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Alimentazione: prepariamoci alla battaglia Empty Alimentazione: prepariamoci alla battaglia

il 3/8/2011, 01:49
Uno spettro si agita nella mia mente. E ora è arrivato il momento di affrontarlo.

Sarà il momento più difficile, il più carico di insidie, il più faticoso e anche il più imprevedibile.

Si tratta de...

LO STADIO DI ALIMENTAZIONE

E' scritto al singolare, ma ciò di cui parliamo è un'entità multiforme, e non si sa bene ancora di quante facce essa disponga.

Di sicuro, abbiamo uno stadio che deve dare fuoco alle valvole, non nel senso di bruciarle, ma di riscaldarle al punto giusto:

1. Alimentazione filamenti

Poi sicuramente serve uno stadio che dia linfa vitale agli anodi dei triodi:

2. Alimentazione anodica

Quindi serve uno stadio che infonda vigore ed energia alle nostre cuffie:

3. Alimentazione stadio finale di uscita

L'alimentazione dei filamenti l'abbiamo già affrontata, ed è già pronta, sostanzialmente. Gli altri due alimentatori invece sono tutti ancora da progettare, ma soprattutto c'è da capire bene quale può essere la tipologia più adatta per il compito che devono svolgere.

Al momento, per i test dello stadio di ingresso, sto usando un'alimentazione di fortuna, derivata da una scheda sulla quale ho fatto le opportune modifiche per innalzare le tensioni a 40 Volt per ramo. Non vi nascondo che già questa semplice operazione mi ha creato diverse difficoltà alle quali non ero preparato.

Una di queste, era il fatto di essere completamente sguarnito di condensatori elettrolitici adatti alla bisogna, ovvero con tensioni di lavoro superiori a 35 Volt. Nel mondo dello stato solido, a meno di non costruire dei finali di potenza, difficilmente si supera quella tensione, per cui i miei cassetti si fermavano lì, inesorabilmente. La prima cosa da fare quindi era quella di rifornire con i componenti necessari alcuni di essi, scorrendo i quali ho visto con un certo sgomento che mi mancava ancora un sacco di altra roba: ponti raddrizzatori, diodi, diodi zener, transistor con alto Vce... stavo quasi per eliminare le valvole dal progetto.

E questo con soli 80 Volt di alimentazione. Pensate se fossero stati 300.

Basta superare una soglia fatidica di volt, e tutto cambia. I condensatori assumono aspetti minacciosi, e per qualunque piccola caduta di tensione si avvicina lo spettro di un dissipatore. Le resistenze cambiano pure loro: da formiche si trasformano in cavallette.

Insomma, cambia non solo l'aspetto e il volume della componentistica, ma cambiano anche i rapporti di spazio e di posizionamento sul layout. Ciò significa un circuito stampato più grande (quindi più costoso), e una diversa visione di insieme del tutto. Ci siamo avvicinati al mondo valvolare.

Per questo motivo, gli stadi di alimentazione saranno trattati con molta attenzione, perchè dalle scelte riguardanti questi stadi dipenderà il grado di economia ed efficienza di tutto l'amplificatore. Si potrebbe infatti molto semplicemente progettare tre alimentatori separati, con tre trasformatori di alimentazione. Ma ciò sarebbe enormemente anti-economico, oltre che poco elegante da un punto di vista ingegneristico.

Il compito da affrontare sarà piuttosto arduo.

A presto, su queste pagine. 8)

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il 3/8/2011, 13:32
E se valutassimo l'idea di fare realizzare su specifiche un idoneo trasformatore con più avvolgimenti ?
Cambierebbe qualcosa se impostassimo già un'alimentazione extra scheda sulle dimensioni della futura PCB ?
:|
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il 3/8/2011, 13:42

[Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]

:D

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il 3/8/2011, 13:47
☀ :cheers: ❤
C'è pure il mio, pagando naturalmente, vero ? tongue
:bounce:
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il 3/8/2011, 13:53
Certo. 8)
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il 6/8/2011, 14:28
Per mantenere la coerenza stilistica ci vorrebbe un'alimentazione stabilizzata senza controreazione e, escludendo le valvole, tutta a BJT.
Sposerei anche io la tipologia shunt.

:D
Ciao.
Giulio.
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il 6/8/2011, 15:30
Sto studiando questo aspetto, Giulio. Ma più ascolto il prototipo del finale, più mi domando quanto abbia senso affrontare la complessità e le rotture a livello pratico di uno stabilizzatore shunt. Il finale fa già faville così, secondo me. Va meglio di tutto quanto abbia mai ascoltato finora, e allora cui prodest?

Forse solo per l'alimentazione dello stadio valvolare, dove la corrente assorbita è abbastanza bassa, l'impiego di due shunt, uno per canale, posti nelle immediate vicinanze dei relativi stadi, può essere affrontato a cuor leggero. Oltretutto, è proprio nello stadio di ingresso dove gli shunt sono più vantaggiosi per il rapporto S/N.

