Una nuova avventura (2)

No, l'uscita pre-out viene presa direttamente dai finali, con l'interposizione di una resistenza da 47 ohm. Sempre dai finali è derivata la prima uscita cuffia, con l'interposizione di una resistenza da 10 ohm, e poi l'altra uscita cuffia che sta dopo il rele' di selezione dell'impedenza, quindi con una R da 110 ohm oppure direttamente.

La resistenza da 10 ohm però può essere eliminata, e sostituita con un ponticello, per chi preferisce avere l'impedenza più bassa possibile sull'uscita cuffia.

Non posso che aggiungere anche i miei complimenti!! [Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]

Quando puoi Alex potresti postare anche gli schemi elettrici aggiornati per piacere? Ho intenzione di farmi un bel 'quadernetto' di appunti sul Lightning a futura memoria, con schemi, immagini e spiegazioni e quant'altro.

Grazie a tutti voi...

Gli schemi saranno pubblicati a breve, insieme alle part-list.

Ecco il nostro eroe:

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Guardate la curva di impedenza di questo diodo:

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Nel tratto da 1 a quasi 100 mA è praticamente verticale! Ciò significa un'impedenza dinamica bassissima, l'ideale per stare sotto al catodo di un triodo!

E la tensione è di 1.3 Volt, confermata dalle misure che ho fatto con gli strumenti.

I semiconduttori della Vishay (in particolare diodi e LED) sono i migliori in assoluto, con una costanza delle caratteristiche tra un esemplare e l'altro davvero notevoli.

Chissà se chi lo ha progettato avrebbe mai pensato che venisse usato in questo modo...

Eh, penso proprio di no!

Un lavoro eccezionale !
BRAVO !!!

Ciao Alex, ho visto che nello schema definitivo della preamp board hai portato C3 (e C7) da 470n a 10n. In efffetti, se non ricordo male avevi calcolato che sarebbe stato sufficiente da 6n, ma avevi preferito abbondare. E' un bel salto, puoi spiegarci a cosa è dovuto il ridimensionamento?

Quella del valore di C3 e C7 è una storia che parte da lontano. Brevemente, riassumo i punti principali.

Il valore minimo di C3 si calcola sulla base della frequenza di taglio voluta e dell'impedenza di ingresso del cathode follower, la quale è determinata dal valore della resistenza di griglia (R6), che in genere ha un capo collegato a massa. Nel nostro caso però R6 è "bootstrappata", cioè su entrambi i suoi capi vede praticamente lo stesso segnale. Per polarizzare correttamente la griglia, R6 infatti ha un capo collegato all'uscita del cathode follower: se il guadagno di tale stadio fosse esattamente uguale a 1, allora l'impedenza di ingresso sarebbe infinita perchè su R6 non circolerebbe corrente. In realtà, il guadagno di un cathode follower è di circa 0.96/0.97, e quindi nel peggiore dei casi in R6 scorre una corrente che è solo lo 0.04% di quella che scorrerebbe se R6 fosse collegata a massa. Quindi abbiamo 100K / 0.04 = 25 Mohm circa, che è un valore di impedenza molto, molto elevato.

Calcolando C3 per una frequenza di taglio di 1 Hz su un'impedenza di 25 Mohm, esce fuori un valore di circa 6 nF.

L'idea iniziale era quella di usare un comune poliestere al posto di un più costoso e ingombrante polipropilene, ma per usare un poliestere ed evitare nel contempo le sue intrinseche non linearità è fondamentale che ai capi di tale condensatore non si generi alcuna variazione dovuta al segnale audio, e per essere completamente certo di questo ho sovradimensionato tale condensatore, da cui il valore di 470 nF. Ma oltre a questo c'è anche da considerare un'altra cosa: quello dei 25 Mohm è un dato del tutto teorico, in quanto se per qualunque motivo il guadagno del cathode follower fosse più basso del dovuto (ad esempio per via del carico collegato alla sua uscita) l'impedenza di ingresso diminuirebbe di conseguenza, facendo spostare più in alto la frequenza di taglio.

