GM70U - Blog di tiziao

GM70U Prototipo

07/09/2022 tiziao GM70U

Il GM70U si avvia a diventare un prototipo suonante!!

Il componente più importante il trasformatore di uscita TU024 è pronto e funzionante.

La scheda driver TP104 è pronta e collaudata, possiamo procedere.

Impostazione prototipo

Il trasformatore TU024 verrà presentato a Marzaglia dall’ amico Broni.

Per completare l’ opera realizziamo un primo simulacro di prototipo da affiancare al prototipo.

Vediamo ora le schede utilizzate

TP104 Driver con 6E5P

La scheda TP104 nasce proprio per pilotare la GM70 in questo progetto, poi il PCB può essere usato per altri circuiti.

PAF005 Alimentazione filamenti

L’ alimentazione basata su PAF005 verrà modificata per dare in uscita 19 V, 3 A

Capacitor Bank

Il capacitor bank viene usato per filtrare la tensione dei filamenti prima di entrare nello stabilizzatore.

TP153 HT Capacitor Bank

Usando due HT capacitor bank e un induttanza realizzeremo un filtraggio CLC per la tensione anodica della GM70

Per avere il PCB o il kit.

10 H induttanza

Questa induttanza assieme alle due banchi di elettrolitici servono a filtrare la tensione anodica.

Conclusioni

Il trasformatore TU024 a banco ha dato ottimi risultati; il suo progetto è stato piuttosto complesso e tribolato.

Ora non ci resta che completare il progetto introducendo lei la regina GM70.

Lì approccio modulare in stile designer permette di testare velocemente diverse soluzioni.

Quello che vediamo nell’ articolo è da considerarsi solo un setup di partenza in evoluzione.

Dove procurarsi i kit e i PCB?

Il catalogo serve per una consultazione veloce dei kit disponibili.

Saluti Tiziao

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Saluti Tiziao

GM70U il Trasformatore di Uscita TU024

17/08/2022 tiziao GM70U

Nel relativo 3rd dell’ amplificatore si reclamano maggiori informazioni sul trasformatore.

Vediamo di accontentare gli Elettronici Entusiasti e gli appassionati della materia.

Nel corso degli anni abbiamo aiutato diversi amici a realizzare SE di GM70 abbordabili come prezzo.

Fare un amplificatore con un simile tubo economico è un controsenso in quanto le tensioni e le impedenze di lavoro sono alte.

Un amplificatore simile è una bella sfida per un autocostruttore e il componente più critico è il trasformatore di uscita.

Chi avvolge trasformatori audio ha il suo trasformatore SE con impedenza 9-10 K, di fascia media.

Parliamo di trasformatori dal costo attorno a 100 € cadauno.

Abbiamo deciso di cimentaci con un trasformatore impegnativo come questo.

TU024 Trasformatore di Uscita

Come nucleo la scelta dell’ EI120 è obbligata in quanto l’ ideale EI135 e irreperibile presso gli avvoilgitori.

Il lamierino EI135 M6-GO e disponibile dai distributiori di lamierino con un minimo ordinabile di 5 quintali.

Per avere un induttanza di 40-50 H il pacco viene alto 45-60 mm.

La colonna asimmetrica porta ad un discreto incremento dell’ induttanza parassita.

Le richieste di progetto

Richieste di progetto secondo il procedimento di Callegari⁽¹⁾ CHF30 (settembre 97) leggermente modificato
○ Induzione massima nel nucleo Bmax 7500 G
○ Corrente continua massima (per 15W) Icc 0.07 A
○ Ra del trasformatore 9 kΩ
○ Potenza di uscita nominale (al primario) e a 30 Hz, P a 15 W
○ Rp GM70 1800 Ω

I simboli e le formule sono riconducibili all’ articolo citato prima.
Si procede ora alla valutazione dell’ induttanza primaria richiesta ipotizzando che
XL / R eq = 6

Calcoliamo ora la Req data dal parallelo dell’ impedenza del trasformatore e quella interna del tubo:
Req = ( Ra × Rp ) / ( Ra + Rp ) = ( 9000 × 1800 ) / ( 9000 + 1800 ) = 1,5 kΩ

L’ induttanza necessaria sarà.
L = 6R eq / 6,28 × f = 6 × 1500 / 6,28 × 30 = 47 H → 45H

Il progetto dopo varie simulazioni con OPT⁽²⁾ e confronti di idee con Yves Montmagnon è giunto alla sua fase finale; sotto la schermata finale:

Alla fine si è seguita la filosofia “meno ferro e piú isolante” per avere una buona risposta in alto, come vedremo dopo.

