OTL “Elena” a 15 Watts Stereo OTL

OTL “Elena”
a 15 Watts Stereo OTL
Design: B. Rozenblit* (www.transcendentsound.com)
Built and modified by A.E.Rinaldo (power supplies)
* From his book TUBES and CIRCUITS
OTL: Output Transformer Less (Senza Trasformatore di Uscita - TU -)
Come si evince dalla denominazione, questi amplificatori valvolari, non fanno uso del trasformatore di uscita.
Lo scopo del trasformatore di uscita in un amplificatore a valvole termoioniche è quello di adattare l’elevata impedenza di uscita della valvola di potenza
(dell’ordine del kiloOhm) a quella, bassissima, dell’altoparlante ( 4 –16 Ohm)
Gli amplificatori OTL quindi, per potersi accoppiare direttamente ad un altoparlante dovranno impiegare delle circuitazioni particolari per portare l’impedenza della valvola prossima (addirittura più bassa) al valore dell’impedenza di un altoparlante.
Per ottenere questo risultato, un primo approccio consiste nel porre più tubi in parallelo (triodi per la loro ridotta impedenza di uscita), con un secondo
intervento si ricorre all’uso intensivo della reazione negativa (feedback) ed infine il terzo intervento consiste nell’utilizzare dei circuiti particolari come il
push pull serie. Attorno a tutto questo occorre progettare una alimentazione adeguata.
Lo schema di principio e riportato in fig 1. Nell’esempio, le quattro coppie di valvole che costituiscono lo stadio finale di potenza sono tra loro in parallelo e, ogni quartetto, è pilotato da un segnale in controfase. Più sono le valvole in parallelo e più bassa sarà l’impedenza complessiva del circuito a parità
di altre condizioni.
L’altoparlante è collegato direttamente tra i catodi del quartetto superiore / le placche di quello inferiore, e la massa. Considerando il tipo di alimentazione, (+ BB e –BB) e con polarizzazioni opportune delle griglie controllo, in quel punto il potenziale di riposo sarà pari a zero sopra il quale si sovrapporrà
la tensione del segnale.
La tensione alle griglie controllo sarà fissata ad un valore tale al fine
di garantire una opportuna polarizzazione (classe AB).
FIG. 1
La scelta delle valvole dovrà tener conto della necessità di erogare
+B
+ BB
parecchia corrente, quanto serve per muovere la bobina mobile di un
altoparlante con sufficiente energia.
Il Suono di questa mia realizzazione: con l’eliminazione del TU il
suono acquista purezza specie agli estremi della banda audio dove il
trasformatore di uscita esibisce i suoi limiti. La larghezza di banda
raggiunge facilmente valori da 10 Hz ad oltre 50 kHz con relativa
facilità. La riproduzione sonora risulta estremamente fedele e difficilmente raggiungibile con altre tipi di tecnologie.
feed back
- BB
-B
- Vg1
- Vg2
NOTA
In questo sito non viene pubblicato lo schema originale ma soltanto la mia costruzione e le modifiche all’alimentazione, in quanto protetto da “Copyrights”
di B. Rozenblit al quale ci si dovrà rivolgere per ulteriori informazioni.
–www.transcendentsound.comNOTE:
OTL schematic is protected by B. Rozenblit copyrights, therefore it cannot be
published here. If interested, please refer to his company for additional informations. –www.transcendentsound.com-
OTL: Output Transformer Less power amplifier
As stated by its denomination these amplifiers do not make use of an output transformer.
The purpose of an output transformer, on a vacuum tube power amplifier, is to adapt the high impedance of the power tube (in the order of kOhm) with the
very low impedance of a loudspeaker (generally 4 –16 Ohm).
An OTL amplifier, therefore, in order to feed a low impedance speaker, must include in its design, specific circuit to bring its output impedance to a value, at
least, 10 times less than speaker impedance itself.
To reach this objective the first approach would be to parallel several tubes, secondly the circuit would have to make use a massive feed-back and, thirdly, a
serial push pull circuit should be employed.
The schematic of Fig. 1 shows its principle. In this example four tubes are connected in parallel; each quartet is driven by an out-of-phase signal.
More tubes in parallel will lower the overall output impedance but will increase the power requirements.
The speaker is directly connected between the cathode of the upper quartet with the plate of the lower quartet. As long as the power applied to this circuit is
symmetrical (+ bb -bb), and the tubes are properly biased, the dc voltage at the speaker point is zero.
FIG. 1
+B
+ BB
The control grid voltage of the output tubes must have a negative value,
with respect to the cathode, to make the circuit work in a class AB1. This
becomes a requirement to be able to reach a reasonable amount of power.
Tubes must therefore be capable of providing a lot of current in order to
feed the speaker with the required energy.
a
feed back
- BB
-B
- Vg1
- Vg2
The sound of my construction:
By taking the output transformer out of the way, which is known to have
poor performance at the lower and upper frequency range, we will get all
the advantage of the silky tubes sound, a wide frequency spectrum that,
from 10 Hz reaches easily 50 kHz and beyond; a pure, clean sound unmatched by any other amplifier technology. A really good and relatively
economic piece of hardware designed by Bruce Rozenblit.