Con l'evolversi del progetto si sono definiti alcuni punti importanti, come ad esempio l'impedenza di ingresso dello stadio finale di potenza, che è passata da un valore di circa 40 Kohm ad un più notevole 400 Kohm, ciò significando la quasi completa ininfluenza del finale sullo stadio di uscita del preamplificatore.

Nel corso di questi ultimi due mesi il valore di C3 nei vari prototipi è costantemente diminuito, passando da 470 a 100 e poi a 68 nF, optando ovviamente per il dielettrico in polipropilene. Gli ultimi test da me effettuati, sia alle misure che all'ascolto, confermano i dati teorici, per cui anche il valore di 10 nF scelto come valore finale è sicuramente sovradimensionato (di quasi il doppio). Poichè ci sono soltanto vantaggi ad usare un valore più piccolo (di costo, di spazio, e di qualità visto che con un valore basso si può scegliere il miglior condensatore sulla piazza), mi è sembrato giusto adottare tale valore.

Alla luce di questo, ci sono alcuni componenti del progetti sui quali è giusto "investire" in qualità a costo di spendere qualcosina di più? Se si, riusciresti ad evidenziarli in rosso nel post con la part list?

Mi sembra di vedere le vostre facce preoccupate per il valore così basso di C3 e C7...

In realtà questa cosa dovrebbe rassicurarvi, in quanto per il buon comportamento dello stadio a catodo comune (cioè del primo triodo, quello che amplifica) è fondamentale che lo stadio seguente abbia la più alta impedenza possibile. E il fatto che si possa utilizzare un valore così basso per C3 e C7 è la prova che le cose stanno realmente così.

Ci troviamo di fronte ad una situazione che raramente si riscontra nelle altre realizzazioni, quella di avere un µ-follower che lavora nella condizione migliore che sia possibile. Infatti sarebbe inutile mettere un carico attivo sull'anodo del triodo (nel nostro caso T1 e T3) se poi l'impedenza dello stadio seguente non fosse elevata abbastanza da fargli mantenere la sua eccellente linearità. Anzi, proprio perchè c'è un carico attivo, l'impedenza sull'anodo di V1A è data esclusivamente dall'impedenza interna del triodo, un valore non propriamente basso, anche se noi abbiamo cercato di tenerlo il più basso possibile adottando, al posto della classica resistenza di catodo, un diodo al silicio (o due in serie, a seconda della valvola utilizzata).

Quindi questo spiega la ragion d'essere del secondo stadio, il cathode-follower. Il cathode-follower sta lì soprattutto perchè deve far funzionare bene lo stadio precedente: in effetti, vista l'alta impedenza di ingresso dello stadio finale, si sarebbe pure potuti uscire direttamente dall'anodo di V1A, risparmiando un triodo e abbreviando il percorso del segnale. Ma come voi sapete, non sempre ciò che è più semplice è pure migliore, e infatti in tal caso, eliminando V2 avremmo dovuto accettare un leggero scadimento relativamente alla linearità, e probabilmente anche al rapporto S/N.

Nella part-list di questo progetto non esistono componenti "critici" relativamente alla qualità (a parte le valvole stesse, ovviamente). Piuttosto, esistono componenti che per garantire un buon funzionamento devono essere esattamente quelli indicati, pena lo scadimento delle caratteristiche elettriche o risultati non prevedibili.

Ad esempio, i diodi LED a infrarossi devono essere quelli, non si può cambiare il modello ne' la marca, a meno di non trovare altri LED che con 3 mA sviluppino una Vf di esattamente 1.3 Volt.

I transistor T1, T2, T3 e T4, nella malaugurata ipotesi che diventino obsoleti (lunga vita a Toshiba) potranno essere sostituiti solo con equivalenti dalla massima Vce di almeno 120 Volt mantenendo però un hFe di almeno 400. Non è cosa facile. Tra l'altro proprio il 2SC2240BL sembrerebbe essere uscito dalle grazie di Distrelec e quindi nella part list ho messo il codice di RS (che dice che saranno disponibili a breve: speriamo).

