Questo punto è stato scelto per avere un’ottima potenza erogata e con una discreta durata di vita dei tubi di potenza.
La risposta in frequenza per piccoli segnali calcolata dal simulatore va dai 4 Hz a oltre 200 kHz a -3 dB con un’amplificazione di 15,0 dB a centro banda e presenta un picco molto accentuato a campana molto stretta a 5 Hz.
Se si utilizza il Presence al massimo, è possibile esaltare le alte frequenze di circa 20 dB a 13 Khz, con inizio a circa 100 hz.
In alto, test a 2.000 mVp
Alla prova di potenza e distorsione, se invio un segnale di 2 Volt di picco a 1 kHz di frequenza in ingresso, ottengo un’ampiezza del segnale di 6,89 Volt di picco sulla griglia di ingresso della V2 e di 7,18 Volt sulla V3 con poca distorsione. Questi valori diventano 111,2 e 111,3 Volt sempre di picco sui rispettivi anodi e quindi una tensione della fondamentale di 10,76 Volt di picco sul carico da 16 ohm, equivalenti a una potenza di circa 3,6 watt con una distorsione armonica totale (THD) inferiore allo 0,1%.
In alto, test a 7.330 mVp
Con una tensione in ingresso di 7.330 mVolt di picco, ottengo un segnale di 29,3 Volt e 30,5 Volt di picco della fondamentale sulle griglie della V2 e della V3, con distorsioni di 8,6% e 8,4%.
I quattro picchi di segnale a campana più stretta raffigurano l’effetto della controreazione quando il segnale in uscita viene tagliato. In questo caso l’effetto della controreazione è minore e quindi il segnale in uscita dai due triodi è maggiormente amplificato.
In alto, test a 7.330 mVp
Sugli anodi i valori sono di 395 Volt di picco con distorsione del 2,0-2,1%, che corrispondono per la fondamentale a 38,2 Volt di picco al 2,0% di THD sul carico, equivalenti a 45,6 watt di potenza effettiva.
La forma d’onda è leggermente spuntata sui picchi ma il segnale è solo leggermente compresso.
In alto, test a 9.050 mVp
Alzando ancora l’ingresso fino a 9.050 mVolt di picco, l’ingresso delle due valvole di potenza arrivano a 50,0 Volt per la V2 con il 25,9% di distorsione e 52,3 Volt per la V3 con il 26,4% di THD.
I picchi visti in precedenza che riguardano l’effetto della controreazione ora sono decisamente più accentuati e la distorsione è molto evidente. Il picco positivo tende a portare la griglia in zona positiva di circa 1,5 Volt facendo lavorare le valvole finali in classe-AB2.
In alto, test a 9.050 mVp
Sui due anodi della V2 e della V3 trovo ora un’ampiezza di 429 Volt di picco della fondamentale, quindi quasi tutta la tensione d’alimentazione con distorsioni del 10,0% e forme trapezoidali, mentre sul carico ho una tensione della fondamentale di 41,5 Volt di picco sempre con il 10,0% di THD e grande presenza delle armoniche dispari. La 3° armonica vale infatti il 9,3%, la 5° il 3,3% e la 9° il 1,2% mentre la 2° armonica è solo allo 0,67%.
A questo livello di distorsione la potenza utile è di quasi 54 watt. Logicamente si accentua ancora un po’ la compressione del segnale.
In alto, test a 9.050 mVp
A riposo il circuito consuma dall’alimentatore 39,9 watt mentre con 2.000 mV d’ingresso salgono a 42,3 watt, al 2% di THD assorbe 75 watt per un rendimento del 60,8% e al 10% di THD circa 80 watt per un rendimento che arriva al 67,2%. Quest’ultimo valore non è molto lontano dal rendimento massimo teorico calcolato in 78,5% per cui può essere considerato un buon risultato.
I picchi d’assorbimento di corrente dall’alimentatore possono anche arrivare a 250 mA ovvero circa 109 watt, per la massima potenza di circa 54 watt.
In condizioni statiche i due tubi assorbono invece 38,4 watt, con l’ingresso di 2.000 mV di picco scendono già a 37 watt, al 2% di THD risulta essere di 32 watt per una cifra di merito FOM (dall’inglese Figure-of-Merit) di 1,42 e al 10% di THD assorbono 31 watt per una cifra di merito di 1,73.
Come ci si aspettava dalla classe di funzionamento, il massimo assorbimento si ha a riposo, mentre all’aumentare del segnale le valvole dissipano meno potenza che viene prelevata però dall’alimentazione. |
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