Costruire un amplificatore valvolare con meno di 200€

Dopo essermi perso via un pò in rete, ho scovato sul numero 182 di Nuova Elettronica il kit LX1239 + LX1240, ovvero trasformatore + amplificatore finale. Per tutti gli appassionati di autocostruzioni Hi-Fi questo può essere un buonissimo spunto per la realizzazione “in casa” di un apparecchio dall’ottimo rapporto qualità/prezzo. Lungi dall’essere “lo stato dell’arte” od un qualcosa di esoterico, è tuttavia una discreta base di partenza. Continuando a girovagare poi nel web mi sono imbattuto in un documento, tratto dal sito radiopistoia, nel quale veniva preso in esame proprio questo kit, ed in particolare le “variazioni sul tema” ad opera del costruttore rispetto a quello originale. E così mi domando: perchè non provare? Mal che vada metto le valvole su uno scaffale in bella vista, dovesse andar storto qualcosa…
Gli schemi elettrici (alimentatore e amplificatore)

Le Prestazioni
Dimensioni: 430 mm × 330 mm × 80 mm
Peso: 14 Kg ca
Classe di funzionamento: Classe A Single-Ended
Potenza: 2 × 10 Wrms
Impedenza di uscita: 8 ohm
Non ci si deve stupire della potenza apparentemente bassa di questo finale perche’ in realta’ la configurazione in pura classe A pur con potenze modeste riesce a sonorizzare bene ambienti di medie dimensioni.

La Realizzazione

Immagine dell’amplificatore visto da dietro. Si può vedere sulla sinistra le prese RCA per gli ingressi audio, al centro quelle a scatto per collegare i diffusori acustici e sulla destra il connettore a vaschetta di alimentazione con fusibile da 5A incorporato. Notare come i due trasformatori di uscita (quelli sul davanti) siano stati posti ruotati di 90 gradi rispetto a quelli di alimentazione. Questo per evitare al massimo l’insorgenza di ronzii poi difficilmente eliminabili. Se fossero stati paralleli parte del flusso magnetico generato dal trasformatore di alimentazione poteva essere indotto in quelli di uscita con conseguente peggioramento del rapporto segnale/rumore. (Leggi ronzio a 50Hz..)

l progetto originale da cui ho preso lo spunto per autocostruirmi questo amplificatore è apparso appunto qualche tempo fa sulla rivista Nuova Elettronica (Anno 27 numero 182 - Kit numero LX1239 + LX1240). La configurazione per ogni canale si basa sostanzialmente su uno stadio in pura classe A single-ended con un pentodo finale EL34 pilotato dal doppio triodo ECC82, utilizzato come stadio preamplificatore. La potenza di uscita continua di questo ampli si aggira intorno ai 10 watt continui per canale.

Trattandosi di uno stadio amplificatore in classe A per via delle sue caratteristiche intrinseche non otterremo mai una grossa distorsione in uscita, anche tenendo il volume al massimo. Per contro la potenza in calore dissipata dai tubi finali sarà costante e indipendente dal volume di ascolto. Se collegherete a questo ampli dei diffusori anche di mediocre fattura, preferibilmente con impedenza 8 ohm, riuscirete a sonorizzare benissimo una stanza di 4 metri x 7 come faccio io.

Va detto inoltre che anche al massimo della potenza erogata la distorsione che viene prodotta dagli amplificatori a valvole non e’ la stessa dei “cugini” transistorizzati. I tubi elettronici per loro natura generano infatti, se portati alla distorsione, armoniche PARI, quindi assolutamente “accordate” rispetto alla nostra scala musicale, mentre i transistors generando armoniche DISPARI rendono il loro suono molto piu’ gracidulo.

Dietro una mia personale iniziativa ho poi sostituito le due finali presenti nel circuito originale con due tetrodi KT88, in grado di fornire maggiore potenza ed essere esteticamente più accattivanti. Sicuramente in questa configurazione circuitale non vengono assolutamente “tirate per il collo” e quindi anche per lunghi periodi di ascolto non si sovraccaricano. Chiaramente in virtù della classe di funzionamento, come detto prima, il calore dissipato da questi tubi è veramente tanto al punto tale che durante il funzionamento è pericoloso toccare anche per un istante il vetro delle valvole, pena gravi ustioni.