Mi sembra di vedere le vostre facce preoccupate per il valore così basso di C3 e C7... [Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]

Ma no, che cosa vai a pensare... [Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]

Ciao Alex,
il recente aumento della corrente di polarizzazione dei finali da 110 a 180 mA ne fa ovviamente aumentare la dissipazione per cui occorre il "fondo dissipante", ma a livello sonico quanto cambia? Si tratta di sfumature o c'è qualcosa di più? Per caso hai anche effettuato nuove misure con questa configurazione? Penso che sarebbe interessante compiere una eventuale comparazione con i risultati precedenti.
La domanda è onestamente interessata, perchè Distrelec mi ha appena inviato tutti e 16 i dissipatori originali (intendo i Fisher SK126) e quindi secondo te vale la pena lasciarli nel cassetto e usare il fondo dissipante aumentando il bias? [Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]

Grazie.

PS: non so se sto postando nel thread più giusto... ormai ce ne sono diversi (per fortuna, vuol dire che c'è interesse direi). Nel caso spostate pure, ciao.

Allora, cercherò di essere il più chiaro possibile. Se pensavo che una corrente superiore portasse vantaggi enormi all'ascolto, sarei partito subito con una corrente di almeno 300 mA, e poi avrei cercato di risolvere i problemi di tipo termico.

In realtà, già 100 mA sono una corrente di riposo molto elevata, e infatti il calore generato anche con tale corrente è piuttosto consistente. Quella scelta per il Lightning con i dissipatori è di 110 mA. Tale corrente garantisce già che si possa pilotare qualunque tipo di cuffia, anche a bassa impedenza, anche quelle con efficienza inferiore alla media.

Quindi, chi ha già ricevuto i dissipatori non ha alcun motivo per non utilizzarli: la scelta di usare il pannello di fondo è stata dettata dalla ricerca di un'alternativa quando gli SK126 si sono dimostrati difficili da reperire. Solo dopo, vista l'efficienza del pannello, si è pensato di approfittarne per aumentare la corrente di riposo. Quindi direi di ragionare in questo modo:

- chi ha già gli SK126 utilizzi quelli senza farsi ulteriori problemi;

- chi non ha gli SK126 può decidere ancora di utilizzare al loro posto il pannello di fondo (che però complica la costruzione), oppure aspettare Distrelec;

- chi preferisce incondizionatamente il pannello di fondo, a prescindere dai dissipatori, allora può giocarsi la carta dell'aumento della corrente, che ovviamente rimane comunque una scelta: non è necessario aumentare nulla, a meno che non si abbia una cuffia particolarmente difficile (come un'ortodinamica ad esempio - ma non la LCD2 che non è affatto difficile da pilotare) a bassa impedenza.

Dal punto di vista sonoro le differenze sono abbastanza lievi, e in mezzo si pone il gusto e la percezione di chi ha fatto il confronto (cioè solo io, al momento). Non mi sembra un valido motivo per abbandonare i dissipatori, soprattutto non è un buon motivo per fidarsi di uno come me, che non ha nemmeno un'elettrostatica in casa.

Il vantaggio dell'utilizzo del pannello di fondo come dissipatore, a parte l'efficienza nella dissipazione, è quello dello spazio in altezza: l'eliminazione dei dissipatori toglie di mezzo quasi 13 mm di spessore della scheda, e questo permette di usare componenti più alti (nella fattispecie, quei condensatori C1 e C2 che altrimenti bisogna trovare nell'altezza di 20 mm, piuttosto rari).

Alex, questa conferma ha il sapore della migliore leccornia. Complimenti, è stata una notizia inaspettata anche per me! [Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]

Carlo&Co ha scritto:Alex, questa conferma ha il sapore della migliore leccornia. Complimenti, è stata una notizia inaspettata anche per me! [Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]

Grazie Carlo, mi limito solo a sfruttare i vantaggi consentiti dal secondo principio della termodinamica...