Si può inoltre notare come abbiamo B DC > B AC e una B Total di 0,97 > 0,75 T di partenza, nulla di grave visti i tanti vincoli.

Come possiamo vedere dalle simulazioni i risultati teorici sono ottimi.

Passiamo ora alla verifica finale ricontrollando ingombri degli avvolgimenti

Primario

La larghezza utile per avvolgere vale: bm = f – 1 = 55,8 – 1 = 54,8 mm
Dopo alcuni tentativi il diametro scelto per il filo è 0,315 a singolo isolamento:
N1max = (bm – do ) / ( 1,02 × do ) =

( 54,8 – 0,315 ) / ( 1,02 × 0,315 ) = 169 sp
Portato a 172 spire per avere il giusto rapporto spire, come spazio sul rocchetto siamo al limite forse si farà una spira in meno per strato.

Secondario

Scegliamo un filo del diametro 0,495 a singolo isolamento; il numero massimo di spire per strato nel caso di bifilare è dato dalla:
N1max = ( bm – 2do ) / ( 1,02 × 2do ) =

( 55,8 – 2 × 0,495 ) / ( 1,02 × 2 × 0,495 ) = 54,27 → 55 sp

Disegni costruttivi

Avvolgere un trasformatore che non si chiude, oltre a buttare i soldi è una grande delusione.

Quindi lasciare decantare un paio di giorni il progetto e ricontrollare gli ingombri degli avvolgimenti.

In figura il test di ingombro con un CAD elettromagnetico usato in campo professionale.

Dopo passiamo a disegnare lo schema di avvolgimento e i collegamenti del trasfomatore.

Questa operazione aiuta a verificare il lavoro svolto e a generare un documento facilmente leggibile.

Che programma usare…. basta un generico programma per grafica, o un cad elettronico; quallo sotto è sato fatto con Pubblisher.

Abbiamo usato a più riprese:

Pubblisher
Draw
Easyeda
TinyCAD
Altium

Un disegno chiaro permette ad un avvolgitore di valutare velocemente la vostra richiesta e per formularvi l’ offerta economica.

Modello LTspice

Dalla tabella sotto possiamo facilmente ricavare il modello del trasformatore da usare nelle simulazioni⁽³⁾

Il modello LTspice viene ricavato velocemente in questo articolo

Usando strati di isolante da 0,5 mm e un notevole riempimento risulta un trasformatore difficle da avvolgere.

La storia del trasformatore

Il progetto resta nel classico cassetto per lungo tempo e durante una visita di lavoro presso un avvolgitore esce l’ argomento valvolari.

Mi mostra orgoglioso un amplificatore fatto con i suoi avvolti in mostra nel suo studio e mi dice che i traformatori audio sono una sua passione.

Occasionalmente ne avvolge anche per i clienti e decidiamo di fare il TU024.

Dopo un paio di mesi lo sollecito e mi dice è sul carrello mancano solo i collegamenti esterni.

l’ azienda cambia sede e il trasformatore viene perso durante le operaziioni di trasloco GRRRR.

Se lo ritrovano a breve lo testiamo altrimenti procediamo da un altro avvolgitore.

In questi giorni sono passato dall’ amico Marco Broni e decidiamo di riprendere il progetto.

Vista la sua grande esperienza sta valutando il progetto e se necessita aggiornamenti.

Conclusioni

Una storia complicata ed elaborata e un progetto che si sta sviluppando sottotraccia.

In genere sono quelli che danno maggiori soddisfazioni.

Saluti Tiziao

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Video Pier Aisa

Aggiornamenti TU024

Come succede diverse interazioni con l’ avvolgitore abbiamo l’ assetto finale del trasformatore in avvolgimento.

Dove procurarsi kit e PCB?

Il catalogo per una consultazione rapida dei nostri kit.

