Modulo opamp a discreti

b.veneri ha scritto:Bella giornata quella di ieri, visita al Gala dell'alta fedelta', pomeriggio di ascolti a casa di Alex, ottima cena e... sorpresa finale

Sono d'accordo, è stata una giornata molto gradevole, merito soprattutto della compagnia. Tra una chiacchiera e l'altra, una risata e qualche sagace battuta, è passata pure questa edizione del Gran Galà. Alla fine, dopo aver fatto il giro dell'esposizione, si ha la sensazione di un già visto e sentito: i soliti cavi demenziali, i soliti apparecchi irraggiungibili, i soliti diffusori dalle forme improbabili, e finanche un suono ancor più improbabile.

Si dichiarano formalmente dispersi i bassi. Dove sono finiti i bassi profondi, granitici e veloci di cui andavamo fieri negli anni d'oro dell'hi-fi? Quello che si è sentito ieri, e ieri dell'anno scorso, e ieri di due anni fa, e così via indietro nel tempo, è solo un pallido ricordo di quello che si sentiva alle fiere quando l'hi-fi era una cosa seria. E non parlo solo dei bassi, ovviamente. Quando l'hi-fi era una cosa seria, e non una trappola per pochi riccastri, chiunque si sarebbe accorto che nella maggior parte delle salette c'era qualcosa che non andava. L'unica risposta che posso darmi al silenzio totale su tale debacle, è che siano le mie orecchie a non funzionare bene. Oppure che concetti come correttezza timbrica, riproduzione di un fronte sonoro corretto, estensione di risposta, siano semplicemente diventati delle opinioni.

Quando in una disciplina non esistono più regole ma solo opinioni, allora vuol dire che viene meno l'essenza stessa di tale disciplina, e con essa vengono meno le motivazioni per cui seguirla. Se la parola disciplina ci sembra eccessiva, allora vuol dire che ci consideriamo esperti del nulla, in un settore dove tutto vale solo in base al prezzo di listino.

Ed ora torniamo all'argomento del thread: gli opamp a discreti.    

Innanzitutto vorrei chiarire che ancora non ho scritto nulla in quanto sono ancora in fase di studio e sperimentazione: aspetto che alcune questioni tecniche siano ben definite. Però è giusto che scriva almeno di cosa si tratta esattamente.

Ebbene, tutti sappiamo cos'è un amplificatore operazionale, detto "opamp", e lo associamo immediatamente al classico circuito integrato DIP8. Per alcuni la conoscenza termina lì, alla forma e al numero di piedini, e diciamo che va bene così, perchè in fondo un operazionale racchiude in se' il concetto di "scatola nera" e di intercambiabilità. Al massimo, bisogna capire se si tratta di un opamp singolo o duale. Proprio ad essere pignoli, può essere utile sapere se si tratta di un voltage o di un current feedback, o se la sua tensione massima di lavoro è sufficiente per il circuito in cui pensiamo di utilizzarlo. Anche il GBW, ovvero il prodotto gain bandwidth in certi casi è importante, così come lo slew-rate, e anche l'offset e il rumore possono esserlo. Resta il fatto che la maggior parte degli appassionati audiofili spesso sostituisce gli opamp nelle proprie apparecchiature, ritenendo di averne dei benefici in termini sonori. E spesso, è proprio così.

Molto tempo fa, ero un convinto sostenitore della teoria che un opamp vale l'altro: raggiunte determinate specifiche, ovvero THD, rumore, slew-rate, etc. tutti gli opamp dovrebbero suonare allo stesso modo. Che nel circuito ci sia un OPA134 o un AD817, dovrebbe cambiare poco, perchè entrambi sono degli opamp con caratteristiche eccellenti, ben superiori a quanto richiesto per l'audio. E' stato con le mie orecchie che ho scoperto con grande meraviglia che le cose non stanno affatto così. Non solo ogni tipologia di impiego ha bisogno di un opamp con caratteristiche specifiche, ma spesso opamp ritenuti eccellenti falliscono al cospetto di altri meno performanti, o comunque "suonano" in maniera del tutto diversa rispetto ad altri che dovrebbero essere simili.

La cosa all'inizio è stata abbastanza frustrante per me, perchè mi toglieva di colpo alcune certezze con le quali avevo convissuto da anni. E non è che non fossi in buona compagnia. Ma se pure io ero riuscito ad accorgermi di questi misteriosi accadimenti, possibile che non se ne accorgessero fior di ingegneri e progettisti audio?