Ok. grazie Alex. [Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]

Il cabinet, una scelta coraggiosa

Possiamo vantarci di avere un amplificatore che è uno dei pochi (forse l'unico) ibrido a prevedere un cabinet di tipo slim, alto solo 4 cm. Ovviamente si può utilizzare qualunque tipo di cabinet, purchè abbia spazio sufficiente a contenere l'elettronica e le parti elettromeccaniche, ma l'idea di utilizzare uno slim ha solleticato fin dall'inizio la mia propensione per le sfide difficili. Il fatto di riuscire ad ottenere un amplificatore quasi unico nel suo genere (sottile, con le valvole quasi nascoste) mi ha spinto ad andare avanti, ed ora finalmente comincio a godermi la soddisfazione per un progetto nato quasi due anni fa, praticamente quando è nato questo forum.

Ma un cabinet così basso deve sopperire alla mancanza di spazio verticale con altrettanto spazio orizzontale. E quindi le dimensioni sono piuttosto importanti: 41 x 35 cm di dimensione interna, uno spazio abbondante che serve sostanzialmente a tenere distanti le valvole dal trasformatore di alimentazione. Per dare maggior senso a un cabinet di questo tipo, all'inizio del progetto si decise di associare all'utilizzo per cuffia la funzione di preamplificatore, con la selezione degli ingressi e relativa uscita pre-out. In questo modo si digerisce meglio (forse) l'ingombro notevole, in quanto l'ampli riveste un ruolo importante per tutto l'impianto audio.

La filosofia era quella di un amplificatore per cuffia senza compromessi, con un contenuto tecnologico che pochi potessero vantare (niente controreazione totale, alimentazione shunt in tutti gli stadi audio) e che contemporaneamente facesse anche da preamplificatore. Un preamplificatore un po' minimale in realtà visto che ha solo 3 ingressi, niente stadio phono e niente controlli di tono.

Ma perchè parlo di scelta coraggiosa? Perchè un cabinet interamente in alluminio, all'interno del quale troneggia un enorme toroidale di alimentazione, è il modo migliore per ficcarsi nei guai. Un progetto con le schede collegate tra loro e buttate su un tavolino all'aperto può essere silenziosissimo, ma una volta messo dentro un cabinet di metallo può trasformarsi nell'incubo peggiore che un autocostruttore può immaginare: un inferno fatto di ronzii e rumori molesti del tutto ingestibile, da manicomio audiofilo.

Questo spiega perchè alcuni (auto)costruttori preferiscono altri materiali per il cabinet. C'è chi predilige il legno e chi si orienta invece sulla plastica. Il legno in particolare è territorio incontrastato per quasi tutta la produzione valvolare, e in fondo questo è comprensibile: molto meglio evitarli i problemi piuttosto che affrontarli. Il legno è facile da lavorare ma soprattutto non interagisce con i campi elettromagnetici generati dai trasformatori, e quindi semplifica la vita a chi lo utilizza.

Purtroppo però un cabinet di legno non garantisce una schermatura sufficiente contro gli eventuali disturbi esterni, per cui una scelta di questo tipo lascia tutta l'elettronica senza alcuna forma di protezione elettromagnetica, e l'unico rimedio è affidarsi all'intrinseca refrattarietà del progetto ai disturbi, oppure alla fortuna. Quest'ultima opzione in effetti è quella più praticata. Le valvole di segnale soprattutto sono molto sensibili ai disturbi esterni (una cosa che ho potuto constatare in questi mesi di sperimentazione) per cui la scelta di collocarle all'interno del cabinet è senz'altro vincente. Certo, è sicuramente meno affascinante dal punto di vista estetico, ma intravedere le valvole dalla griglia del pannello superiore è quasi meglio... un po' come la vista di un bel corpo offuscata da qualche velo sapiente che fa scattare l'immaginazione.