Successivamente poi ho modificato lo schema originale collegando la griglia schermo delle finali direttamente alla placca, facendo lavorare quindi la valvola come un normalissimo triodo. Avevo letto da qualche parte che cosi’ avrebbe “suonato” meglio. Sinceramente non mi sono accorto della differenza (forse ho dei diffusori troppo scarsi…) comunque non avevo piu’ voglia di riaprire tutto l’ampli e quindi e’ rimasto cosi’…

Per motivi di spesa ho preferito acquistare il modello di valvola prodotto in CINA in quanto i tubi originali costruiti negli U.S.A. hanno un costo proibitivo, specie quelli con la placca in puro titanio. Ad ogni modo, ed almeno in questo progetto sicuramente non esasperato, la differenza acustica tra i due tipi di valvole la ritengo del tutto trascurabile…

Entrando piu’ a fondo nei dettagli tecnici e analizzando per prima cosa lo stadio alimentatore vediamo dallo schema, che altro non e’ che un trasformatore ed un ponte di diodi seguito da condensatori elettrolitici per alte tensioni a basse perdite della Kendeil.
Rispetto allo schema originale ed al kit di Nuova Elettronica ho acquistato DUE stadi di alimentazione identici, utilizzandone uno per ogni canale. Il trasformatore di alimentazione unico infatti era un po’ sottodimensionato e tendeva a scaldarsi troppo. Consiglio quindi VIVAMENTE se prendete in considerazione l’idea di acquistare questo kit di ordinare da subito DUE stadi di alimentazione, questo per evitare che, come è successo a me, il produttore dei trasformatori cambi leggermente la fattura estetica, facendo vedere delle differenze tra i due. Se osservate bene infatti la foto del mio ampli vedrete che le calotte dei due trasformatori di alimentazione sono diverse…

Quelli che ho acquistato io anche per questioni di semplicità, direttamente da Nuova Elettronica, mi sono sembrati di buona fattura e ottime caratteristiche, inoltre esteticamente presentabili.

Il montaggio vero e proprio dell’amplificatore ha richiesto il suo bel circuito stampato che, per motivi di tempo, ho preferito acquistare già fatto, forato e serigrafato, (viene fornito insieme al kit). Per essere sinceri avevo in mente di realizzare il progetto usando la tecnica molto old-style del cablaggio in aria punto-punto, ma poi mi sono arreso alla semplicità di un comodo circuito stampato già pronto per l’uso.

Sfruttando il circuito stampato per garantire un risultato certo sono bastate alcune accortezze (elencate di seguito) da “addetti ai lavori” perchè l’amplificatore non ronzasse assolutamente e fosse assolutamente silenzioso.
In un progetto a valvole credetemi che il pericolo ronzio è dietro l’angolo e successivamente difficilmente eliminabile…

l mobile in legno, autocostruito dal sottoscritto altro non e’ che cinque (5) pezzi di legno di abete, opportunamente sagomati, incollati e trattati con impregnante noce e flatting lucido come finitura. La base di supporto superiore, dove sono montati tutti i componenti inizialmente era una banalissima lastra di plexiglass da 5mm (udite udite) di quelle usate nei box doccia, opportunamente verniciata dal lato interno con uno spray nero lucido. (!) Poi durante il restyling dell’amplificatore, con l’occasione del raddoppio dello stadio di alimentazione, ho preferito rifare completamente la base, come descritto qui di seguito.

La realizzazione del piano superiore dell’amplificatore e’ stata piuttosto impegnativa, anche perche’ volevo garantire a risultato finito un aspetto estetico impeccabile. Il materiale che ho utilizzato e’ una lastra da 5 mm di ERGAL, una lega tipo alluminio, molto resistente e di semi-facile lavorazione. Come prima cosa ho effettuato la tracciatura dei vari fori da effettuare e la successiva puntinatura, in modo da avere un piano di foratura molto preciso.

