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Classe-A1 di un Vox AC15 del 1959-1960
Classe-A1 di un Vox AC15 del 1959-1960
di [user #16055] - pubblicato il

Un nostro lettore replica in ambiente virtuale un classico Vox AC15 di fine anni '50 per entrare nel tecnico sulla sua risposta, potenza e reazione ai diversi livelli di segnale.
Quanto segue analizza il comportamento di un finale di potenza dichiarato in classe-A1, ispirato dallo schema Vox AC15 del 1959-1960, uno dei primissimi prodotti da Jennings Organ Co.
Nello schema sono inserite anche le resistenze degli avvolgimenti primari e secondari del trasformatore d’uscita, come da datasheet del ricambio Hammond 1750Y, che dichiara un’impedenza riflessa di 6.200 ohm sul primario e un carico di 8 ohm. L’induttanza del primario dichiarata è di 14,6 Henry, quella in uscita di 31 mHenry, non corretta per l’impedenza riflessa dichiarata. Io l’ho ricalcolata in 18,8 mHenry che adatta decisamente meglio il carico al primario.
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 EL84 / 6BQ5, polarizzate con una resistenza di 130 ohm tra il catodo e la massa, che risulta bypassata da un condensatore elettrolitico da 60 uF durante il funzionamento. Lo schema adottato, chiamato auto-bias, non ha possibilità di regolarne il valore di corrente e il suo rendimento è più basso di una circuitazione a fixed-bias, ma più semplice e adatto a erogare la potenza prevista.
Il valore della resistenza da 130 ohm non risulta standard, come anche il condensatore vicino, ma è preso dal datasheet del tubo che dichiara tra l’altro una potenza di 17 Wrms con il 4% di distorsione totale THD, ma su un carico riflesso di 8.000 ohm.
Per pilotare i due tubi di potenza fu fatto uso di un doppio triodo con la classica ECC83 / 12AX7, configurata in modo da ricevere i due canali del preamplificatore sui due ingressi dei triodi.

Ho scritto che è stato dichiarato in classe-A1, ma lo stesso datasheet lo dichiara più correttamente in classe-AB, non facendo nessun esempio in classe-A1, in quanto il punto di funzionamento scelto non si trova al centro delle sue caratteristiche. Per esserlo si sarebbe dovuto adottare una minore tensione d’alimentazione e una maggiore corrente anodica, ma si sarebbe ottenuta una potenza decisamente minore.

Classe-A1 di un Vox AC15 del 1959-1960
Lo schema

A riposo il bias, cioè la corrente che circola sull’anodo di ogni EL84, risulta essere di 38,5 mA contro i 36 mA del datasheet, mentre la corrente di griglia schermo è di 3,31 mA contro i 4,0 mA sempre del datasheet datato 1956. La somma complessiva delle due correnti catodiche è quindi di 83,7 mA contro gli 80,0 mA dichiarato dal produttore del tubo. Una prima osservazione da fare è che i due tubi lavorano alla massima tensione di 300 Volt, sia per la tensione anodica, sia per la tensione sulla griglia schermo, con una dissipazione anodica di 11,5 watt per tubo sui 12,0 watt massimi e 1,0 watt per tubo di dissipazione schermo sui 2,0 watt massimi. Questo punto è stato scelto per avere la massima potenza erogata, ma con una durata limitata dei tubi di potenza.
La risposta in frequenza per piccoli segnali calcolata dal simulatore va dai 43 Hz ai 128 Khz a -3 dB con un’amplificazione di 33,9 dB a centro banda, posizionata a circa 2.350 hz e senza picchi strani.

Classe-A1 di un Vox AC15 del 1959-1960
In alto, test a 100 mVp

Alla prova di potenza e distorsione, se invio un segnale di 100 mVolt di picco a 1 Khz di frequenza in ingresso al secondo canale, ottengo un’ampiezza del segnale di 2,20 Volt di picco sulla griglia di ingresso della V2 e di 2,13 Volt sulla V3 con poca distorsione. Questi diventano 75,4 Volt e 75,3 Volt sempre di picco sui rispettivi anodi e quindi una tensione della fondamentale di 4,88 Volt di picco sul carico da 8 ohm, equivalenti a una potenza di circa 1,5 watt con una THD inferiore allo 0,3%.

Classe-A1 di un Vox AC15 del 1959-1960
In alto, test a 595 mVp

Con una tensione in ingresso di 595 mVolt di picco, ottengo un segnale di 13,0 Volt e 12,6 Volt di picco sulle griglie della V2 e della V3 con distorsioni di 0,8% e 0,2%. Sugli anodi i valori sono di 261-262 Volt di picco con distorsione del 4,2-4,4%, che corrispondono per la fondamentale, a 17 Volt di picco al 4,0% di THD sul carico, equivalenti a circa 18 watt di potenza effettiva.

