Le Grand WOTS - aggiornamento del 5 agosto 2007

Attenzione, se sullo schema non si visualizzano i tre resistori in parallelo che partono dal positivo e vanno al catodo, state guardando lo schema vecchio: aggiornate la pagina (F5 con I.E.)

Schema, lista componenti e articolo sono aggiornati al 5 agosto 2007. Ho riscritto l'articolo altrimenti, visti i tanti aggiornamenti apportati, sarebbe stato troppo dispersivo.

Lista componenti                               Circuito stampato

Dallo schema si vede appena come sono realizzati i percorsi di massa: partiamo dai pinjack di ingresso e vediamo che le masse dei pin canale destro e canale sinistro sono collegate insieme (vi sarà un filo che raccorderà tutte le masse direttamente sul pannello posteriore); questo fa si che l'immancabile anello di massa formato dai cavi che portano il segnale dalle nostre sorgenti non vada a chiudersi dentro al pre ma venga chiuso fuori; avendo riunito le masse dei due canali subito all'ingresso non certamente andiamo a sdoppiarle nel circuito e ecco che esiste una massa unica che raccoglie tutto ciò che vi è destinato per entrambi i canali non si vede ma tutti i collegamenti di massa del pre sono fatti a stella, stella che è comune ai due canali. Uniamo quindi il centro delle masse dei pin con il centro di massa del pre e da qui partiamo per andare a collegare la massa dei pinjack di uscita, anche questa unificata direttamente dietro al pannello posteriore; sempre dal centro di massa del pre colleghiamo il negativo dell'alimentazione.

- la tensione di alimentazione deve esser compresa tra i 70 e i 140 Volt, il modellino excel che stabilisce i punti di lavoro e i dimensionamenti aiuta nel calcolare anche il trasformatore.

- l'ascolto "vincitore" vedeva WOTS alimentato a 80V (dovere di cronaca) con la 6H30.

Poche particolarità: L'alimentatore è un virtual battery a doppia uscita il cui singolo finale, alla peggio, dissipa 3W, non tanti ma neanche pochi, i finali vanno adeguatamente raffreddati; anche i finali audio vanno raffreddati, dissipano 2,6 W l'uno così come anche i resistori di source che vanno montati sollevati dal pcb.

Da notare, anche se non è certamente una novità, che il filamento è polarizzato in maniera lievemente positiva rispetto alla massa; fatto che si porta appresso, come effetto collaterale, il rialzo dal potenziale di massa di tutto il circuito del delay, solidale all'alimentatore del filamento. Ma questo effetto collaterale non genera alcuna controindicazione.

L'unico fatto originale (non l'ho ancora visto altrove) dell'alimentatore è costituito dal resistore R29 e dallo zener D8 in serie. Accompagnano con una carica semirapida i condensatori delle costanti di tempo del circuito di gate dei finali a circa il 90% della tensione di riferimento. Quando la loro carica raggiunge il valore di tensione appena definito il diodo zener cessa di condurre (e di esistere), cessa la carica semirapida e la salita degli ultimi Volt viene affidata alla carica lenta imposta dalla lenta costante di tempo che garantisce stabilità e riduzione del ripple all'alimentatore. In questo modo i circa tre minuti di ritardo con cui vengono abilitate le uscite si dimostrano ben sufficienti a scongiurare qualsiasi transiente in uscita.

Punto di lavoro dei triodi.

L'esemplare montato e ormai funzionante da diversi giorni monta una 6H30. Tra i doppi triodi è uno dei pochi che si adatta a funzionare con tensioni anodiche così basse. Ho impostato il suo punto di lavoro in modo da far scorrere nel singolo triodo una corrente pari a circa 13 mA il che garantisce un'impedenza anodica abbastanza bassa tale da pilotare agevolmente il gate del mosfet finale. Il che significa anche una dissipazione di 750mW e qui la 6H30 si mette a ridere. Già, ma occorre anche mantenere alto (si fa per dire) il guadagno del triodo ovvero cercare il corretto valore del resistore anodico abbinato al corretto valore del resistore catodico. Una coppia che non esiste: un resistore anodico di valore elevato per garantire un buon guadagno e un resistore catodico di basso valore, anche questo al fine di ottenere un buon guadagno. Per esempio, 82 Ohm sul catodo accoppiati a 4,7KOhm sull'anodo ci danno un fattore di amplificazione pari a 10 ma sull'anodo, anziché misurare metà tensione di alimentazione, era possibile rilevare soltanto una trentina di Volt. Un resistore da 2,7KOhm sull'anodo rimetteva le cose a posto ma il guadagno scendeva di molto. Cosa fare? La griglia deve rimanere ancorata a massa per non utilizzare il condensatore in ingresso. Rimane un solo punto ove poter lavorare: il catodo. Renderlo un po' più positivo per far condurre il triodo quel tantino meno tale che sull'anodo, con il carico da 4,7 KOhm si torna a misurare la metà della tensione di alimentazione. Il tutto senza ridurre il guadagno. Non è difficile, anche se un pochino ho dovuto pensarci: basta impiegare un pull-up per il catodo ovvero mettere un resistore tra positivo e catodo tale che la polarizzazione del triodo diventi quella giusta. Ovvero alzare il catodo di circa 3V in totale. Il valore del resistore da impiegare è 6KOhm. Dentro questo resistore scorrerà una corrente di 20mA facendogli dissipare 2,4W, ragion per cui ho utilizzato un parallelo di tre resistori da 18KOhm. Benissimo, ora abbiamo un fattore di amplificazione pari a 10, se bypasso il resistore catodico il guadagno sale a 12. Ma poiché non voglio usare un resistore catodico mi accontento di quel 10 che poi tanto poco non è.

