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Amplificatore Valvolare Single Ended Tektron KT120 - Analisi dell'amplificatore

Si tratta di un amplificatore completamente artigianale un single ended con pentodi finali in configurazione triodo, prodotto in Italia (la sede è a Gravina di Catania, Sicilia) e dal costo abbastanza elevato che si attesta nella fascia dei 3000-4000 Euro (Prezzo di vendita anno 2022).
La configurazione è a triodo senza controreazione.
Io l'ho acquistato usato con qualche anno di lavoro alle spalle e ascoltandolo sono rimasto abbastanza soddisfatto sia per la potenza che per il dettaglio del suono.
La mia versione è la prima, quella senza potenziometro, senza selettore per gli ingressi e con il rettificatore per l'anodica a diodi al silicio.
Non ho trovato in nessuna parte la data di costruzione.
Si tratta di un finale puro che rispecchia completamente la mia filosofia e il mio approccio nella progettazione di un amplificatore.
Rispetto ai modelli successivi rimangono invariati (almeno visivamente) i trasformatori, le valvole impiegate, la struttura del mobile e il pulsante di accensione.

Indice Argomento Corrente

1) Caratteristiche dichiarate

2) Lo schema elettrico originale

3) Misura della potenza massima in uscita

4) Indagine sul clipping

5) Misura della distorsione di fase

6) Risposta all'onda quadra

7) Diafonia

8) Termografia

9) Lati positivi

10) Conclusioni

1 - Caratteristiche dichiarate

Lo schema non sono riuscito ad ottenerlo dal costruttore, ho cercato di contattarlo tramite il sito web ma non ho ricevuto nessuna risposta. Quindi l'ho aperto e ho fatto l'ingegneria inversa dello stesso. Le caratteristiche dichiarate sono le seguenti:

CARATTERISTICHE

• Tubi abbinati: KT120 x 2 (Tung Sol N.d.r.) - ECC82 x 2. (N.d.r. in realtà invece della ECC82 c'è una 6414 Raytheon U.S.A.)
• Ingressi: 1 ingressi di linea.
• Ingresso segnale: 900 mVpp per la massima potenza.
• Uscite: 14 W / canale
• Impedenza uscite: 4 - 8 ohm (altra impedenza disponibile su richiesta).
• Gamma di frequenza: 15 - 35.000 Hz.
• Alimentazione: 100/115/230/240 VAC - 50 / 60Hz. Altre tensioni sono disponibili su richiesta.
• Dimensioni: 38 x 25 x 16 cm
• Peso: 12 kg

Appunti

Finitura: Legno massello, diversi tipi di legno disponibili.

Prodotto artigianale made in Italy. Costruito Punto a punto (NO PCB).

Informazioni aggiuntive: piastra superiore in rame, ottone su richiesta. Tubi NOS inclusi su richiesta.

Vista dell'interno dell'amplificatore. Si presenta abbastanza male, i resistori corazzati sono incollati sulla lastra di ottone che costituisce il basamento per l'intero amplificatore, i condensatori sono fissati su una staffa incollata e fissati con delle fascette e dell'adesivo colato semplicemente sopra. Il cablaggio è vecchia scuola, nulla da ridire su questo, ma almeno una basetta con torrette per fissare i componenti volanti sarebbe stata gradita.

2 - Lo schema elettrico originale

Ed ecco lo schema dell'amplificatore. I componenti sono stati misurati uno ad uno. Ci possono essere delle piccole discrepanze dovute alla precisione degli strumenti e all'impossibilità di leggere alcuni valori che ho dovuto ricavare.