Il problema fondamentale, quando si fanno operazioni di questo tipo, ovvero scambia questo con quello, è di separare la propria percezione dalla realtà. E poichè la maggior parte degli audiofili effettua queste operazioni in solitaria, il confine tra le due cose spesso è sfumato, evanescente, e per giunta instabile.

Un po' quello che succede con i cavi, insomma. Si cambia il cavo con un altro, e un intero universo di sensazioni nuove compare all'orizzonte, improvvisamente. Da soli, non si è in grado di capire se quell'universo è dovuto più al peso e al colore del cavo che non alla sua interazione effettiva con l'apparecchio. Se avete dubbi su questo, domandatevi perchè i cavi stanno diventando sempre più vistosi e belli. La risposta è semplice: perchè in una giungla di sensazioni, vince chi ha l'aspetto più appariscente e appagante. Un po' quello che succede in natura alla pavoncella attratta dalla coda del pavone.  

Con gli opamp però è diverso. Qualcuno potrebbe pensare che dipenda dal fatto che sono tutti neri e dimessi. Visti da una certa distanza, sono tutti uguali. Quindi la vista non è un fattore determinante, ma... la mente umana è potente, e il solo fatto di sapere che si sta effettuando una certa operazione su un circuito, può avere la sua influenza.

Però, dicevo, con gli opamp è diverso. Perchè un opamp è un componente sofisticato, complesso, e le sue interazioni con un circuito sono indiscutibili. Anzi, spesso un opamp è il circuito, costituendone la parte essenziale di amplificazione.

Con l'evoluzione tecnologica gli opamp ora sono quasi tutti a circuito integrato, ma non è detto che debba essere così. Anzi, in epoche non tanto remote gli amplificatori operazionali erano fatti con le valvole, e anche oggi per diversi impieghi professionali - tipicamente negli studi di registrazione - molti degli opamp utilizzati sono a componenti discreti, senza valvole, ma con tanti transistor. E sembrerebbe che gli opamp a discreti "suonino" molto meglio di quelli integrati.

Fine della storia. Una volta provato un operazionale a discreti, non si torna più indietro. Ma per me, e per tutto il Giardino, è solo l'inizio.

Ormai da tempo sono un'estimatore degli op-amp a discreti. La sostituzione del duale nel mio tuner Kenwood TU-5020L portò un miglioramento tangibile del suono e da allora sono un fan della Burson. Ultimamente ho acquistato una coppia degli ultimi Supreme Single Op-Amp per utilizzarla nell'uscita sbilanciata del mio DDDAC e il risultato è stato eccellente, tanto che ne ho regalato una coppia ad Alex. Un affronto! E così il vecchio progetto degli Op-Amp a discreti ha ripreso vigore: Alex non poteva certo accettare che i canguri realizzassero un circuito di amplificazione così valido e la Garden Labs no. Da allora sono stati realizzati vari proptotipi, prima in aria, bruttissimi (un grumo indistricabile di transistors, led e resistenze) e poi sulla prima PCB dedicata. Più volte sono stato invitato da Alex ad ascoltare e confrontare l'ultimo upgrade ma ogni volta, con buona pace di Alex, avevo preferito i Burson, soprattutto per la gamma bassa e per il contrasto generale. Fino a sabato scorso!
Sabato, infatti, anche se solo per pochi minuti, ho finalmente potuto ascoltare l'Op-Amp che supera e sostituisce (seppellisce, direi) i Burson: i nuovi Op-Amp di Alex sono davvero da WOW factor. Certo, li devo riascoltare con più calma, ma l'impatto è stato travolgente. A dirla tutta i prototipo erano 2 e quello da "WOW" era quello con i JFet d'ingresso a montaggio standard, ma Alex mi ha detto di aver portato, successivamente, anche quelli con i JFet SMD allo stesso livello.

Per quanto riguarda la mostra: basta, non ci andrò più: una perdita di tempo, nessuna novità, impianti inarrivabili (malsuonanti, per giunta), nessuna cuffia, una delusione cocente.

Pgragnani2 ha scritto:Per quanto riguarda la mostra: basta, non ci andrò più: una perdita di tempo, nessuna novità, impianti inarrivabili (malsuonanti, per giunta), nessuna cuffia, una delusione cocente.