Due parole sui mosfet.

A dire la verità il prototipo del WOTS che ha lasciato tutti a bocca aperta funzionava con due BUZ80 e mai li avrei cambiati se il mio amico Stefano non mi avesse detto che i 2SK1058 sembravano andare un pochino meglio. Non sono stato neanche a pensarci, il mio WOTS è nato direttamente così. Lavorano in regime di tutto riposo, gestiscono una corrente di 45mA e dissipano 2,7W l'uno. Ovviamente scaldano ma il profilato sul quale sono montati funge bene da dissipatore. La loro non elevata capacità di ingresso (600pF) li rende ben pilotabili anche con impedenze non propriamente basse il che ben si adatta al pilotaggio da parte di tubi più tranquilli rispetto alle 6H30.

Datasheet.

Datasheet dei componenti attivi: 6H30   2SK1058

Datasheet di valvole e mosfet "papabili": 6350   ECC88   6922   6BK7   BUZ80

Provata anche l'ECC81 il cui suono non ci convince, forse sarà perché il punto di lavoro non le è congeniale, così come per la 6CG7. I 120V di anodica, me ne rendo conto, sono una limitazione.

Risultato finale.

Amplificazione pari a 10, 40Vpp di swing su 1,8KOhm senza clipping: questo è "Le Grand WOTS" in tutto il suo splendido suono.

Ma non finisce qui, il finale che avrei in animo di fare, già lo so, avrà un guadagno molto basso: 5Volt per dare 100 Watt in uscita su carico di 8Ohm. Non posso certo pilotarlo con il WOTS in questa versione, ci vuole un'amplificazione di molto maggiore. Dovrò studiarci su.

Dimensionamenti: calcolo delle dissipazioni, calcolo del trasformatore.
- visualizza (ipotesi di alimentazione a 100V)
- scarica il file excel - agire soltanto sulle celle in colore nero, le rosse sono celle calcolate. Per esempio, se abbiamo problemi di ronzio, si può provare a calcolare un trasformatore da 140V per poi alimentare a 80V (override della cella rossa sul calcolo alimentatore) e vedere quanta potenza dobbiamo dissipare in calore.

Non si dovrebbero usare resistori a ossido metallico ma a strato di carbone o a strato metallico. Gli estremi preferiscono quelli a impasto ma, dico io, li avete mai provati? Bene, li selezionate con il tester digitale, ne addrizzate i reofori con una pinzetta, li misurate di nuovo e… il valore è cambiato. Ma di tanto!!! Eppoi soffiano non poco… decisamente no, non credo che li userò. E qualcuno ha mai provato i resistori KIWAME? Il primo montaggio l'ho fatto con i KIWAME: suono orripilante!!! ma poiché il WOTS l'avevo ben ascoltato e l'unica cosa diversa erano, appunto, i KIWAME, li ho sostituiti con normalissimi resistori a strato metallico: era tornato a essere il WOTS che conoscevo.

Note di montaggio.

Prima della parte meccanica parliamo di una "stranezza" elettronica: i resistori anodici stanno entrambi nella parte sbagliata: quello di destra è relativo al triodo di sinistra e, viceversa, quello di sinistra è relativo al triodo di destra. Questo perché quando ho fatto il pcb mi sono confuso. Ma nessun problema, i loro reofori sono lunghi abbastanza per fare lo scambio.

Attenzione poi ai resistori di pull-up del catodo; quelli del lato destro passano sopra l'alberino del potenziometro del volume, la cosa va tenuta in conto.