Si tratta di un amplificatore single ended in cui le valvole finali sono configurate come triodo.
La tensione di picco ai capi dei condensatori di stabilizzazione al momento dell'accensione quando ancora le valvole non conducono è di 450V. Non è presente una resistenza di scarica dei condensatori che possono restare carichi per molto tempo rendendo pericoloso lavorarci.
L'induttore del filtro di alimentazione è di 3,5H.
Come vedete è veramente tirato all'osso. Non vi è un componente in più del minimo possibile. Non si capisce perché sia stato impiegata solo una sezione del doppio triodo 6414 utilizzandone due a metà invece di uno solo.
Probabilmente per eliminare possibili problemi di diafonia.
La tensione di alimentazione è abbondantemente alta.
I condensatori di accoppiamento fra drive e finali sono particolarmente pregiati, dei Jantzen Audio Silver Z-CAP.
La massa comune è ricavata da un grosso filo in rame stagnato.
Non vi è nessuna controreazione globale, mentre vi è una controreazione locale sulle resistenze catodiche delle valvole finali di potenza.
Ora facciamo un po' di conti.

Valori calcolati

Corrente anodica KT120	28,5/180=158mA	Un bias nel range alto tenendo conto della tensione anodica.
Potenza dissipata KT120	(380-28,5)*0,158=55,5W	Alta per una buona durata della valvola. Comunque nei limiti. Ricordiamo che la potenza massima dissipata da una KT120 è 60W. Io le rimpiazzerei con delle KT150 per avere un maggior margine sulla potenza massima.
Potenza dissipata sulla Resistenza catodica di polarizzazione	180*(0,158*0,158)=4,49W	Le resistenze catodiche nonostante siano ben dimensionate scaldano molto.

3 - Misura della potenza massima in uscita

La misura è effettuata a 1KHz con un carico fittizio da 8 Ohm.

La potenza massima in uscita in presenza di un po' di clipping è (8,7V/8)*8,7=9,46W. La potenza massima in uscita richiede un segnale in ingresso di 2Vpp pari a 700mVRMS.

La distorsione armonica totale per la potenza di cui sopra è 5,7%.

Ora facciamo la stessa misura con un carico di 4 Ohm.

La potenza massima in uscita in presenza di un po' di clipping è (6,2V/4)*6,3=9,61W per cui si può dedurre che l'amplificatore ha una impedenza di uscita ottimale compresa fra 4 e 8 Ohm più vicina a 4 che a 8. Quindi tollera bene anche casse con dei buchi di impedenza.

Ora proviamo con un carico di 2 Ohm.

La potenza massima in uscita in presenza di un po' di clipping è (3,92V/2)*3,92=7,6W.

4 - Indagine sul clipping

Quello che vedete sopra è l'uscita dello stadio preamplificatore driver.
E' questo la fonte del clipping. In rosso il segnale in uscita e il blu quello in ingresso.
Vi è evidentemente un problema nella progettazione della polarizzazione dello stadio successivo.
Facendo pochi rapidi calcoli si vede facilmente che la tensione in uscita (111,8V) eccede la polarizzazione della griglia di controllo della KT120, quindi la rende positiva per una porzione della semionda e genera una corrente di griglia che altera la polarizzazione della KT120 e generando un'impedenza variabile in funzione della conduzione innesca il clipping sulla valvola driver.
Praticamente la valvola KT120 viene polarizzata in modalità grid-leak.
Tenendo conto della sola componente negativa (la componente positiva va in clipping in uscita quindi non è affidabile per le misure) della semionda il segnale di picco in ingresso è 2V, il segnale di picco in uscita e 63V quindi la 6414 amplifica in questo caso circa 31,5 volte.

5 - Misura della distorsione di fase

A 20Hz è predominante una componente di tipo capacitivo, con relativo sfasamento in anticipo dell'uscita rispetto all'ingresso. Questo in genere è dovuto ai condensatori di bypass (sulle resistenze catodiche) e di accoppiamento (in serie al segnale).

A 20Hz è predominante una componente di tipo induttivo, con relativo sfasamento in ritardo dell'uscita rispetto all'ingresso. Questo è dovuto in genere all'induttanza dispersa dei trasformatori adattatori di impedenza.