Classe-A1 di un Vox AC15 del 1959-1960
In alto, test a 595 mVp

La forma d’onda è leggermente arrotondata sui picchi ma il segnale è già bello compresso. Il datasheet a questo valore di distorsione dichiara che occorrono 10 Vrms ovvero 14,1 Volt di picco sulle griglie per ottenere 17 watt di potenza. Visto la maggiore potenza assorbita e la mancanza del calcolo del flusso disperso sul trasformatore d’uscita in questa simulazione, direi che i valori coincidono piuttosto bene.

Classe-A1 di un Vox AC15 del 1959-1960
In alto, test a 850 mVp

Alzando ancora l’ingresso fino a 850 mVolt di picco, l’ingresso delle due valvole di potenza arrivano a 17,8 Volt per la V2 con il 7,1% di distorsione e 17,5 Volt per la V3 con il 6,2% di THD. A questi livelli la ECC83 comincia a tagliare le due onde positive comprimendo un po’ il segnale.

Classe-A1 di un Vox AC15 del 1959-1960
In alto, test a 850 mVp


Sui due anodi della V2 e della V3 trovo ora un’ampiezza di 286 Volt di picco, quindi quasi tutta la tensione d’alimentazione con distorsioni rispettivamente di 10,0% e 10,2%, con forme ampiamente squadrate, mentre sul carico ho una tensione della fondamentale di 18,6 Volt di picco con il 10,0% di THD e grande presenza delle armoniche dispari. La 3° armonica vale infatti l’8,6%, la 5° il 4,3% e la 7° il 2,3% mentre la 2° armonica è solo al 1,1%. A questo livello di distorsione la potenza utile è di oltre 21 watt.

Classe-A1 di un Vox AC15 del 1959-1960
In alto, test a 850 mVp

Dalle figure risultanti e dai valori di assorbimento a riposo, è chiaro che ci troviamo davanti a uno schema in classe-AB1. I picchi d’assorbimento di corrente dall’alimentatore possono anche arrivare a 190 mA ovvero circa 60 watt, per la massima potenza di oltre 21 watt.

A riposo il circuito consuma dall’alimentatore 26,8 watt mentre con 100 mV d’ingresso sale a 27,0 watt, al 4% di THD 38,2 watt per un rendimento del 47,1% e al 10% di THD 40,3 watt per un rendimento che arriva al 53,3%. Il rendimento del 47,1% alla potenza nominale è un ottimo valore anche se è un po’ ottimistico, mentre non deve trarre in inganno il valore massimo del 53,3%, anche se supera il 50% posto come limite teorico, dato che ci troviamo con un segnale già saturo.

In condizioni statiche i due tubi assorbono invece 25,1 watt, con l’ingresso di 100 mV di picco scendono già a 23,6 watt, al 4% di THD risulta essere di 14,5 watt per una cifra di merito FOM (dall’inglese Figure-of-Merit) di 1,24 e al 10% di THD assorbono 14,0 watt per una cifra di merito di 1,54. 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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Le classi di potenza
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di ventum [user #15791]
commento del 22/09/2021 ore 00:24:12
Bell'articolo, bravo. Con che programma hai fatto le simulazioni e che modello usa per le valvole? Per il discorso armoniche e distorsioni credo che ci siano in gioco molti elementi non considerati dalla simulazione, che portano le misure reali ad esser leggermente diverse. Fa male pensare che la svolta green potrebbe anche richiedere l'abolizione degli ampli a valvole, specie in classe A. Si tratta sostanzialmente di stufette che come effetto collaterale emettono suono....
Rispondi
di TidalRace [user #16055]
commento del 22/09/2021 ore 08:50:24
Sto usando da molto tempo Microcap 9, ho scaricato anche le ultime due versioni, ora gratuite, ma ancora mi trovo meglio con questo. Il modello delle valvole è unico su questo programma come da schema, E' vero qualsiasi simulazione semplifica i calcoli, considerando solo gli effetti principali, ma io ho sempre trovato ottime similitudini tra il modello teorico e le prove pratiche.
Rispondi
di Floyd [user #143]
commento del 23/09/2021 ore 13:55:43
Mi è venuto il capogiro solo a leggere, complimenti per il lavoraccio!
Rispondi
di TidalRace [user #16055]
commento del 23/09/2021 ore 14:00:3
Grazie.
Rispondi
di giambibolla [user #5757]
commento del 24/09/2021 ore 10:49:26
Interessantissimo, grazie.
Rispondi
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