Non accorciare alcun reoforo dei resistori che dissipano potenza quali quelli di pull-up, quelli di anodo, quelli di catodo, quelli di source e quelli sull'alimentazione: i reofori contribuiscono molto alla dissipazione del calore; dove questi risultavano lunghi io li ho arrotolati a formare una spira (non preoccupatevi per l'induttanza).

Per alloggiare il WOTS ho scelto un contenitore di HiFi2000, per la precisione lo slim line alto due unità 1NSL02350 con frontale da 10mm anodizzato nero. I fianchetti del contenitore si prestano bene a accogliere dadi o nottolini ai quali possiamo avvitare viti da 3MA o una barra filettata che risulteranno perpendicolari al fianchetto stesso.

Premesso e considerato questo ho realizzato un controtelaio con funzioni di schermo e di dissipatore che racchiude tutto il circuito come una conchiglia, ovvero; due angolari spessi 5 mm con un lato da 50 mm e l’altro tagliato a 20mm; il lato lungo di questi angolari farà da  dissipatore per diodi e mosfet e il lato corto farà da sostegno, mediante viti e distanziali, al circuito stampato. Sempre sui lati corti degli angolari verrà avvitata (previa foratura e filettatura degli angolari stessi) la piastra di schermo che risulterà posizionata sotto il circuito stampato. La piastra andrà a posizionarsi sopra le teste delle viti che, interposti i distanziali, reggono il circuito stampato e quindi è bene che queste viti abbiano la testa svasata e annegata dentro allo spessore del lato corto dell’angolare di alluminio.

Una volta avvitati tutti i diodi e i mosfet avremo ottenuto il blocco funzionale al quale mancano i soli trasformatori e i collegamenti verso ingressi e uscita nonché i due rinvii per potenziometro e selettore ingressi.

Ora si tratta di raccordare il controtelaio al contenitore. Ho pensato a una serie di due tiranti per lato realizzati con spezzoni di barra filettata intestata da una parte ai fianchetti del contenitore e dall’altra ai lati dissipanti o lati verticali del blocco funzionale. In realtà, essendo il montaggio fortemente decentrato, i tiranti di sinistra, molto più corti, risulteranno molto più rigidi di quelli lunghi e allora ho pensato bene di raddoppiare il numero di questi ultimi. Come si prepara un tirante? Bene, si fa prima a farlo che a dirlo, ora provo a descriverlo:

il tirante sarà agganciato al fianchetto mediante un dado inserito nella scanalatura superiore del fianchetto stesso; la larghezza della scanalatura è tale che il dado, una volta inserito, non può girare e quindi una vite avvitata al dado entra nel fianchetto sino a bloccarsi una volta colmata la disponibilità interna della scanalatura. Scomodo, aver a che fare con sei tiranti che potrebbero avvitarsi nel dado prigioniero della scanalatura costituirebbe una complicazione durante le operazioni di posizionamento. Se, però, il dado lo passo alla mola sino a farlo diventare un cilindretto (nottolino) questo avrebbe la possibilità di girare liberamente dentro la scanalatura. Bene, avendo una barra filettata in ottone basta intestarvi un dado, saldarlo, passarlo alla mola, tagliare la barra a misura e ecco pronto il primo tirante. Ma la mia barra era in acciaio inox, elemento sul quale lo stagno non fa presa. Semplice, anziché un solo dado si avvitano sulla barra due dadi tra loro ben stretti con interposta una rondella spaccata; i dadi si passano alla mola e si ottiene un nottolino libero di girare dentro la scanalatura. Il tirante così ottenuto va poi corredato, a partire dal fianchetto, con i seguenti elementi:

·        una rondella piana; una rondella spaccata; un dado (il tutto serve a serrare il tirante al fianchetto);

·        due dadi antagonisti ben serrati tra loro con rondella spaccata in mezzo (servono, infilandoci la chiave inglese, a non far girare il tirante durante le operazioni di serraggio);

·        dado, rondella spaccata, rondella piana, rondella piana, rondella spaccata, dado (in mezzo alle due rondelle piane verrà serrato il lato lungo - dissipatore - dell’angolare in alluminio).

Ottenuti i sei tiranti, in un momento in cui la pazienza è tutta disponibile, si iniziano le operazioni di fissaggio del controtelaio al contenitore. Le fotografie sono più esplicative di tante parole. Non descrivo il montaggio penso che l'intuito e il buon senso non vi manchino. Ma vi consiglio di munirvi di calendario.