Pero' il caffe' era ottimo!

b.veneri ha scritto:

Pgragnani2 ha scritto:Per quanto riguarda la mostra: basta, non ci andrò più: una perdita di tempo, nessuna novità, impianti inarrivabili (malsuonanti, per giunta), nessuna cuffia, una delusione cocente.

Pero' il caffe' era ottimo!

Era allineato al costo degli impianti esposti.........

Una cascata di transistor
Ora non posso, ma stasera metterò la foto di tutti i prototipi del mio operazionale a discreti che si sono accumulati nel corso delle varie modifiche e dei vari ascolti. Una catasta di piccoli moduli a discreti.

La prima versione era con componenti a foro passante, cioè non smd. Poi l'aggiunta di alcuni transistor al circuito mi ha costretto a passare alla versione successiva con componenti a montaggio superficiale. Nel corso dei mesi, si sono succedute ben cinque versioni dello stesso opamp, ognuna leggermente diversa dall'altra, e alla fine sono riuscito a raggiungere il risultato che volevo, e cioè quello di ottenere un opamp a discreti da sostituire agli integrati normalmente utilizzati negli apparecchi audio come dac, cd player, preamplificatori, e così via, che suonasse decisamente meglio in ogni situazione, rispetto alla controparte monolitica.

Diamo un'occhiata allo schema elettrico:



Il circuito è composto da ben 12 transistor, di cui 2 sono JFET nello stadio di ingresso. Qualcuno tempo fa mi ha chiesto come mai ci fossero così tanti transistor, e se per caso essi fossero collegati in cascata, accumulando distorsione e rumore uno dopo l'altro...

In realtà, in un qualsiasi amplificatore moderno ogni transistor ha la sua specifica funzione, e difficilmente oggi troverete in un circuito due stadi di amplificazione in cascata uno dopo l'altro, composti da un unico transistor in singleton. Può succedere nei circuiti didattici che si studiano a scuola, ma non nella realtà dell'audio attuale.

Nel prossimo post vediamo le caratteristiche salienti di questo circuito.

(segue)

Ma si può usare come buffer d'uscita per un DAC? Perdonami, Boss, ma non ho tempo di leggere tutto...........

Edmond ha scritto:Ma si può usare come buffer d'uscita per un DAC? Perdonami, Boss, ma non ho tempo di leggere tutto...........

Naturalmente sì.

Una cascata di LED
Beh, in realtà sono solo 4.  Non sono poi tanti, in fondo, ma sono una nota distintiva di questo opamp, se non altro perchè nei circuiti integrati i LED non sono mai utilizzati.

A cosa servono tutti questi LED? Risposta: a bloccare dei punti del circuito con delle tensioni precise e stabili (oltre a fare una bellissima luce, si intende).

Un LED è sostanzialmente un diodo, ovvero una giunzione. Come tutte le giunzioni ha una sua tensione diretta, ovvero una tensione che si localizza ai capi di essa quando scorre una corrente. A prescindere da quanta corrente scorre nel LED, ai suoi capi avremo sempre la stessa tensione. Il valore di tale tensione è legato alla tipologia della giunzione (ovvero al tipo di semiconduttore e al drogaggio).



Nell'immagine si vede il grafico di come varia la V_F (cioè la tensione diretta ai capi del diodo) al variare della corrente. Si può notare come, a parte le prime frazioni di mA, il grafico sia sostanzialmente verticale, ovvero a grandi variazioni della corrente corrispondono piccole o nulle variazioni della tensione diretta. Questa proprietà è molto utile in quanto spesso in un circuito servono proprio delle tensioni costanti, sia come riferimenti che come punti a bassa impedenza. Più verticale è la linea del grafico, più bassa è l'impedenza dinamica del diodo.

Nel nostro circuito, i diodi servono a tenere inchiodata la tensione sulle basi di T8, T9, T10, T13, e T7. Nel caso di T10, T13 e T7, ciò serve a far lavorare tali transistor come generatori di corrente costante; nel caso di T8 e T9 invece per farli lavorare a base comune.

Ma i diodi hanno un costo in termini energetici. Per alimentarli, nel caso che l'opamp sia alimentato a +/-15 V, ci costano circa 5 mA di corrente. E quindi, a prescindere da cosa stia facendo l'opamp e di quanto si possa risparmiare nel resto del circuito, sappiamo già che avremo una corrente di riposo superiore a 5 mA. Di quanto superiore lo vedremo presto, ma c'è da tener presente che per un opamp la quiescent current è una caratteristica di cui tenere conto, perchè in un circuito possono essercene molti di operazionali, e il consumo moltiplicandosi può raggiungere facilmente valori insostenibili.

