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Utilizzo pratico delle valvole standard con bassa tensione anodica

Esempio con ecc82 collegata a catodo comune

A titolo di esperimento abbiamo usato un triodo ECC82/12AU7. Essendo un triodo è impossibile implementare la tecnica della carica spaziale in quanto ha solo una griglia. Per detta tecnica ci vorrebbe un pentodo, collegando ad un potenziale positivo la griglia di controllo e utilizzando la griglia schermo come griglia di controllo.

Quindi facciamo le seguenti premesse:

Occorre alimentare il circuito con una sola tensione sia per i filamenti che per l'anodica. Questo implica che l'anodica dovrebbe essere a 12,6V (tensione di filamento fra i piedini 4 e 5 della valvola).
Per ottenere una buona elongazione del segnale in uscita occorre polarizzare la valvola ad un potenziale tale da permettere tale escursione di tensione.

Circuito di misura delle caratteristiche anodiche di un triodo

Quindi prima di tutto occorre rilevare le caratteristiche anodiche per una tensione che normalmente non è riportata con sufficiente precisione nei datasheet della valvola.
Allo scopo abbiamo costruito il telaio di test visibile nella foto.
Monta uno zoccolo noval adatto alle ECC82.

Dal datasheet è difficile rilevare le caratteristiche anodiche per le basse tensioni, quindi dovremo rilevarle nuovamente.
La parte più noiosa del tutto è che per avere un buon risultato finale, in quanto a precisione occorre rilevare le caratteristiche punto a punto e produrre abbastanza dati da avere una curva anodica precisa.
In questo caso i dati sono stati rilevati con un incremento della tensione anodica di 1V.

Nello schema a sinistra B1 è un alimentatore stabilizzato ad uscita variabile da 0-32V.
B2 è un alimentatore stabilizzato ad uscita variabile da 0-5V.
Il filamento è alimentato ad una tensione di 12,6V (piedini 4-5 quindi 2 filamenti in serie) da un alimentatore stabilizzato.

Nota: nel caso rileviate la corrente anodica alla tensione di griglia di 0V collegate la griglia a massa, questo elettrodo non va mai lasciato scollegato in quanto è sensibile alle cariche statiche e invaliderebbe la misura.

Telaio di prova per rilievo caratteristiche anodiche valvole con zoccolo noval

Telaietto creato allo scopo di eseguire il rilievo delle caratteristiche anodiche delle valvole con zoccolo noval.
I fili saldati allo zoccolo della valvola vengono portati a dei contatti esterni facilmente collegabili con dei dei morsetti a coccodrillo che ci permettono di collegare i vari alimentatori (3) che servono per il rilievo delle caratteristiche che ci interessano.

La valvola prima di essere testata è stata mantenuta accesa per qualche ora, dopo un tempo di magazzinaggio di qualche anno le abbiamo dato il tempo di stabilizzarsi.

Caratteristiche anodiche ecc82 da manuale philips

Caratteristiche anodiche a sinistra tratte da un manuale philips e a destra ricavate per i primi 32V di anodica, cosa che non si riesce a vedere sulle caratteristiche del manuale originale.
Avere questi dati è indispensabile per utilizzare questo tipo di valvola in bassa tensione e capirne i limiti in questo genere di utilizzo.

Analisi dei risultati e possibile impiego della valvola

Le tensioni in gioco sono basse, quindi il segnale che possiamo applicare in griglia ha un valore molto contenuto.
Questo tipo di valvola per tensioni inferiori a 10V di anodica ha un andamento assolutamente non lineare, quindi una distorsione notevole.
Tenendo conto di un collegamento a catodo comune e tenendo conto che metà della tensione anodica cade sulla resistenza di carico e che quindi Vak=Vcc/2 la tensione minima per pilotare il circuito per questa valvola dovrebbe di 34-36V.
Qui ci viene in aiuto la tecnologia degli alimentatori switching che ci permette partendo da una tensione di alimentazione di 12,6V di produrre una tensione stabilizzata di 36V.
A questo punto analizziamo un possibile circuito a 36V.

Abbiamo tracciato le rette di carico partendo dal valore di 36V di anodica tenendo conto di 4 valori diversi di resistenza di carico.
Come vedete l'amplificazione aumenta in funzione del valore della resistenza di carico ed è più alta con una resistenza di 36K.
La tensione Vgk sarà quindi di -0,5V, la tensione massima applicabile all'ingresso sarà di 1Vpp e l'amplificazione sarà di circa 10-12. In questa valutazione non abbiamo tenuto conto della tensione che case su Rk in quanto, ai fini del calcolo ininfluente.

Nota: ricordiamo che la retta di carico si traccia prendendo sulle ascisse il punto relativo alla tensione con cui di alimenta il circuito e sulle ordinate la corrente che si ottiene dividendo la tensione di alimentazione per la resistenza di carico.

A sinistra il classico circuito di amplificatore a catodo comune. Riassumendo il lavoro precedente questa di seguito è la lista dei componenti:

Rc=36 KΩ 1/4W
Rk=500Ω 1/4W
R1=1 MΩ 1/4W
C1=100 nF 25V
C2=1000 uF 50V
C3=100 nF 50V
Ck=100 uF 10V

Valori di tensione:

+Vcc=36V
Vgk=Vrk=-0,5V
Vak=17,5V (Vcc-(VRc+VRk))
Max Tensione Vin=1Vpp
Max Tensione Vout=12Vpp

Esempio con ecc84 collegata a catodo comune

Si tratta di un doppio triodo per amplificatori a radiofrequenza.

Dati rilevati all'accensione e allo spegnimento: dall'accensione alla completa stabilizzazione della valvola con temperatura ambiente di 20°C occorrono 40" prima che la valvola si scaldi e si stabilizzi sul punto di lavoro.
Occorrono invece 30" una volta tolta la tensione ai filamenti per fare in modo che la valvola non conduca.

Caratteristiche anodiche rilevate per la valvola ecc84.
Come possiamo vedere dal grafico a sinistra questo tipo di valvola ha una resistenza anodica più bassa della precedente.
Anche in questo caso per lavorare in un tratto relativamente lineare delle caratteristiche anodiche occorre alimentare l'amplificatore ad una tensione di almeno 30-40V.

Tracciano le rette di carico a partire da 36V vediamo subito che quella che interseca le caratteristiche anodiche nel tratto di maggior linearità è quella relativa ad una resistenza di carico di 6K.
Per maggiore linearità si intende graficamente la distanza che separa la caratteristica anodica a -o,5 V da quelle adiacenti.

Alla fine abbiamo verificato che questo tipo di valvola ha delle caratteristiche anodiche tali che utilizzandola ad una tensione troppo bassa introduce una forte distorsione.
Potrebbe essere adatta per la preamplificazione di chitarra elettrica o basso elettrico.
Un'altra cosa che si nota è che rispetto alla ecc82 ha una resistenza anodica molto più bassa, quindi l'amplificatore che costruiremo potrà avere una resistenza di uscita molto più bassa.