Alimentiamo il ricevitore rigenerativo a valvole

In uno dei post precenti (link) ho cercato di descrivere la costruzione e le prime prove di un semplice ricevitore a reazione a tre tubi. Durante tutte le prove, il ricevitore è stato sempre alimentato da due alimentatori da banco, uno che erogava circa 680 mA a 6.3 VDC per i filamenti delle valvole, l'altro che erogava circa 5mA a 50 VDC per le tensioni di placca.
Adesso è venuto il momento di costruire, per il ricevitore, un alimentatore tutto suo, che se non altro avrà dimensioni assai più contenute di quelle dei due alimentatori da banco messi insieme!
L'alimentatore sarà in realtà composto da due parti, una dedicata ai filamenti e l'altra alla tensione per l'alimentazione dei circuiti di placca (spesso indicata anche come B+ negli schemi elettrici dei ricevitori a tubi). Entrambi gli alimentatori erogano corrente continua con tensione regolata, per cercare di ridurre al minimo il rumore introdotto dal ricevitore tramite l'alimentazione. Per lo stesso motivo, l'alimentatore alla fine sarà rinchiuso in una piccola scatola metallica e posto - durante l'utilizzo - a debita distanza dai circuiti del ricevitore.

Alimentatore per i filamenti

Per l'alimentazione dei filamenti, ho già fatto alcune prove con un regolatore 7805. Per portare l'uscita del regolatore il più vicino possibile ai 6.3 VDC nominali, ho iniziato collegando in serie sul piedino centrale (che fa da riferimento per la tensione di uscita) una coppia di diodi al silicio di tipo 1N4148. La corrente che scorre nel piedino di ground del regolatore è sufficientemente piccola da consentire l'uso di due diodi di segnale.
Teoricamente la soluzione avrebbe anche funzionato, sopportando anche la corrente di picco nei filamenti al momento della loro accensione a freddo, che nel mio caso supera 1 A. Senonchè, essendo montati in prossimità del regolatore, quando quest'ultimo iniziava a riscaldarsi notevolmente (come effetto della potenza dissipata) anche la curva caratteristica dei diodi cambiava in maniera sostanziale per effetto della temperatura e la caduta di tensione complessiva sulla coppia di 1N4148 si riduceva rapidamente a 400 mV o anche meno.

Quindi, prima lezione: il 7805 dovrà essere montato su un dissipatore di calore adeguato ed i diodi dovranno essere montati il più possibile distanti dal regolatore. Come conseguenza della prima lezione, ho deciso anche di rimpiazzare la coppia di diodi di segnale al silicio, con un più affidabile diodo  Zener, da 3.0V.

Lo schema risultante al momento è questo sotto. Sto aspettando di trovare il tempo per montarlo in una versione di prova, per fare qualche misura diretta di quello che sarà il suo comportamento. Da ricordare - ma questa è una precauzione di carattere generale - di connettere sempre dei condensatori ceramici di bypass da 10-100 nF in parallelo ai diodi rettificatori, per attenuare il rumore creato dalle commutazioni dei diodi dallo stato di non conduzione allo stato di conduzione.

Il trasformatore utilizzato è del tipo incapsulato, con due secondari da 9V (che saranno connessi in parallelo)  per un totale di 16VA.

Alimentatore per la tensione B+

La tensione B+ per il mio ricevitore a reazione è di solo 50VDC e la corrente assorbita si attesta intorno a soli 5 mA. Questo ha molto facilitato la scelta del circuito dell'alimentatore, che è caduta su un semplicissimo regolatore basato su diodo Zener:

Il trasformatore da 12+12 VAC, con i secondari collegati in serie, è seguito da un duplicatore di tensione, nella configurazione detta di Greinacher.

I valori dei condensatori sono stati calcolati con l'aiuto di un foglio di calcolo molto utile e semplice da usare, che ho scaricato da qui: Multiplier Design. I parametri fondamentali da inserire sono il numero di stadi rettificatori (nel mio caso sono due), tensione e corrente di uscita, frequenza di rete in Hz. Con gli altri parametri si può giocare cercando il miglior compromesso anche in base ai componenti (specialmente i condensatori) che si hanno a portata di mano. La costruzione di un prototipo e l'esecuzione di qualche misura dissiperà il resto dei dubbi.

Nel mio caso la tensione d'uscita del moltiplicatore è stimata in 68VDC,  dati dai 24VAC (nominali) in uscita dal trasformatore, che diventano 24 x 1.41 = circa 34VAC di picco, che poi vengono moltiplicati per due ottenendo appunto circa 68VDC.

La corrente da erogare (per i duplicatore) è data dai 5 mA assorbiti dal ricevitore sommati ai 2.5 mA necessari per far funzionare il diodo Zener. Sottraendo i 51VDC nominali all'uscita (ai capi del diodo Zener) dai 68VDC in uscita dal duplicatore, si ottengono 17VDC di caduta sulla resistenza R1, che quindi dovrebbe valere 17 V / 7.5 mA = circa 2200 ohm (potrebbe essere consigliabile inserire un trimmer), con una dissipazione prevista di circa 130 mW.

Naturalmente, nel caso di carico non connesso, tutti i 7.5 mA dovranno poter scorrere nel diodo Zener. Si tratterebbe di una potenza da dissipare pari a circa 390 mW che il diodo (che è da 500 mW) dovrebbe poter reggere con continuità, specialmente se dotato di ampie alette di dissipazione saldate su ciascun reoforo, il più vicino possibile al case di vetro del componente. La situazione dovrebbe essere abbastanza safe anche in caso di un temporaneo aumento della tensione in uscita dal duplicatore (diciamo fino a 71 VDC).

L'altra eventualità è che aumenti invece la corrente richiesta dal ricevitore. Dato che - a parità di tensione ai suoi capi - la corrente nella resistenza non può cambiare, occorrerà che diminuisca quella nel diodo Zener. Anche in questo caso, un moderato aumento (diciamo del 10%) della corrente nel carico non dovrebbe pregiudicare il funzionamento del circuito.

Tutto sommato, comunque, lo schema è talmente semplice che potrà valere senz'altro la pena di provare ed aggiustare dove necessario, fin quando non si raggiungerà un compromesso accettabile.