Tra l'altro, questo del consumo è un aspetto che non viene quasi mai considerato da coloro che fanno opamp rolling. Normalmente, un consumo un po' più alto non genera problemi, ma se gli opamp sostituiti sono più di due, è bene buttare un occhio sull'alimentazione dell'apparecchio per capire se può sostenere il carico superiore. Soprattutto se stiamo sostituendo gli opamp con degli analoghi a discreti: il consumo di questi ultimi in genere è molto più alto di quelli integrati.

Le Ferrari del suono
Se è vero che un'auto per avere prestazioni superiori deve consumare molto, lo stesso si può dire anche per i circuiti audio. Tanto è vero che per capire quanto sia bensuonante un operazionale integrato di solito è sufficiente guardare il dato di quiescent current.

(segue)

Ancora una volta i tuoi articoli sono illuminanti; oltre alla parte "ludica" anche quella didattica...grazie!

Le Ferrari del suono
Se è vero che un'auto per avere prestazioni superiori deve consumare molto, lo stesso si può dire anche per i circuiti audio. Tanto è vero che per capire quanto sia bensuonante un operazionale integrato di solito è sufficiente guardare il dato di quiescent current.

Di solito, gli operazionali che assorbono più corrente a riposo, sono quelli che suonano meglio. Diamo un'occhiata ai dati forniti degli opamp integrati più diffusi:

NE5534    4 mA
OPA134    4 mA
OPA2604   5 mA
AD817     7 mA
OPA627    7 mA
OPA1644   1.8 mA
AD844     6.5 mA
TL071     1.4 mA

(fonte: i datasheet delle case produttrici)

Come vedete, con la corrente che basta ad un singolo canale dell'OPA2604, noi ci accendiamo soltanto i LED.

La corrente di riposo di un opamp è data dalla somma delle correnti che circolano nei vari stadi che lo compongono, corrente necessaria a sostenere le varie polarizzazioni e a mantenere in funzione il circuito. Normalmente gli stadi di un opamp sono tre: stadio di ingresso (input stage, IS), stadio di gain (voltage amplifier stage, VAS) e stadio di uscita (output stage, OS).

Lo stadio di ingresso dell'AF-C02 è composto da un classico differenziale (long tail pair, LTP), composto da una coppia di JFET, e tre generatori di corrente costante (constant current source, CCS). Uno dei tre CCS imposta la corrente che scorre nell'LTP a 2 mA.

In T8 e T9 che compongono il VAS scorre una corrente di 4.5 mA ciascuno, per un totale di 9 mA, mentre nello stadio di uscita la corrente di riposo è di 5 mA. In totale abbiamo quindi 2 + 9 + 5 = 16 mA a cui dobbiamo aggiungere i 5 mA dei LED, e così arriviamo a 21 mA di quiescent current.

Sempre in classe A
La corrente di riposo dello stadio di uscita, regolata a 5 mA, permette di far lavorare tale stadio in classe A praticamente con qualunque carico. Con uno swing in uscita di 15 Vp, ad esempio, lavora in classe A fino a un carico minimo di 1.5 Kohm. Questa è una condizione molto differente rispetto a quella dei circuiti integrati, dove abbiamo visto che la quiescent current di tutto l'opamp raramente supera i 5 o 6 mA, rendendo così impossibile riservare al finale più di 1 mA, con la conseguenza che in determinati momenti l'opamp sarà costretto a lavorare in classe B, generando una spolverata di componenti armoniche ad alta frequenza che solo la NFB potrà appianare.

E' abbastanza assodato che uno dei motivi per cui un opamp a discreti suona meglio di uno integrato è proprio per via delle correnti più alte, che consentono di non abbandonare mai la classe A di funzionamento.

Ma naturalmente non è importante solo la corrente dello stadio di uscita... ne parleremo nei prossimi post.

Facciamo una piccola pausa, con un po' di... gossip.  