Riguardo agli stadi di alimentazione "senza controreazione", mi domando, e ti domando, che significato si vuole dare a queste parole. Già un semplice stabilizzatore con emitter-follower + zener, ma anche solo un moltiplicatore di capacità, sono a tutti gli effetti controreazionati. Certo, non lo sono come gli stabilizzatori integrati dove effettivamente esiste una rete di feedback e degli stadi comparatori, ma la controreazione in effetti c'è tutta e quindi dobbiamo capire bene dove vogliamo andare a parare.

Uno stabilizzatore senza controreazione, ammesso che questo sia a tutti gli effetti possibile (beh, forse con un singolo zener, e nemmeno sarei tanto sicuro), non vedo come possa essere realizzato, visto che l'unico modo per tenere sotto controllo una tensione è quello di rapportarla con un riferimento, e quindi reagire in qualche modo tramite un feedback che ovviamente può essere solo negativo!

Dove c'è un controllo deve esserci per forza un feedback. Questa è la sostanza.

Tensioni che si sostengono magicamente da sole, senza alcuna forma di controllo, esistono solo nella mente degli audiofili integralisti. :D

Nel VHF-1 gli stabilizzatori sono dei semplici inseguitori di emettitore, e il riferimento è uno zener. I vantaggi di questa configurazione sono innumerevoli:

- l'unica controreazione è quella locale dettata dal singolo BJT utilizzato (e quindi molto veloce)
- l'impedenza di uscita è molto bassa, anche questa legata alle caratteristiche intrinseche dell'emitter follower (già senza l'uso di grossi elettrolitici)

ma soprattutto

- l'impedenza di uscita non varia con la frequenza, almeno fino a frequenze di qualche centinaio di kilohertz, e se dopo lo stabilizzatore si mettono dei condensatori adeguati, rimane abbastanza bassa anche a frequenze più elevate (layout permettendo, ovviamente)

Inoltre, gli inseguitori di emettitore sono l'ideale per alimentare stadi finali in classe A, dove la corrente erogata è costante, indipendentemente dal segnale musicale.

Nel VHF-2, la mia intenzione sarebbe di avvicinare il più possibile, a livello di layout (quindi fisicamente), gli stabilizzatori ai finali, in modo renderli parte integrante dello stadio, ancora di più di quanto già non avviene nel VHF-1 (è uno dei motivi per cui tale amplificatore suona veloce e dinamico).

Per le valvole, essendo la corrente di appena una decina di mA, si può pensare a due shunt, uno per canale, vicini alla rispettiva valvola, in modo da minimizzare il ritorno di massa, e questo apporta dei sicuri benefici per il rapporto S/N. Data la bassa corrente, lo shunt non raggiungerà temperature solari, e quindi l'eventuale dissipatore non sarà troppo grande.

In questo preciso momento sto montando un prototipo "totale", cioè con stadio di ingresso e finale completi e collegati tra loro, in modo da fare le prime misure realistiche, ma soprattutto i primi ascolti di ciò che sarà il VHF2 Lightning veloce come la luce. :D 8)
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il 6/8/2011, 16:36
Penso che sia bene coniugare con semplicità ed efficacia l'obiettivo di un ascolto hi-fi con la realizzazione dell'apparecchio che contribuisce a crearlo : lasciamo progettare per stupire chi lo fa professionalmente per i corrispettivi adeguati che già quello che c'è sul fuoco dovrebbe essere - sulla scorta dell'esperienza positiva del VHF1 -più che bastevole a cucinare un'ottima pietanza. ;) tongue
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il 6/8/2011, 19:48
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Sto studiando questo aspetto, Giulio. Ma più ascolto il prototipo del finale, più mi domando quanto abbia senso affrontare la complessità e le rotture a livello pratico di uno stabilizzatore shunt. Il finale fa già faville così, secondo me. Va meglio di tutto quanto abbia mai ascoltato finora, e allora cui prodest?

Che alimentazione hai utilizzato?

[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:
Forse solo per l'alimentazione dello stadio valvolare, dove la corrente assorbita è abbastanza bassa, l'impiego di due shunt, uno per canale, posti nelle immediate vicinanze dei relativi stadi, può essere affrontato a cuor leggero. Oltretutto, è proprio nello stadio di ingresso dove gli shunt sono più vantaggiosi per il rapporto S/N.

Giusto, ottima idea. :D
Così si sfrutta un altro vantaggio di avere l'alimentazione e l'ampli sullo stesso PCB. :D

[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:
Riguardo agli stadi di alimentazione "senza controreazione"
[...]

Sì, in effetti non può esistere uno stabilizzatore senza l'utilizzo della controreazione (anche con uno zener ci sarebbe una sorta di feedback).
Quando dicevo di non utilizzare un alimentatiore senza controreazione, intendevo il fatto di non adoperare stabilizzatori integrati dotati di una vera e propria rete di feedback e di stadi comparatori. Giustamente, come fai notare tu, occorrerebbe non utilizzare il termine "alimentazione senza NFB" ma, al limite, "alimentatori utilizzanti modesti quantitativi di NFB" come, appunto, un iseguitore di emettitore.
Ho utilizzato male il termine, hai fatto bene a farmelo notare. :D
In fondo non si può mai fare a meno completamente della controreazione: persino in un partitore di resistenze ce n'è una sorta!