Saluti Tiziao

Note

(1) Se siete interessati all’ argomento trasformatori di uscita raccogliete tutto il materiale pubblicato da Callegari raccomandatissimo

(2) OPT ottimo programma di progettazione usato per anni, abbandonato in quanto non gira su windows recenti… forse un giorno con Pier scriveremo un programma

(3) Come si realizza il modello spice del trasformatore lo teniamo come esercizio per un futuro video sulla simulazione valvolare

GM70R e GM70U Trasformatori di uscita

14/06/2022 tiziao GM70R, GM70U

Introduzione

Grazie all’ amico Montreal parte un progetto valvolare un poco follle denominato GM70R.

Nessuno ricorda come e perchè nasce anche l’ idea ancora più folle, un GM70 dal prezzo abbordabile GM70U.

Oggi vediamo di confrontare sul piano teorico i due trasformatori di uscita.

I trasformatori di uscita

Trasformatore NORSE

In questo articolo ricaviamo le caratteristiche di massima.

In questo progetto non abbiamo particolari vincoli di costo, quindi possiamo osare con le richieste.

Decidiamo di rivolgerci a Norse azienda di chiara fama nei trasformatori valvolari.

Costruttore che conosciamo personalmente e i cui prodotti sono stati usati in altre realizzazioni.

Per comodità mettiamo i conti per ricavare il modello LTspice

Lp = 60 H
Lsp = 10 mH
Zp = 9500 Ohm
Zs = 6.3
n = √ Zp / Zs = √ 9500 / 6,3 = 39
Ls = Lp × ( 1 / n ) ² = 60 x ( 1 / 39 ) ² = 0.039 H
Il fattore di accoppiamento:
K= √ ( 1 -1 / ( L p / L sp )) = √ (1 -1 / ( 60 / 0,039 )) = 0.99967

Tasformatore TU024

Nel settore dei trasformatori economici per GM70 abbiamo analizzato diverse proposte dei costruttori.

Quanto proposto non ci convinceva, quindi abbiamo scelto la strada di progettarci un trasfo GM70 economico.

Dopo una quantità astronomica di simulazioni e conti il progetto prende vita con il nome di TU024.

Il progetto resta a lungo sulla carta fino a quando un avvolgitore si vuole cimentare…. come vediamo sopra.

Ricaviamo ora il modello LTspice:

Lp = 47 H
Lsp = 7,7 mH
Zp = 9000 Ohm
Zs = 6.3
n = √ Zp / Zs = √ 9000 / 6,3 = 38
Ls = Lp × ( 1 / n ) ² = 47 x ( 1 / 38 ) ² = 0.032 H
Il fattore di accoppiamento:
K= √ (1-1 / ( L p / L sp )) = √ (1-1 / ( 47 / 0,032 )) = 0.99966

Conclusioni

I due trasformatori in fase di simulazione risultano similari (eccetto il rendimento) ora non resta che costruire i due amplificatori.

Il TU024 presenta un impedenza di 9 K quindi il punto di lavoro della GM70 verrà leggermente ritoccato.

Aggiornamenti

In questo articolo parliamo del dimensionamento del TU024 e finalmente viene prodotto e misurato.

Le misure sul primo prototipo del TU024 fatte dal costruttore.

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Saluti Tiziao

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GM70U l’ amplificatore SE umano

31/10/2021 tiziao GM70U

Un amico passato in laboratorio ha visto il tavolaccio dell’ amplificatore GM70R:

Chiede se fosse possibile realizzare un amplificatore GM70 diciamo umano come costi e dimensioni.

La GM70 come tubo ha un enorme fascino e invoglia a costruirsi un amplificatore.

Persone con poca esperienza vogliono cimentarsi e tentarle di scoraggiarle si ottiene l’ effetto contrario.

Siamo in presenza di tensioni pericolose letali e di costi impegnativi.

Il solo kit magnetico dovrebbe essere di 600/700 € sicuramente economico rispetto al GM70R dove i soli trasformatori di uscita costano 900€.

Il contenitore è impegnativo in quanto le parti magnetiche sono pesanti.

Riusciranno i nostri eroi nell’ ardua impresa.