Per posizionare e fissare gli assi di rinvio del potenziometro e del selettore ingressi occorrono due manicottini (Audiokit) di giunzione per ogni asse, il primo provvederà a raccordare l’asse al componente (potenziometro o selettore), l’altro serve a mantenere la boccolina di teflon (RS) dentro al foro praticato nel pannello anteriore. L’asse è costituito da uno spezzone di tondino in ottone (Castorama) con diametro pari a 6mm. Sarebbe bene che il foro sul pannello anteriore fosse un po’ stretto in modo che la boccolina vi vada dentro con un po’ di forzatura. Volendo si potrebbe anche non usare la boccolina praticando un foro di soli 6mm. Ma sarebbe meccanicamente scorretto.

Come fisso l'interruttore? Io ho effettuato un foro da 8,5mm nel pannello frontale, l'ho filettato dal lato interno per metà spessore, ho inserito nel vitone dell'interruttore il dado a corredo avvitandolo sino in fondo e poi ho avvitato l'interruttore al pannello frontale; raggiunto il blocco ho svitato per un quarto di giro e ho poi serrato il dado a contatto del pannello: l'interruttore risulta ben bloccato e libero di girare per accendere e spegnere.

E i trasformatori, come li fisso? E qui devo finalmente confessare che la basetta che sostiene la valvola, i due angolari in alluminio, la piastra di alluminio che scherma il pcb da sotto nonché la staffa del trasformatore sono opera del mio amico Francesco, non ferratissimo per l'Elettronica ma molto ben piantato quanto a orecchio e per quanto riguarda meccanica e possibilità di fare lavorazioni particolari. La staffa a U (ma ne basta anche una a L) che sorregge i due trasformatori impilati va forata al lato per agganciarsi al fianchetto mediante il solito sistema dei dadi annegati nella scanalatura e va forata sotto per fissarvi la vite che passerà attraverso i due trasformatori sino a arrivare al platorello superiore di fissaggio. Un consiglio: fatevi un amico come Francesco!!! IMPORTANTE: io ho fissato i miei trasformatori impilandoli contrapposti ovvero uno diritto e uno capovolto facendo coincidere i punti dai quali escono i fili questo perché, provvisto che il primario dei due sia in fase, il flusso disperso dovrebbe tendere a annullarsi; la verifica con una calamita mi ha poi dato ragione, tenendola in mano e avvicinandola ai trasformatori la vibrazione è appena percettibile. I punti dai quali escono i fili vanno poi rivolti verso lo spigolo anteriore destro. Ronzio zero!

Consiglio finale: fate come me, evitate di forare il pannello di sotto per sorreggere un qualsiasi elemento: oltre che essere antiestetico (anche se sotto chi ci guarda?) costituisce complicazione nel caso si debba fare qualche variazione/manutenzione al circuito.

Fotografie.

Ponticello alimentazione (+) mosfet sinistro;

Ponticello alimentazione (+) mosfet destro e dettaglio alimentazione bobina relè;

Veduta generale del pcb, notare i poco visibili ponticelli (due) in grigio relativi alla massa;

Tiranti destinati a sorreggere il blocco funzionale;

Dettaglio di un tirante corto;

Dettaglio di fissaggio di un tirante, notare il distanziale nascosto che sorregge il pcb da sotto;

Vista d'insieme del montaggio finito. (qui mancano i resistori di pull-up)

Vista d'insieme ULTIMA VERSIONE finita completa di tutto e funzionante, si notano due elettrolitici aggiunti per terminare un minimo quasi impercettibile residuo di alimentazione.

E la foto del frontale? Calma, ogni cosa a suoi tempo, mi mancano ancora le manopole!!!

Volutamente non ho ridotto le foto, la loro visualizzazione risulterà pertanto molto grande con il browser ma se le salvate da qualche parte e poi le rivedete con un programma adatto sarete liberi di zoomarle come meglio credete.

Conclusione.

Bene, abbiamo fissato il controtelaio al contenitore, abbiamo effettuato tutti i fori ai pannelli anteriore e posteriore, abbiamo fissato tutti i componenti meccanici e elettronici, abbiamo fatto tutte le saldature verso tutti i pin jack. Abbiamo inoltre fatto i fori al pannello inferiore per fissarvi i piedini, abbiamo posto e serrato i pannelli inferiori e superiori arrivando a chiudere il nostro nuovo amico. Ora non rimane che posizionarlo dentro il rack del nostro impianto, accendere, attendere gli otre 3 minuti imposti dal delay e controllare che qualcosa venga correttamente riprodotto. Lasciamo acceso per un paio di notti al fine di far rodare il tutto per bene. Poi potremo finalmente passare all’ascolto. E, signori miei, che ascolto!!!