6 - Risposta all'onda quadra

Si notano delle oscillazioni smorzate in corrispondenza dei fronti di salita e discesa. Per il resto nulla di anormale. La frequenza delle oscillazioni smorzare è di circa 100 KHz, quindi se volessi implementare una controreazione globale dovrei avere cura di tagliare la risposta in frequenza con un filtro sotto i 100KHz, pena instabilità.

7 - Diafonia

La traccia rossa corrisponde al segnale in ingresso, la traccia blu al segnale in uscita dal canale che non ha nessun segnale applicato all'ingresso. Come vedete la diafonia è veramente bassa. Circa 20 mVrms alla massima potenza in uscita. Praticamente nulla.

8 - Termografia

Come si vede dalla termografia la temperatura degli anodi delle KT120 è piuttosto alta ma nel limite.

Questo invece è l'interno dell'amplificatore, la termografia evidenzia un errore di costruzione. La resistenza che si scalda è stata incollata con uno strato di colla troppo spessa e non trasmette il calore al supporto scaldandosi. Probabilmente si tratta di una riparazione perché originariamente la resistenza era collocata più in alto (si vedono i segni della colla sul supporto). Meno male che essendo sovradimensionata non ci sono stati danni.

9 - Lati positivi

• Essenziale e ben suonante

• Facilmente modificabile e migliorabile

• Si presta a miglioramenti di varia natura

• I trasformatori di uscita sembrano essere di buona qualità

10 - Conclusioni

Si può fare di meglio? Certo che si. Di seguito la lista delle possibili migliorie

• L'efficienza di questo amplificatore è molto bassa e la dissipazione di calore lo rende difficile da collocare, fa surriscaldare tutto quello che lo circonda. Il calore irradiato dalle valvole surriscalda tutto il mobile in cui l'ho collocato.

• Per avere 10W scarsi su due canali in uscita è un po' troppo dissiparne 160.

• Mancano diversi componenti secondari come ad esempio i condensatori di bypass in parallelo e quelli del filtro di alimentazione.

• Sarebbe meglio avere una polarizzazione della griglia di controllo variabile in modo da tarare il bias delle valvole in modo preciso. Questo permetterebbe di eliminare le resistenze poste sul catodo che surriscaldano molto per via del precario contatto termico (sono incollate quindi non vi è un buon trasferimento di calore) con il substrato metallico.

• Lo spazio libero all'interno è compatibile con condensatori di stabilizzazione più generosi magari fissati meglio.

• Una piccola controreazione globale potrebbe rimpiazzare quella locale indotta dalle resistenze catodiche non bypassate da un condensatore.

• Si può utilizzare la seconda sezione del triodo preamplificatore per aumentare la sensibilità di tutto l'amplificatore che è abbastanza bassa.

• Si può rivedere e migliorare il cablaggio.

• Si può migliorare il mobile in legno che all'interno non è verniciato e inserire dei supporti angolari per renderlo più solido, visto il peso dei trasformatori..

• Si possono sostituire tutte le viti in ferro (alcune ossidate) con viti in acciaio inox.

• E per ultimo mettere una resistenza di scarica sui condensatori di livellamento.

Certo che da un amplificatore da migliaia di euro mi sarei aspettato qualcosa di più, almeno come cura costruttiva.
Non so se quello che è capitato nelle mie mani è quello uscito peggio dalla produzione o è stato maneggiato per qualche modifica o riparazione, quindi concedo il beneficio del dubbio al costruttore, ma certo non è perfetto e neanche ci si avvicina.
Non metto in dubbio la qualità dei materiali impiegati, ma la cura costruttiva e i dettagli lasciano molto a desiderare.
Rimango a disposizione della ditta per una replica, magari mandandomi in prova un esemplare della produzione attuale.
Potrebbe essermi capitato fra le mani uno dei primi prototipi. Rimango sempre disponibile a cambiare idea.

 

Prossima fase: Modifiche e miglioramenti.

 

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