Lo schema elettrico di partenza

In realtà ad una realizzazione simile pensavamo da tempo, avendo anche una traccia come schema elettrico.

Nel mitico libro russo sulle valvole abbiamo trovato il seguente schema:

Lo schema è piuttosto interessante e utilizza soli due stadi:

driver di 6E5P connessa a tetrodo. Lo stadio deve generare 120-150 Vpp restano dubbi sulla distorsione prodotta.
il tubo finale GM70 lavora con una tensione di 850 V non è chiaro il punto di lavoro (lo ricaveremo strada facendo)
il collegamento dei filamenti è piuttosto interessante anche se nessuno ne ha spiegato in modo chiaro il funzionamento (forum russi compresi)

Il trasformatore di uscita

Il componente più impegnativo in termini di costo e prestazioni è il trasformatore di uscita.

A memoria ci sembra di ricordare che l’ avvolgitore di fiducia ha avvolto un trasformatore adatto all’ uso.

Siamo in attesa della risposta dell’ avvolgitore sull’ esistenza di un prototipo TU024, in alternativa lo avvolgiamo altrove.

Si tratta di un vecchio progetto di trasformatore per questa classe di amplificatore mai costruito in pratica.

Frutto di un enorme lavoro di dimensionamento e simulazione deve solo essere concretizzato.

Come sviluppare il GM70U

La realizzazione di un prototipo non risulta difficile basta accroccare e adattare le varie parti disponibili.

TU024 trasformatore di uscita

Basta ritirarlo dall’ avvolgitore e verificarne le prestazioni poi si decide come procedere.

Stadio driver 6E5P

Del driver abbiamo disponibili il PCB.

Il circuito è stato presentato in video da Pier:

GM70

La valvola deve solo essere cablata.

Alimentatore

GM70 occorre decidere che soluzione adottare va un attimo meditato
Alimentazione driver come possiamo vedere dalle foto esistono diverse soluzioni
Filamenti da provare in AC, nel caso di DC ci sono diverse soluzioni disponibili anche con stabilizzatore

Tirando le somme

Vanno raccolte le idee e i materiali e poi si può procedere con il prototipo.

Dove procurarsi i PCB?

Il catalogo serve per una consultazione e acqusito dei kit disponibili.

Saluti Tiziao

GM70 Progetti Indice

Realizziamo una sonda ad alta tensione

02/07/2021 tiziao GM70R, GM70U

Stiamo sviluppando ad un progetto di amplificatore GM70 e si lavora con tensioni di 1000 V.

Per lavorare in sicurezza serve una sonda ad alta tensione.

Introduzione

La sonda ad alta tensione esiste come PCB.

Si tratta di procurare i componenti e assemblare il tutto.

Realizzare una sonda ad alta tensione

La realizzazione e l’ uso della sonda viene mostrato nel seguente video e la documentazione e questa.

Della sonda ne abbiamo parlato anche nell’ infinito 3rd sul GM70R.

Ne realizzeremo una versione fissa 1 : 10 senza il commutatore di portata.

Basandoci sulla documentazione iniziamo l’ assemblaggio seguendo la distinta base.

Le resistenze vanno assemblate sulla scheda seguendo l’ elenco componenti, si noti R1 è una resistenza “zero ohm”.

Componenti pronti per la saldatura sonda HT

La scheda viene girata con i terminali verso l’ alto per procedere alla saldatura dei componenti.

Una volta saldati i componenti vanno rasati con un tronchesino affilato.

Buona pratica pulire la scheda, in questo caso viene spazzolata energicamente dal lato saldature.

Si usa uno spazzolino a setole rigide che possiamo vedere nella foto.

Quella assemblata sopra è la versione standard che potrete assemblare seguendo le istruzioni del datasheet.

Per le nostre esigenze vogliamo farne una versione fissa 1:10 quindi introduciamo alcune variazioni.

Schema elettrico e varianti

Sopra vediamo lo schema elettrico base che permette di realizzare la sonda con la commutazione delle portate tramite S1.

La resistenza R1 va messa del tipo 0 Ohm.

La resistenza R11 viene portata a 1M non viene montata per avere la portata /10.

Anche il commutatore S1 ed R12 non vengono usati.

Procediamo con gli aggiornamenti.