Il nome AF-C02 di questo progetto deriva dalla sigla del preamplificatore di un marchio prestigioso dell'alta fedeltà dei tempi d'oro. Il modello era il C-02, e lo produceva la Luxman. Ho trovato questo preamplificatore su ebay qualche  mese fa ad una cifra abbastanza ragionevole e poichè mi serviva un ingresso phono ho pensato che poteva essere una buona occasione.



Questo preamplificatore è composto essenzialmente da 3 parti fondamentali: un trasformatore di step-up per l'ingresso phono MC, uno stadio di amplificazione phono MM, e uno stadio di amplificazione di linea.

Se si da un'occhiata allo schema elettrico, si può notare come tutto il circuito sia a componenti discreti. Persino l'alimentazione stabilizzata evita l'uso di circuiti integrati. Ed è proprio questo il motivo che mi ha spinto a scegliere questo preamplificatore. Questo fu l'ultimo preamplificatore della Luxman ad essere progettato con tale cura, dal C-03 in poi diventò preponderante l'utilizzo di operazionali a circuito integrato.

Il mio opamp si ispira direttamente al circuito principale del glorioso Luxman, con le dovute modifiche.



Nell'immagine qui sopra vedete lo stadio phono e lo stadio di linea.

Naturalmente i transistor utilizzati da Luxman - tutti prodotti da Toshiba, compresi i jfet all'ingresso - sono estinti da un pezzo, e quindi è stata necessaria un'opera di ricerca e di selezione per trovare dei degni sostituti.

Nel corso di questi mesi ho provato molti jfet, e ho ritoccato più volte il circuito per migliorarne le prestazioni soprattutto dal punto di vista sonoro. Questo ha comportato un leggero allontanamento da quello che era lo schema originale, ma la sostanza è rimasta intatta: il C-02 della Luxman è in pratica composto da due grandi opamp a discreti, uno come stadio phono (quello a sinistra nello schema) e uno come stadio di linea.

Le due parti (phono e linea) sono molto simili, condividono la stessa architettura di base, ovvero LTP allo stadio di ingresso con jfet duale (il magnifico e ormai introvabile 2SK240), stadio VAS composto da un folded cascode e uno stadio di uscita a simmetria complementare con V_BE multiplier.

Anche Luxman usava i led come generatori di tensione (nella pubblicità si decantava questo fatto), ma quello che contraddistingueva questa linea era la particolare configurazione della rete di retroazione, denominata "duo-β". In pratica, la rete di feedback di ciascuno stadio di amplificazione è divisa in due parti, una chiude il loop in continua con una resistenza di alto valore, e l'altra invece lo chiude solo per il segnale audio. Non è chiaro quali vantaggi potesse apportare tale tipo di configurazione, ma anzi, dovendo utilizzare necessariamente un condensatore in serie al segnale poteva essere considerata più un peggioramento che altro, e questo fa sospettare che si trattasse di una semplice trovata commerciale. Per curiosità, ho provato ad applicare il "duo-β" nel circuito di uscita del mio dac, con il solo risultato di rendere il tutto molto sensibile al tipo di condensatore usato per la rete di feedback.

Naturalmente non era possibile prendere il circuito del C-02 così com'era e farci un opamp. Bisognava tenere in considerazione parecchie cose, tra le quali c'era la tensione di alimentazione per cui era progettato il circuito originale (molto alta: +/-31V), i valori di corrente, e non ultimo il fatto che gran parte dei componenti sarebbero stati diversi e che un opamp deve poter essere utilizzato in contesti molto diversi rispetto al circuito di un preamplificatore che fa ed è ottimizzato solo per quello.

Alla fine, quello che è venuto fuori è un "mix" dello stadio phono e linea, prendendo da ciascuna parte quello che era più vantaggioso. Ma alla fine, la sostanza del C-02 è rimasta la stessa, e per questo ho pensato di rendere omaggio al marchio che di fatto mi ha ispirato.

Fine del gossip.

Alex tu che hai avuto piu' tempo per ascoltare, hai rilevato differenze tra l'alimentazione a +-12V e quella a +-15V degli opamp?

b.veneri ha scritto:Alex tu che hai avuto piu' tempo per ascoltare, hai rilevato differenze tra l'alimentazione a +-12V e quella a +-15V degli opamp?

In teoria, le differenze all'ascolto dovrebbero essere piuttosto sottili. Una tensione di alimentazione più alta porta ad una THD leggermente più bassa, e naturalmente aumenta lo swing massimo consentito in uscita, ma visto che si tratta di dac con il picco a 2 V_RMS questo dovrebbe influire poco.

