HDAC: schema elettrico

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HDAC: schema elettrico

Messaggio Da bandAlex il 28/5/2017, 23:09



Nei prossimi post analizzeremo lo schema elettrico.


Ultima modifica di bandAlex il 10/6/2017, 00:28, modificato 1 volta
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Re: HDAC: schema elettrico

Messaggio Da bandAlex il 5/6/2017, 01:35

NOTA: per vedere lo schema in alta risoluzione, è sufficiente cliccare su "vederla alla sua dimensione originale" e poi cliccare con il tasto destro del mouse sull'immagine che compare e cliccare su "salva immagine con nome".

Schema aggiornato con i riferimenti corretti alla partlist.
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Re: HDAC: schema elettrico

Messaggio Da bandAlex il 10/6/2017, 00:29

Aggiornato lo schema con il nuovo circuito di muting e altri piccoli aggiustamenti.
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Stadio I/V

Messaggio Da bandAlex il 10/6/2017, 08:58

Questo qui è lo stadio di conversione I/V:



Il collegamento indicato con ---> AOL è il segnale proveniente dal TDA1541, la cui uscita come sappiamo è in corrente.

Quindi lo stadio analogico di uscita dell'HDAC (qui è mostrato solo il canale sinistro) è un convertitore corrente/tensione (I/V) che assolve il delicato compito di trasformare le variazioni di corrente rappresentanti il segnale musicale in corrispondenti variazioni in tensione. Non solo, deve anche amplificare e deve interfacciarsi con l'esterno senza problemi, ovvero mostrare una bassa impedenza alla sua uscita.

Il segnale AOL incontra subito la resistenza R26, che facilmente potrebbe essere scambiata per una R di conversione I/V passiva. Ma in questo caso, pur essendo R26 di basso valore - 47 ohm - è comunque troppo alta per assolvere a tale compito: il punto di giunzione tra R28 e R26 è infatti un punto di massa virtuale, a impedenza (teorica) zero. In pratica, in tale punto l'impedenza reale è di qualche milliohm al massimo, e quindi una resistenza da 47 ohm in parallelo è come se non ci fosse.

I motivi della presenza di R26 sono due: il primo è quello di imporre un limite massimo all'impedenza di quella linea, il controllo della quale altrimenti sarebbe affidato solo al feedback negativo; il secondo è quello di impostare un guadagno preciso relativo all'ingresso non invertente necessario alla rete di compensazione composta da R31/C51 (per recuperare energia alle alte frequenze e compensare la perdita legata al fatto di essere un dac NOS).

Relativamente al primo motivo, è di solito trascurato il fatto che l'impedenza vista al piedino invertente di un operazionale usato come I/V non è lineare, ma tende ad aumentare con la frequenza. Questo comportamento (di tipo induttivo) è legato alla NFB che cala all'aumentare della frequenza, e ciò è molto importante in uno stadio I/V in quanto gli impulsi provenienti dal dac si estendono in frequenza fino a qualche megahertz. Il contenuto energetico ad alta frequenza può essere un problema se non viene in qualche modo mitigato, ed R26 è lì anche per questo.

I test di ascolto fatti senza e con R26 hanno evidenziato una resa migliore in presenza di tale resistenza, e il valore di 47 ohm si è dimostrato quello più adatto ad essere utilizzato: un valore più basso comincia ad influire sul gain, un valore più alto diventa del tutto inutile.

La resistenza R28 in serie all'ingresso invertente di AF-C02 è del tutto ininfluente ai fini del funzionamento del circuito, ma serve ad isolare l'ingresso dalle capacità parassite e, nella precedente versione dello stadio, a rendere compatibile il circuito anche con opamp di tipo current-feedback.

R30 è la resistenza di feedback, con il valore che serve ad ottenere un'uscita da 2V RMS.

Per capire il ruolo di R31, C51 e R24 è necessario introdurre l'altro obiettivo di questo stadio, quello di recuperare energia alle alte frequenze in modo da compensare la perdita dovuta all'assenza del filtro di ricostruzione (passa basso, digitale o analogico). In sostanza, quello che serviva era un filtro passa alto che esaltasse - con precisione chirurgica - il segnale audio al di sopra di una certa frequenza, più o meno dai 5 KHz in su.