Cablaggi e modifiche PCB per versione x10 fissa

La sonda HT andrà inserita in una scatola di plastica per ovvie ragioni di sicurezza.

Simulazione con LTspice

Si lancia la simulazione e si porta il cursore sul nodo di interesse.

La simulazione può risultare utile per verificare le modifiche dei valori resistivi in fase di test.

File per la simulazione.

Misure sul prototipo

Con un setup simile a quello visto nel video di Pier.

Dalle misure otteniamo:

Vin 502,7 V
Vout 42,5 V

K = Vout / Vin = 42,5 / 502,7 = 0,085

Calcoliamo K:

K = 1 / 0,085 = 11,8

La tensione misurata andrà moltiplicata per questo fattore.

Dove procurarsi i PCB?

Per avere i PCB e kit o ulteriori informazioni scrivici.

Il catalogo serve per una consultazione veloce dei kit disponibili.

Saluti Tiziao

Alimentatore HT per stadio driver GM70

30/10/2019 tiziao GM70U

Dobbiamo realizzare velocemente un alimentatore per stadi driver GM70 (alimentati a 400 V)

La progettazione sarà un poco spannometrica, basata sull’ esperienza.

HT PSU tube assemblato come stabilizzatore a zener

Lo stadio driver di 6E5P

Per definire il progetto del GM70U dobbiamo fare delle prove e velocemente serve una HT per lo stadio driver con 6E5P,come fare?

Un sistema veloce è usare uno stampato dedicato.

Usando uno stampato del nostro HT PSU Tube ( PAF007 ).

Mostreremo la procedura per arrivare velocemente al risultato finale⁽¹⁾.

Lo stadio driver di 6E5P

Per funzionare correttamente la GM70U vanno pilotate con un segnale di giusta ampiezza.

Per fare questo impieghiamo uno stadio driver classico e semplice:

Lo stadio viene magistralmente spiegato da Pier in video:

La GM70 viene pilotata dalla 6E5P configurata a tetrodo.

L’ abbiamo impiegata in passato con lo stesso compito con un trasformatore interstadio per pilotare la solita GM70.

La 6E5P è molto quotata nei forum russi… ora sta avendo una discreta diffusione anche in occidente.

Dallo schema vediamo che può essere alimentata da 300–500 V variando una resistenza.

Schema a blocchi alimentatore

Lo schema a blocchi sintetizza l’ alimentatore nelle sue varie funzioni, nel resto dell’ articolo spiegheremo come dimensionarli.

Progettiamo l’alimentatore

Dovendo avere 400 V in uscita usiamo quattro zener in serie da 100 V.

Ipotizzando una tensione di drop di 40 V (caduta mosfet e margine per il ripple) avremo una DC in ingresso di 440 V.

Solitamente i trasformatori che usiamo nei valvolari hanno una caduta da vuoto a carico della tensione del 3%.

Quindi cacloliamo la caduta di tensione ( 440 x 3 / 100 ) = 13,2 V

La corrente I la poniamo a 0,06 A per alimentare due stadi 6E5P.

Ipotizziamo una corrente richiesta dal traformatore doppia quindi 120 mArms.

La resistenza riportata al secondario Rt vale 13,2 / 0,12 = 110 Ohm.

La capacità la fissiamo a 100 u 500 V, ora possiamo procedere alla simulazione:

Sulla scheda montiamo due condensatori da 220 u 400 V in serie (soluzione prevista dal PCB).

Che serve a verificare quanto ipotizzato e ricavare la tensione di uscita e di ripple a carico:

Vout = 439 Vdc
Vr = 1,3 Vrms
Vp generatore 480 V

La tensione del generatore della simulazione è il picco della tensione sinusoidale presente al secondario a vuoto.

Quindi 480 / 1,41 = 340,3 Vrms arrotondiamo a 341 Vac.

La corrente la dterminiamo sempre con LTS e risulta di 120 mA arrotondiamo a 130 mA.

Riassumendo i dati di questo avvolgimento:

tensione secondaria 341 Vrms
corrente secondaria 0,13 A

Parliamo di avvolgimento in quanto non sappiamo ancora come varranno realizzati i progetti dei trasformatori.