Comunque, sempre meglio una tensione più alta che troppo bassa. La tensione standard per gli operazionali è di +/-15V, e il range di utilizzo per l'AF-C02 va da +/-10V a +/-24V.

Non ho ancora pubblicato misure, spero di farlo quanto prima.

Più importante invece è la qualità dell'alimentazione. Senza arrivare alle esagerazioni testosteroniche di alcune realizzazioni amatoriali e - sigh - commerciali, è di una certa importanza che l'alimentazione sia a bassa impedenza e ben filtrata. Il più vicina possibile all'opamp.

Come spesso accade nella vita, cerchiamo dei punti fermi che ci sostengano nelle nostre convinzioni, appigli ai quali aggrapparsi per non veder volare via noi stessi e  le nostre certezze.
In questa nostra passione avviene la stessa cosa: siamo convinti che la valvola suona meglio del transistor,  che il dac X va meglio del dac Y, che quel software player è insuperabile.
Anni fa lessi un libro di De Crescenzo "Il Dubbio", fu per me illuminante perché instillò in me il desiderio di ricercare sempre, in tutto quello che ho fatto e soprattutto pensato, se esiste una alternativa, se esiste un percorso diverso e soprattutto se quello che ho pensato è il risultato di una logica o è frutto di sterili convinzioni.
Questa pappardella per dire che ho provato, nel dac cinese con l' AK4399, un paio di AF-C02 al posto di quelli che a me sono piaciuti di più, cioè gli Opa ADA4627.

Il risultato?
Posso solo dire: Provateli. Per me sono eccellenti.
Non ho i Burson per un confronto diretto, ma credo che non dovrebbero sfigurare, anzi...

Ho fatto una riflessione:  quando si parla del suono dei dac ci si riferisce quasi esclusivamente al chip di conversione, invece ciò che ascoltiamo principalmente è il suono dello stadio d'uscita e con questi ve ne accorgerete perchè cambiano completamente il carattere del Dac a voi noto.
Fate impazzire un po' Alex al saldatore.

password ha scritto:Ho fatto una riflessione:  quando si parla del suono dei dac ci si riferisce quasi esclusivamente al chip di conversione, invece ciò che ascoltiamo principalmente è il suono dello stadio d'uscita e con questi ve ne accorgerete perchè cambiano completamente il carattere del Dac a voi noto.

Il chip dac ha ovviamente la sua importanza, ma per dare un'idea dell'importanza dello stadio di uscita, si può dire che il suo contributo rappresenta senz'altro un buon 50% del risultato finale all'ascolto.

Fa riflettere anche il fatto che nel giudicare (o nello scegliere) un dac, si guarda quasi solo alla frequenza massima di campionamento e al numero di bit. Ora poi ci si è messo il formato dsd a complicare le cose, e a rendere il quadro ancora più torbido.

Ma... il fatto che alcune delle novità più interessanti di questi ultimi mesi riguardino dac con chip multi-bit di tipo ladder, e non sigma-delta, è qualcosa che fa ulteriormente riflettere e che getta un'ombra piuttosto lunga sul 99% degli stadi di conversione di tutti i dac attualmente in commercio.

Ad esempio, prendiamo il caso del Questyle CMA800i, da qualcuno definito addirittura "definitivo". Ebbene, che chip di conversione utilizza? Il vetusto sigma-delta WM8741, con stadio di uscita implementato ad opamp integrati secondo il datasheet del produttore del chip. Il CMA800i veleggia intorno ai 3500 dollari.

Buonasera, un caro saluto a tutti, sono un nuovo appassionato iscritto

Argomento interessantissimo, ma non ho la vostra preparazione.
Esempio, i valori resistivi non li vedo, oltre, poi ai semiconduttori usati che spero siano reperibili.
Mi piacerebbe fare qualche test, misure.

Perdonate l'ingenuità, ma non sono assolutamente pratico dei forum, spero che l'amico Alex non ne abbia a male. Leggo solo ora che gli op-amp a discreti sono in vendita. Buonasera a tutti. Grazie e a presto.

tektro ha scritto:Argomento interessantissimo, ma non ho la vostra preparazione.
Esempio, i valori resistivi non li vedo, oltre, poi ai semiconduttori usati che spero siano reperibili.
Mi piacerebbe fare qualche test, misure.