Per ottenere tale obiettivo si poteva facilmente aggiungere uno stadio ulteriore - un altro operazionale - sul percorso del segnale, composto dal filtro. Tale soluzione però avrebbe intaccato la semplicità del circuito e vanificato l'utilizzo dell'AF-C02, che come sappiamo è un folded cascode a singolo stadio, e quindi l'ho scartata subito.

La soluzione adottata è quella di sfruttare l'ingresso non invertente dell'operazionale, ingresso che normalmente in uno stadio I/V non viene mai utilizzato. In pratica, il segnale in uscita dall'AF-C02 viene riportato all'ingresso tramite la rete R31/C51, ovvero un filtro RC del primo ordine. Trattandosi dell'ingresso non invertente, è chiaro che siamo in presenza di un feedback positivo la cui entità aumenterà con la frequenza in accordo alla reattanza presentata da C51.

I componenti coinvolti in questa delicata operazione sono come già detto R31, C51 e poi R30, R24 e R26. Come vedete l'apporto di ogni singolo componente è legato all'altro in maniera piuttosto stretta. R30 insieme a R26 imposta il gain massimo del filtro (ecco perchè serve R26), mentre R31 e R24 formano un partitore che serve ad attenuare adeguatamente il segnale che rientra all'ingresso. Variando R24 in pratica si varia l'entità dell'intervento del filtro, mentre variando R31 o C51 si modifica la frequenza di taglio.

Questi componenti sono indicati sulla part list con tolleranza allo 0.1%, mentre il condensatore C51 è all'1%.

R36 e R37, insieme a C55 e C58 disaccoppiano in maniera molto forte l'AF-C02 dall'alimentazione, e nello stesso tempo abbassano il voltaggio visto dall'operazionale portandolo a circa 12V per ramo. In questo modo le temperature saranno più basse a tutto vantaggio della stabilità termica.

Il segnale in uscita passa attraverso C57, che serve ad evitare che eventuale componente continua arrivi alle prese RCA. Ricordo che i brani digitali posso contenere al loro interno della continua che, se non bloccata, può creare problemi a determinati amplificatori che fossero a loro volta accoppiati in continua con la sorgente.

A riguardo di C57, un poliestere di WIMA, vi consiglio di non sostituirlo con altri di tipologie più esotiche, in quanto è uno dei rari condensatori ad essere praticamente trasparente all'ascolto. Ha vinto contro alcuni polipropilene di marchi blasonati (Panasonic, in primis) e io addirittura lo preferisco al collegamento diretto senza condensatore.

Il rele' non è in serie al segnale, ma cortocircuita l'uscita quando non è eccitato. Per ascoltare qualcosa dal dac è necessario che sia presente uno stato logico attivo proveniente dal circuito di muting, cosa di cui parleremo nei prossimi post.
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Re: HDAC: schema elettrico

Messaggio Da cotton il 12/6/2017, 21:54

Alex, ma il dac dà indicazione, attraverso dei led sul frontale ad esempio, di quale frequenza del segnale stà riproducendo?(44.1, 48, 88, 96KHz)
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Re: HDAC: schema elettrico

Messaggio Da bandAlex il 12/6/2017, 22:44

[Devi essere iscritto e connesso per vedere questo link] ha scritto:Alex, ma il dac dà indicazione, attraverso dei led sul frontale ad esempio, di quale frequenza del segnale stà riproducendo?(44.1, 48, 88, 96KHz)

Sarà la scheda del ricevitore (USB o SPDIF) a indicare la fs, i led andranno collegati a tale scheda.
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Muting

Messaggio Da bandAlex il 13/6/2017, 16:03

Muting
Come già scritto, era molto importante implementare un circuito di muting per questo specifico dac, in quanto il TDA1541 di per se' non ha alcuna forma di protezione inclusa nel chip, e oltretutto può produrre un segnale fortemente distorto o un forte rumore se in ingresso la frequenza del BCK è superiore al limite dei 6.1 MHz.

Non è un caso che tutti i CD player e i dac prodotti negli anni '80 e '90 con il TDA1541 avessero un circuito di muting, di solito implementato tramite dei bjt a mo' di interruttori in parallelo all'uscita.

Nel caso dei lettori in questione il circuito era abbastanza semplice in quanto si sfruttava un apposito segnale prodotto dal chip di decodifica il quale indicava se si era in play e se c'era un segnale valido da riprodurre.