[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:
Nel VHF-2, la mia intenzione sarebbe di avvicinare il più possibile, a livello di layout (quindi fisicamente), gli stabilizzatori ai finali, in modo renderli parte integrante dello stadio, ancora di più di quanto già non avviene nel VHF-1 (è uno dei motivi per cui tale amplificatore suona veloce e dinamico).

Ottimo :D

[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:
In questo preciso momento sto montando un prototipo "totale", cioè con stadio di ingresso e finale completi e collegati tra loro, in modo da fare le prime misure realistiche, ma soprattutto i primi ascolti di ciò che sarà il VHF2 Lightning veloce come la luce. :D 8)

Perfetto.
Può essere anche una buona idea utilizzare per l'alimentazione anodica un'alimentazione shunt, mentre per l'alimentazione dello stadio finale uno stabilizzatore emitter-follower + zener.
Mi pare una soluzione piuttosto elegante e non troppo complicata.

:D
Buona sperimentazione.
Ciao.
Giulio.
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il 6/8/2011, 19:51
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Penso che sia bene coniugare con semplicità ed efficacia l'obiettivo di un ascolto hi-fi con la realizzazione dell'apparecchio che contribuisce a crearlo : lasciamo progettare per stupire chi lo fa professionalmente per i corrispettivi adeguati che già quello che c'è sul fuoco dovrebbe essere - sulla scorta dell'esperienza positiva del VHF1 -più che bastevole a cucinare un'ottima pietanza. ;) tongue

Certamente, :D
ma se si può stupire senza complicare il progetto, perché non farlo? :D


:D
Ciao.
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il 6/8/2011, 20:18
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:[...]
Il finale fa già faville così, secondo me. Va meglio di tutto quanto abbia mai ascoltato finora, e allora cui prodest?
[...]

Così mi incuriosici, non vedo l'ora di ascoltarlo. :D


:D
Ciao.
Giulio.
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il 6/8/2011, 20:20
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:
ma se si può stupire senza complicare il progetto, perché non farlo? :D


:D
Ciao.
Giulio.

Magari fosse,... e invece, solitamente, non è mai così... :|
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il 6/8/2011, 20:23
E infatti spesso non lo è.
Ecco perché bisogna impegnarsi per trovare soluzioni semplici ma nello stesso tempo eleganti. :D


Ciao.
Giulio.
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il 6/8/2011, 20:25
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:E infatti spesso non lo è.
Ecco perché bisogna impegnarsi per trovare soluzioni semplici ma nello stesso tempo eleganti. :D


Ciao.
Giulio.

Sai com'è, Giu', ogni volta che si parla di eleganza subodoro la fregatura... :P ;)
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il 6/8/2011, 23:51
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Sì, in effetti non può esistere uno stabilizzatore senza l'utilizzo della controreazione (anche con uno zener ci sarebbe una sorta di feedback).
Quando dicevo di non utilizzare un alimentatiore senza controreazione, intendevo il fatto di non adoperare stabilizzatori integrati dotati di una vera e propria rete di feedback e di stadi comparatori. Giustamente, come fai notare tu, occorrerebbe non utilizzare il termine "alimentazione senza NFB" ma, al limite, "alimentatori utilizzanti modesti quantitativi di NFB" come, appunto, un iseguitore di emettitore. Ho utilizzato male il termine, hai fatto bene a farmelo notare. :D In fondo non si può mai fare a meno completamente della controreazione: persino in un partitore di resistenze ce n'è una sorta!

Sono davvero contento di leggere questo da te, Giulio! Sei un degno rappresentante del Giardino Elettronico! 8)
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il 6/8/2011, 23:53
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Sai com'è, Giu', ogni volta che si parla di eleganza subodoro la fregatura... :P ;)

Sindrome da audiofilo... :D tongue
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il 7/8/2011, 08:49
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Sono davvero contento di leggere questo da te, Giulio! Sei un degno rappresentante del Giardino Elettronico! 8)

Grazie Alex,
sei troppo buono :oops:...


:D
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il 12/8/2011, 22:26
Lo stadio di alimentazione anodica delle valvole è sotto test, anzi, sotto stress.

Ci sarà uno shunt regulator per valvola, che dissiperà a vuoto, cioè senza carico, all'accensione quando le valvole sono ancora fredde, circa 25 mA.

L'assorbimento di ciascuno stadio valvolare, composto da due triodi, è di circa 11 mA, quindi a regime lo shunt dovrà dissipare circa 15 mA.

L'alimentatore è composto da generatore di corrente + shunt. Questa implementazione consente altissimi valori di reiezione ai disturbi, e un'alta silenziosità. Inoltre, lo shunt isolerà il circuito di ritorno di ciascuna valvola, minimizzando i ritorni di massa e l'impedenza vista da ciascuna valvola sui rail di alimentazione.

A breve, una disamina del circuito elettrico e qualche foto dell'alimentatore sotto test. 8)
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