Peppe, preamplificatore microfonico ibrido

Peppe nasce dalla mia curiosità di sperimentare un segnale audio di origine valvolare su un apparato radio ricetrasmittente (il mio Kenwood TS-140S). Dopo il buon esito nella progettazione e realizzazione di Giacomo, il preamplificatore a stato solido utilizzato fino agli inizi della Primavera 2013 (e, tuttora, perfettamente funzionante), mi sono dedicato all’autocostruzione di Peppe, il quale, dopo un inizio caratterizzato da evidenti e consistenti limiti di funzionamento, mostra una efficienza non inferiore a quella raggiunta da Giacomo.

Stadio preamplificatore

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  Peppe - Stadio preamplificatore
  Schema elettrico (PDF)

Il cuore di Peppe è una valvola ECC83, un doppio triodo amplificatore ad audiofrequenza. All’inizio, fu il consiglio di Salvo IT9FST: utilizzare una ECC82 al posto di questa valvola. L’ECC82 ha un guadagno (mu=19, circa) nettamente inferiore a quello della ECC83 (mu=100), il che lasciava pensare che l’ECC82 fosse più adatta ad amplificare il segnale audio proveniente da un microfono in maniera adeguata a pilotare un RTX con linearità. Dopo diversi tentativi, ho deciso di utilizzare una ECC83, dato che la maggiore amplificazione di questa valvola concede al mio timbro di voce medio-basso una presenza più consistente tra le varie tonalità presenti nella mia modulazione. L’ingresso del preamplificatore è stato pensato per poter essere utilizzato con:

• sorgenti audio indipendenti (come un microfono dinamico o altro tipo di dispositivo);
• sorgenti attive, che ricevono alimentazione elettrica dal preamplificatore – come le capsule ECM. All’interno di Peppe, un diodo zener ZTE2 fornisce una tensione elettrica stabilizzata pari a 2 Vdc ed una corrente pari 1 mAdc, circa, che giungono alla capsula attraverso una resistenza di carico pari a 2200 Ohm, posta tra l’anodo del diodo ed il pin 3 del connettore d’ingresso.

Nel primo caso, è sufficiente utilizzare i pins 1 (ingresso segnale AF) e 4 (massa segnale AF) del connettore d’ingresso di Peppe; nel secondo caso, qualora si voglia utilizzare un microfono ECM, basta realizzare un ponte tra i pins 1 e 3 del connettore d’ingresso, in modo da far giungere l’alimentazione elettrica alla capsula (il ponte può essere fatto anche all’esterno del preamplificatore).

All’interno di Peppe è presente il condensatore C1 che disaccoppia l’alimentazione elettrica diretta alla capsula ECM dal segnale AF sul pin 1 del connettore d’ingresso. C1 ed il potenziometro R1 realizzano una rete RC che costituisce un filtro passa alto di primo ordine, la cui banda passante (-3 dB) inizia a 15.9 Hz, circa.

I due triodi della ECC83 lavorano in configurazione microamp, la stessa configurazione utilizzata per i primi due FETs presenti nello stadio preamplificatore di Giacomo: ciascun triodo è alimentato a 100 Vdc ed opera con polarizzazione di griglia nulla (tensione di griglia = tensione di catodo). La configurazione microamp ha il vantaggio di consentire una elevata amplificazione (in questo caso, circa 100 volte il segnale AF all’ingresso di Peppe) con pochissimi componenti discreti, e mi consentito di lasciare (quasi) invariato lo stadio preamplificatore rispetto ai circuiti utilizzati in precedenza.

Il segnale AF amplificato viene prelevato tra l’anodo del primo triodo ed il catodo del secondo, per essere applicato al gate di un FET tipo BF245B, in configurazione “source follower” per lavorare come una sorgente di audiofrequenza avente bassissima impedenza d’uscita, caratteristica che consente l’impiego di qualunque tipo di cavo per collegare il preamplificatore all’ingresso di un RTX.

L’utilizzo di un componente a stato solido (il FET) accanto ad un componente a vuoto (la valvola) non è una soluzione circuitale da audiofilo. Però, una uscita a bassa impedenza è una necessità che si è dimostrata irrinunciabile, ed io avrei utilizzato una seconda valvola (un secondo triodo). Ma lo spazio disponibile entro lo chassis di Peppe, ed i limiti dello stadio alimentatore, mi hanno consentito di utilizzare un transistor e nulla più. Probabilmente, ciò che rende accettabile questa scelta è il fatto che la valvola ed il FET lavorano (amplificano) allo stesso modo, mentre l’unica sostanziale differenza tra loro è il mezzo utilizzato per il passaggio della corrente elettrica (il vuoto per la valvola, il semiconduttore per il FET).

Il segnale audio viene prelevato dal source di Q1 mediante una seconda rete RC, simile a quella che si trova all’ingresso di Peppe. Tuttavia, la componente R di questa rete RC è costituita dal collegamento in serie tra due resistenze, nel cui punto comune è disponibile una parte del segnale audio generato dal preamplificatore. Da tale punto, l’AF può essere applicata ad un ulteriore stadio preamplificatore/amplificatore per realizzare una uscita monitor che consenta di verificare il corretto funzionamento di Peppe.

La valvola è montata su uno zoccolo schermato, per evitare che possa captare ronzio di alternata o rumore di altro tipo: allo zoccolo è fissato un cilindro di alluminio (con meccanismo di innesto “a baionetta”), che la copre interamente e la protegge da campi elettromagnetici AF/RF che ne potrebbero disturbare il funzionamento. Lo zoccolo schermato della valvola è collegato alla massa elettrica del preamplificatore, ma è isolato dalla scatola metallica che contiene lo stadio preamplificatore e lo stadio alimentatore di Peppe: a sua volta, la scatola è isolata elettricamente da entrambi gli stadi, ed è a contatto con la calza di schermo dei due cavi connessi all’ingresso ed all’uscita di Peppe. Pertanto, la scatola si comporta da punto intermedio per il conduttore di schermatura, che va dalla capsula ECM all’ingresso dell’RTX.

Stadio alimentatore

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  Peppe - Stadio alimentatore
  Schema elettrico (PDF)

Lo stadio alimentatore di Peppe inizia con il trasformatore di rete. I 150Vdc per l’alimentazione elettrica della valvola sono ricavati dai 155Vac di uno dei due secondari del trasformatore, i quali vengono raddrizzati da un ponte di diodi W10M e livellati/filtrati da un condensatore elettrolitico avente capacità pari a 220uF ed isolamento pari a 350V.

I 200Vdc, circa, presenti ai capi dell’elettrolitico attraversano due filtri bassa basso:

• il primo è un filtro RL composto da R1 e L1, avente frequenza di taglio pari a circa 800 kHz, per abbattere eventuali tracce di RF;
• il secondo è un filtro RC composto da R2 e C2, con frequenza di taglio pari a circa 10 Hz, per minimizzare il ripple a 100 Hz prodotto da D1 e C1.

Il tutto si traduce in una ottima silenziosità del preamplificatore, dalla cui uscita non si ascolta alcun ronzio causato da grandezze alternate presenti nella tensione elettrica di alimentazione.

La tensione di filamento è ottenuta dai 10.5Vac disponibili ai capi dell’altro secondario del trasformatore di rete, anch’essi raddrizzati da un ponte di diodi W10M e livellati/filtrati da un condensatore elettrolitico con capacità pari a 4700uF ed isolamento pari a 25V. I 12.6Vdc così ricavati sono applicati tra i pins 4 e 5 della ECC83, mentre il pin 9 della stessa funge da “center tap” (ovvero, è connesso alla massa del circuito di alimentazione anodica).