A complicare le cose c'era la scelta di voler pilotare tutti i tipi di cuffie elettrodinamiche, comprese quelle a bassa impedenza. In genere nei progetti con le valvole ci si accontenta delle cuffie ad alta impedenza (perchè sono un carico più facile) ma esse sono anche molto meno sensibili, per cui con tali cuffie poco importa se l'ampli è un po' rumoroso o presenta del ronzio, tanto difficilmente sarà avvertibile con una cuffia da 200 ohm in su. Invece per noi non esisteva neanche questa scappatoia. Io posseggo la SRH940, una cuffia da 50 ohm che è particolarmente sensibile. Ciò mi ha aiutato molto nel valutare le prestazioni del Lightning dal punto di vista del rapporto S/N. Spesso ho evitato di collegare l'analizzatore di spettro in quanto già la cuffia da sola mi dava un'idea di come stavano le cose.

Il mio Lightning è quasi completo (manca solo la parte del selettore degli ingressi e i collegamenti relativi) ma già funziona ed è sotto test. La parte godereccia di tutta la cosa è che quando premo quel bottone e sento scattare il rele', il silenzio irrompe nella mia cuffia, disturbato solo dalla musica. Ecco... ora qualcuno del forum a fianco potrà scandalizzarsi e sdegnarsi un pochino. Ma sono sicuro che, se potessero ascoltare, e potessero vedere, sarebbe come una sinfonia di colori davanti ai loro occhi.

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"Il quadro deve essere fecondo, deve far nascere un mondo.
Deve essere come delle scintille, deve sfavillare come quelle pietre
che i pastori dei Pirenei usano per accendere la pipa".(Joan Mirò)

Chi si scandalizza evidentemente non lo ha mai ascoltato... altrimenti sarebbe a bocca aperta si ma in silenzio come noi che abbiamo la fortuna di averlo fatto.
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Chi è interessato a eliminare i condensatori di accoppiamento C3 e C7 sulla preamp board e a sostituirli con dei ponticelli?

Magari, .....ma spiegaci meglio; se fosse possibile eliminare almeno una capacità in serie al segnale e nel caso specifico quale sarebbe la criticità circuitale conseguente?

bandAlex ha scritto:Chi è interessato a eliminare i condensatori di accoppiamento C3 e C7 sulla preamp board e a sostituirli con dei ponticelli?

Parliamone [Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]
Cosa c'e' sotto? [Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]

A suo tempo provai anche l'accoppiamento in continua tra V1A e V1B (V2A e V2B), ma all'ascolto non mi convinse molto. Inoltre, il legame tra le due polarizzazioni non mi faceva stare tranquillo. Senza C3 la polarizzazione di V1B è legata alla Va di V1A, e pensavo che questo fosse rischioso anche in virtù del fatto che il circuito deve rimanere compatibile con due famiglie di valvole che hanno caratteristiche diverse, la famiglia E88CC/6922, e la 6N1P/6CG7.

Ma in questi giorni, visto che giocherellavo con la preamp per la questione del ronzio causato dal toroidale, ho rifatto il test eliminando i condensatori, e ho controllato le tensioni usando diverse valvole. Con tutte le valvole provate il circuito si stabilizzava sul punto corretto di polarizzazione, per cui rimaneva solo da fare un ascolto "critico". Prima di farlo però ho risistemato la scheda come era prima, in modo da poter fare un paragone a caldo. Per la prova di ascolto ho utilizzato il mio nuovo dac Hegel HD2 (che si è dimostrato un acquisto azzeccato) e vari brani, alcuni dei quali registrati a 96KHz.

Il risultato del test è stato sorprendente. L'eliminazione di C3 e C7 migliora leggermente la trasparenza, ma sembra anche dare più spazio all'headstage. Anche la gamma bassa sembra trarne vantaggio, per cui facciamo così: io ora elenco le poche cose da fare per la modifica, se tu e chiunque altro vorrà provare sarà d'accordo con le mie impressioni di ascolto, allora riterremo la modifica definitiva.

1) Eliminare C3 e C7, sostituirli con dei ponticelli;

2) Eliminare R6 e R16, semplicemente staccandole dalla board;

3) Cortocircuitare LED3/LED7/LED4/LED5 con dei ponticelli.

Una volta fatta la modifica, per il tipo di valvola agire solo su JP1 e JP4 (gli altri due jumper sono ovviamente inutili in quanto i LED relativi non sono più usati).

Questo è lo schema dopo la modifica:

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