Successivamente ho realizzato tutti i fori, partendo prima da quelli piu’ piccoli per poi finire con quelli degli zoccoli delle valvole. Ogni foro poi e’ stato svasato con una piccola fresa, questo per rimuovere ogni residuo della lavorazione. Se effettuate anche voi una lavorazione di questo tipo ricordatevi sempre di usare occhiali protettivi, le schegge di metallo negli occhi sono sempre molto pericolose. Inoltre la punta va unta con olio (va benissimo quello da motore) e fatta ruotare (per i fori grossi) ad una bassa velocita’.

Al termine delle operazioni di foratura per rendere il tutto esteticamente presentabile il pannello e’ stato satinato, a mano ovviamente, utilizzando quelle pagliette in lana di acciaio che nei supermercati si trovano tra i prodotti di pulizia per i piatti (!). La fase di satinatura e’ faticosa e delicata, si deve procedere sempre sullo stesso piano orizzontale con movimenti il piu’ omogenei possibili, per evitare il formarsi di ombre, poi esteticamente impresentabili.

Al termine della satinatura il pannello e’ necessario che venga protetto dalla ossidazione tramite una doppia mano di vernice trasparente, che alla fine lo rende anche perfettamente liscio e lucido. Ho utilizzato per questo una comune bomboletta spray trasparente.
Prima della verniciatura e’ importante pulire molto bene il pezzo con diluente alla nitro e soffiare via ogni residuo di lavorazione.

Al termine delle lavorazioni meccaniche (a onor del vero abbastanza impegnative) ecco come si presenta il mobile, completo della sua base, in attesa di iniziare il montaggio vero e prorio dei componenti.

Chiaramente in uno stadio amplificatore audio HI-FI a valvole per ottenere una buona banda passante e prestazioni eccezionali il punto cruciale del progetto resta sempre e soltanto uno: il trasformatore di uscita. Quelli che ho acquistato direttamente da Nuova Elettronica mi sono sembrati di buona fattura, con ottime caratteristiche, inoltre esteticamente presentabili e, ultimo ma non per importanza, con un costo giusto. Nel dettaglio giallo si vede come i singoli reofori dei trasformatori siano stati isolati con uno spezzone di guaina, per evitare che durante il montaggio sul piano di metallo potessero formarsi pericolosi cortocircuiti.

Vista dell’amplificatore a montaggio terminato. Notare in basso i due stadi di alimentazione, sdoppiati, del tipo tradizionale con ponte di diodi e capacità. Particolare attenzione è stata rivolta alla soppressione del ronzio di alternata inserendo in serie all’alta tensione anodica una doppia impedenza di filtro. (Il grosso rettangolo al centro) Il resto del cablaggio non sono altro che fili volanti per collegare i trasformatori, le uscite, le casse acustiche, ecc.ecc. L’unica raccomandazione e’ attorcigliare i fili che portano l’alternata ai filamenti delle valvole ed usare un unico punto di massa per tutto l’amplificatore (evidenziato in arancio).

Vista degli zoccoli fissati sulla parte superiore del pannello. Rispetto alla disposizione prevista dalla serigrafia sul circuito stampato le due valvole finali sono state spostate rispetto alla loro posizione originale. In fase di costruzione del mobile è bene abbondare con le dimensioni, il calore prodotto da questo amplificatore non è un parametro da trascurare. Fate anche attenzione alle viti di fissaggio delle finali, devono essere a basso profilo, altrimenti poi i tubi non entrano piu’ nel loro zoccolo! Le due ECC82 invece sono fissate direttamente al circuito stampato.

Vista laterale, si puo’ notare il jack per la cuffia ed il relativo deviatore. Come manopola ne ho usata una tolta da un vecchio apparecchio Geloso, mi piaceva un tocco “vintage”.

Suggestiva vista “notturna” dell’ampli con tutte le valvole ben illuminate dai loro filamenti. Raccomando sempre di fare attenzione a non toccare per nessun motivo il vetro dei tubi, anche dopo pochi minuti di funzionamento infatti riesce a raggiungere temperature elevatissime!