Nella totalità dei dac DIY presenti in rete e utilizzanti il TDA1541, invece tale aspetto è bellamente trascurato. Lascio a voi le considerazioni in merito, ma a me sembra evidente che soprattutto con le cuffie non c'è da scherzare affatto.

Questo è il circuito di muting:



In realtà, quello qui sopra non è solo un muting, per fortuna. IC6 ad esempio è lì soprattutto per il DEM reclocking, ed ora viene sfruttato anche per il muting; il circuito all'estrema destra composto da T7, RL1 e poco altro, assolve anche al compito di anti-bump, ritardando l'intervento del rele' di circa 1 secondo dall'accensione. A riposo, il rele' cortocircuita l'uscita, e solo se viene eccitato da T7 il segnale è libero di raggiungere le RCA.

Per entrare in conduzione T7 ha bisogno che nella sua base scorra una piccola corrente, e questo è ottenuto per mezzo di R46 che collega la base al positivo di alimentazione. Per questo però è necessario che il condensatore C63 si carichi, e il tempo è determinato dalla costante RC.

Il circuito anti-bump funzionerebbe come indicato sopra, se non fosse per la presenza di D26 e R35. Come si vede dallo schema, la giunzione tra D26 e R35 è collegata all'uscita di IC7, il piedino 3 indicato con Q. Tale uscita può assumere due stati: 0, ovvero zero volt, oppure 1 ovvero circa 5 volt.

Supponiamo che l'uscita Q sia a 0. In tal caso, durante la carica di C63 e appena la tensione ai capi di esso supera 0.3 volt, D26 entra in conduzione, cortocircuitando il condensatore stesso e impedendogli di caricarsi. Ma soprattutto impedendo che la base di T7 raggiunga la soglia di 1.2 volt. E' quindi chiaro che lo stato logico 0 di IC7 impedirà l'azionamento del rele'.

Se invece l'uscita Q è a 1, D26 risulta polarizzato inversamente e si comporta come un interruttore aperto, e quindi il condensatore C63 potrà caricarsi e dopo circa 1 secondo il rele' scatterà.

Bene, abbiamo chiarito come funziona la metà destra del circuito. Ora dobbiamo analizzare la metà sinistra.  grande sorriso

A sinistra, le cose sono un po' più complicate (come al solito).

Partiamo da IC6, che è un contatore a 12 stadi, il cui utilizzo più frequente è come divisore di frequenza. E anche nell'HDAC è utilizzato proprio per dividere la frequenza del BCK, in particolare per 32 (per ottenere il DEM reclocking) e per 4096 (per il muting).

Sul piedino 10 di tale integrato entra il BCK, che può assumere le seguenti frequenze:

2.8 MHz (44.1 KHz fs)
3.1 MHz (48 KHz fs)
5.6 MHz (88 KHz fs)
6.1 MHz (96 KHz fs)

Quindi, sull'uscita Q11 possiamo avere una frequenza compresa tra 689 e 1500 Hz, a seconda della frequenza di campionamento. Il nostro obiettivo è fare in modo che per frequenze superiori a 1500 Hz il circuito blocchi l'uscita.

Serve quindi una soglia legata alla frequenza, e questa soglia può essere implementa per mezzo di una cella RC e la giunzione BE di un bjt.

In pratica, ai capi del condensatore C50 avremo una serie di impulsi la cui ampiezza sarà inversamente proporzionale alla frequenza. Se la frequenza è inferiore o uguale a 1500 Hz, allora l'ampiezza sarà superiore alla soglia di 0.6 volt e il transistor T8 trasferirà sul suo collettore tali impulsi con fase invertita. Se invece la frequenza è superiore a 1500 Hz, allora T8 rimarrà interdetto, e il suo collettore rimarrà agganciato ai 5 volt di alimentazione.

Gli impulsi negativi sul collettore di T8 sono qui visibili sull'oscilloscopio:



L'integrato NE555 serve da monostabile, ovvero per ciascun impulso al suo ingresso (di larghezza indeterminata) ne restituisce uno di durata ben precisa stabilita dalla costante di tempo imposta da R55 e C54. Gli impulsi successivi al primo mantengono il monostabile attivo, che quindi non varierà il proprio stato fino a che il treno di impulsi all'ingresso non si interrompe oppure viene a mancare qualche impulso. Il che corrisponde esattamente a ciò che serve a noi: nessun segnale di BCK oppure un BCK superiore a 6.1 MHz porta l'uscita Q di IC7 a zero, disattivando il rele'.
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