NOTE:
OTL schematic is protected by B. Rozenblit copyrights, therefore it cannot be published here. If interested, please refer to his company for additional informations. –
www.transcendentsound.com-
(1)
+ BB
filamenti
MJE340
(3)
+ B Sx
220 4W
220
+B Dx
1.2k
1.2k
47µ
47µ
20k
20k
1µ
MJE350
12k
1.2k
1.2k
MJE340
22k
22k
0,22µ
47µ
- Vg1
- Vg1
T5
1N4007
- B Dx
220
1N4007
(3) Impedenza tipo
22-30-240.09
50 mH/3A 1 Ohm
0,22µ
47µ
0,22µ
0,22µ
47µ
68k 2W
PCB 2
Pre/driver reg.
and bias voltage
60V
MJE350
2 x 60V 1W
68k 2W
10µ
68k 2W
Z2 0,50mH
(2) Trasformatore
toroidale F.lli Onori
p/n TS 000543
1N4007
T3
1N4007
1N4007
T2
68k 2W
2200 µf 250V
2200 µf x 2 200V
60 V
1000 µf 250V
1000 µf 250V
260 V CT
2200 µf 250V
2200 µf x 2 200V
1N4007
Z1 0,50mH
(2)
1N4007
T1
2 x 60V 1W
PCB 2
HT and Bias voltage
FERRI
(1) trasf ormatore
toroidale F.lli Onori
p/n TS 0000542
MJE340
1N4007
T4
220 4W
1N4007
T6
1N4007
- B Sx
MJE350
2,2k
220 Vac
5,6k
- BB
1 µf 100 V
Z50
100 µf 160V
10 µf 350V
10k
22k
10k
- Vg2
- Vg2
OTL pre - driver regulators &
Bias voltages
A.E. Rinaldo
Vista superiore della mia costruzione. I quattro zoccoli non utilizzati fanno parte di un esperimento iniziale con il quale volevo utilizzare 12 pentodi tipo 6JM6 ( 6 per canale) in quanto
disponevo di una certa quantità. L’esperimento fallì perchè il circuito oscillava a causa della lunghezza dei fili che raggiungevano le placche poste sul cappuccio della valvola.
Con 8 valvole andava bene ma non aveva sufficiente potenza. Ho ripreso quindi il progetto originale lasciando i quattro zoccoli inutilizzati a disposizione per ancorare componenti.
OTL top view. The extra four tube sockets are unused. The initial attempt was to use 12 x 6JM6 duodecar (12 pins) type beam power tubes ( I had several of them) The experiment
worked ok with 8 tubes but I could not get enough output power. With 12 tubes the amp would oscillate due to the length of the cables needed to connect the plates at their top cups.
Finally I decided to switch back to the original design by leaving the additional sockets (changed from duodecar 12 pins to octal type) to support wiring and components placement.
Vista inferiore del cablaggio. I circuiti stampati cono auto-costruiti con la classica tecnica del bromografo. Nella parte superiore l’alimentazione anodica dei tubi finali
e sotto la scheda regolatrice per le tensioni anodiche del pre e del driver.
Bottom view of all wiring. The PCB’s are hand made and contain (top) the power tube plate voltage P.S. while the bottom one includes all regulators for the preamplifier and drivers cincuit.
Upper bank
Lower bank
Lower bank
5
4
Upper bank
Power tube
3
6
- Vg2
- Vg2
2
7
1
8
TB
Z1
12 Vac upper (1)
-V
60
NC
60
NC
CT
CT
135
135
12 Vac lower (2)
HT and -Bias Power supplies
F4 12 Vac splitter
F3 12 Vac driver
-V
GND
(3)
(4)
+V
Z2
+V
- Vg1
Blk
Blk
- Vg1
+B
+A
-120R
-120L
GND
GND
+120R
+120L
OUT R
-B
OUT L
-B
+/- 120 Vdc REGULATOR and + Bias
Power supplies
Z2
+B
+B
Z1
sig gnd
pw gnd
GND
Note: 1) ref. to round
2) ref. to - 170 Vdc
3) ref to - 120 V dc 4)ref. to gnd
-V
GND
GND
+V
2,5
6,0
3,5
2,5
6,0
4,0
3,5
7,5
3,5
18.0
2.5
2.75
2.75
5,5
2.75
2,75
6.0
3.0
15.0
close-up view of power tubes
Overall distortion (TDH) less than –40 db (1%)
Distortion 100 Hz 1 W
2^ harmonic -46 db
3^ harmonic -59 db
4^ harmonic -72 db
Distortion 100 Hz 5 W
2^ harmonic
3^ harmonic
4^ harmonic
5^ harmonic
-40 db
-45 db
-55 db
-70 db
Distortion 1 kHz 1 W
Distortion 1 kHz 5 W
2^ harmonic -47 db
3^ harmonic -62 db
4^ harmonic -70 db
2^ harmonic
3^ harmonic
4^ harmonic
5^ harmonic
-41 db
-45 db
-55 db
-71 db
Distortion 10 kHz 1 W
2^ harmonic -46 db
3^ harmonic -65 db
4^ harmonic -70 db
Distortion 10 kHz 5 W
2^ harmonic -40 db
3^ harmonic -51 db
4^ harmonic -60 db
Square
wave
20 Hz
Square
wave
200 Hz
Frequency response flat from 20 Hz to
beyond 50 kHz
Square
wave
2 kHz
Square
wave
20 kHz