La simulazione porta a risultati buoni nella pratica, questo processo è stato utilizzato in centinaia di design⁽²⁾.

Sapendo che per avere un buon andamento dell’ impedenza di uscita dell’ alimentatore la capacita vale la condizione:

C2 = 3-4 x C1. Fissiamo C2 a 330 u.

L’ induttanza la realizziamo con un giratore e precisamente il Giratore Light che possiamo vedere nella foro sotto.

Giratore compatto per pre e piccoli amplificatori

Giratore Light

Si tratta di una schedina in tecnologia smd che viene impiegata per filtrare, alimentare, stabilizzare la tensione dei tubi.

Cosa potrà mai servire una simile scheda in smd… è piccola la si può mettere in spazi ristretti:

per filtare alimentazioni rumorose
per stabilizzare tensioni anodiche in apparecchiature valvolari antiche
per sistemare immonde realizzazioni valvolari degli amici

Solitamente la si usa nei preamplificatori o negli amplificatori per cuffia dove gli spazi sono ristretti.

Sotto possiamo vedere lo schema generale, con poche modifiche possiamo ottenere:

giratore
stabilizzatore di tensione con feedback
moltiplicatore capacitivo

Giratore Light schema elettrico generale

La scheda dell HT PSU prevede un connettore per il montaggio del Giratore Light

Usiamo HT PSU Tube

Come abbiamo visto nello schema a blocchi prima, il filtro CLC è seguito da uno stabilizzatore a zener.

Procediamo ora al suo dimensionamento, sapendo di avere una tensione dal raddrizzatore di 298 V, ci teniamo 36 volt di margine.

Ricordiamo che il mosfet del giratore e dello stabilizzatore hanno bisogno di una Vds di almeno 8 V per funzionare correttamente.

Quindi fissiamo la Vout dell’ alimentatore a 400 V realizzabile con uno zener da 200 V e due da 100 V in serie. La tensione di uscita presenterà un minimo di tolleranza, per questo impiego 2 V di differenza sono trascurabili.

Come zener ad alta tensione un’ ottima scelta sono la serie Vishay da 1,5 W ZK4E facilmente reperibile da Farnell.

Gli zener ad alta tensione si trovano facilmente dai distributori a catalogo: un marchio diffuso è la CSC di Taiwan.

Fissando una corrente Iz di 5 mA e sapendo che la tensione di zener totale è di 400 V abbiamo che la tensione ai capi delle resistenza di caduta vale: 439 – 400 = 39 V

Applicando la legge di Ohm la resistenza di caduta vale: R = 39 / 0,005 = 7800 Ohm che realizziamo con due resistenze da 3900 Ohm in serie (previsto sul PCB).

La potenza dissipata vale: Pr = 39 x 0,005 = 0,19 W arrotondiamo a 0,5 W.

Filtraggio LC

Come si vede nello schema a blocchi sopra è previsto un filtraggio LC della tensione di uscita.

Mettiamo un induttanza da 30 H che realizzeremo con il Giratore Light.

Ora non resta che simulare il circuito:

Filtraggio della tensione di uscita con filtro LC

Nella figura sopra possiamo vedere che l’ impedenza ha la risonanza a circa 4 Hz, fuori dalla banda audio.

Risposta in frequenza reg HT

Facciamo ora una veloce simulazione per verificare l’ andamento dell’ impedenza di uscita dello stabilizzatore.

HT 6EP05 e GM70 risposta in frequenza — HT 6E5P e GM70 risposta in frequenza

Al variare della capacità di uscita come si comporta l’ impedenza nella parte alta dello spettro. La traccia blu risulta un ottimo compromesso… quindi metteremo in uscita un elettrolitico da 4,7 u.

Conclusioni

Ora che abbiamo tutti i valori dei componenti non resta che realizzare il prototipo e testarlo, ne parleremo in un altra puntata.

Dove procurarsi i PCB?

Il catalogo serve per una consultazione veloce dei kit disponibili.

Saluti Tiziao

GM70 Progetti Indice

(1)Trasformatore rimasto da un antico progetto e ora adibito agli esperimenti di laboratorio grazie ai vari secondari che lo rendono flessibile.

(2) Maggiori approfondimenti sugli alimentatori valvolari li trovate sul libro