La Risposta
Dopo tutta questa serie di descrizioni “hardware” vere e proprie vediamo adesso come si comporta dal vivo questo amplificatore, misurandone le caratteristiche tramite esami strumentali, anche se credo che alla fine quello che conti veramente sia la vera prova a “orecchio”, esame che questo mio prototipo ha superato brillantemente.

A protitipo finito, dopo avere controllato 3454 volte i cablaggi per non fare pericolosi arrosti iniziano le prove strumentali. A dire il vero i test iniziano “maluccio”, infatti sul segnale in onda quadra (traccia in alto), a tutte le frequenze, si manifesta una piccola autooscillazione sul transiente in salita della forma d’onda (traccia in basso). Un difetto non certo terribile, assolutamente non rilevabile ad orecchio, ma sapere che esiste e non fare niente per eliminarlo non mi sembrava una cosa giusta, quindi dopo diverse prove ho trovato la causa del problema. La rete di controreazione aveva bisogno di una diminuzione della capacita’, quindi ho aggiunto in parallelo al condensatore esistente un altro, da 3600pf.

Vista dettagliata del condensatore aggiunto sulla rete di controreazione (nel cerchio a sinistra) e della modifica alla resistenza (cerchio di destra) per fare lavorare la valvola finale come un triodo. Il grosso condensatore di filtro dell’anodica che si vede sul lato destro (un Kendeil) stabilizza definitivamente, dopo l’impedenza di filtro, l’anodica, eliminando ogni pericolo di ronzio. Notare come gli zoccoli delle finali sono stati spostati rispetto alla loro posizione originale prevista sul circuito stampato.

Ecco la forma d’onda in uscita (evidenziata dal cerchio giallo) dopo la modifica alla rete di controreazione. L’autooscillazione e’ completamente sparita. La traccia in alto visualizza sempre il segnale in ingresso immesso nell’amplificatore, mentre in basso vediamo quella di uscita. L’onda quadra immessa nell’amplificatore e’ di ampiezza 1V picco-picco, frequenza 1Khz. Come carico fittizio, al posto dei diffusori acustici, ho utilizzato due resistenze da 10 ohm 15watt, una per canale. E’ importante infatti far lavorare lo stadio finale con il suo carico, ovvero con un altoparlante o una resistenza.

Ecco come si presenta il segnale in uscita (traccia in basso) alla frequenza di 1Khz, con onda sinusoidale, al massimo della potenza erogabile. Si inizia a vedere sulla semionda negativa un piccolo “clipping” dovuto alla saturazione dello stadio. L’ampiezza picco-picco risulta comuque abbastanza elevata, siamo intorno ai 20Vpp. La banda passante dell’amplificatore, misurata per intervalli di frequenze, si estende senza problemi dai 10Hz fino ad oltre i 20Khz, significato dei trasformatori di uscita di buona fattura.

Risposta dell’amplificatore alle basse frequenze, con onda sinusiodale. Si vede una forma d’onda sempre di ampiezza costante rispetto alla stessa misurazione effettuata sulle alte frequenze.

La risposta in onda quadra sulle frequenze alte dello spettro audio e’ un po’ sporca, si nota una deficenza sui fronti di salita e discesa, ma sopratutto uno sfasamento di FASE di 180° rispetto al segnale in ingresso. Nel complesso le caratteristiche di questo mio amplificatore sono piu’ che soddisfacenti, l’acustica e’ buona ed il compromesso tra il costo totale e le sue prestazioni (anche estetiche) decisamente buono.

Vista ingrandita del poderoso tetrodo finale KT88. Il calore prodotto da queste due valvole finali è davvero molto, durante il funzionamento a regime (dopo 5 minuti circa) è impossibile anche solo avvicinare una mano al vetro del tubo. Se volete vedere i fogli delle caratteristiche di questo tubo potete cliccare QUI.

E’ per questo motivo che la disposizione delle valvole sul pannello deve tenere conto di questa esigenza di dissipazione del calore prodotto. Ovviamente toccare con una mano anche solo per un attimo il vetro di queste valvole provoca vere ustioni, quindi è opportuno avere la massima accortezza al fine di evitare che questo avvenga, sopratutto in presenza di bambini.

MI RACCOMANDO: la sicurezza innanzitutto.