Se sei interessato a qualche test, e te la cavi con gli smd, ti posso spedire un paio di schedine e i componenti che servono, al costo della sola componentistica si intende. Contattami in privato.

Alex, posso sostituire un opa2107 con il tuoi moduli?

Ho fatto un piccolo cmoy niente di esoterico, con alimentazione lineare 30Vdc con lt3080, con partitore di tensione mi sono ricavato +-15Vdc, il tutto dc coupled ovviamente.

Ah, lavoro in azienda di elettronica come programmatore Smt, quindi non ho problemi a saldare, abbiamo delle riparatrice che saldano tranquillamente componenti con package 0201..

Leon77 ha scritto:Alex, posso sostituire un opa2107 con il tuoi moduli?

Certamente. L'OPA2107 è un doppio opamp con ingresso a jfet ("diFet", nella particolare declinazione di Burr Brown), come lo è l'AF-C02.

Ti serve una configurazione duale dell'AF-C02.

Sto lavorando su una seconda versione di questo modulo, leggermente più piccola e meno problematica da assemblare.

Ne riparliamo presto (anche perchè è l'elemento fondamentale del mio dac).

Se a qualcuno può interessare, elenco brevemente alcuni aggiornamenti relativi al mio opamp a discreti:

1) sostituzione della coppia complementare di BJT in uscita con una coppia di mosfet;

2) riduzione ulteriore delle dimensioni della pcb, ora di 32 x 18 mm;

3) impiego di BJT duali e matchati nel mirror, nel cascode, e nei CCS;

4) ulteriore trimmer di taratura per la corrente di bias del finale (obbligatorio con i mosfet);

5) eliminazione del "combinatore" per i pin di collegamento (per la riduzione dell'altezza).

Per quanto riguarda il punto 1), ne ho già parlato nell'altro thread, e si tratta di una piccola rivoluzione, sia tecnica che - almeno per quello che ho potuto constatare con le mie orecchie - sonora. Mi sento sempre un po' a disagio quando parlo di "sonorità" relativamente al cambio di qualche componente, soprattutto se il cambio riguarda componenti di silicio.

Dico questo perchè, almeno a livello teorico, il cambio della coppia finale di BJT per una a mosfet non dovrebbe cambiare molto le cose, a parte un open loop gain maggiore, soprattutto a bassa frequenza (anche in DC), che poi alla fine si traduce in un fattore di controreazione più elevato e in un'ulteriore riduzione della THD a parità di gain in closed loop.

Eppure, il cambio è abbastanza evidente all'ascolto. Non chiedetemi però di descrivere in cosa consiste tale cambiamento, perchè non avrei parole per farlo, e i soliti aggettivi audiofili non renderebbero l'idea.

Ancora più straordinario - almeno per me - è quello che è successo dopo, quando ho pensato che le cose potevano ulteriormente migliorare utilizzando, al posto della coppia BSS123/BSS84, una coppia sicuramente più complementare, in singolo package, come questa: DMC2700UDM.

Dopo aver fatto i salti mortali per adattare i 6 pin del componente alla pcb attuale, cosa che ho dovuto ripetere per due volte ovviamente, ho inserito gli opamp così modificati al loro posto sul dac e sin da subito ho notato un notevole peggioramento: suono ristretto e gamma alta bruttarella assai. Di corsa, sono tornato al saldatore e ho rimesso i mosfet che c'erano prima.

Forse avrei potuto indagare ulteriormente, e magari fare qualche misura. Ma il mio intento non era quello di ottenere la migliore prestazione strumentale (per questo ci sono già gli opamp integrati che sono imbattibili) quanto piuttosto la migliore prestazione sonora e la migliore stabilità di funzionamento. Qualunque ingegnere vi direbbe che ciò che ho appena scritto non ha senso, perchè ad una prestazione migliore al banco di misura deve corrispondere una migliore qualità sonora. Ma l'esperienza (la mia, almeno) non coincide con tale regola, o almeno non del tutto.

Ci sono due cose da considerare quando si tratta di confrontare il comportamento di un componente - o di un circuito - alle misure e poi all'ascolto. La prima, è che tutto ciò che è possibile misurare di solito non è percepibile dal nostro udito. Ad esempio, diminuire la THD al di sotto di una certa soglia, può avere senso per alcuni impieghi, ma nell'audio è del tutto irrilevante. Passare dallo 0.01% allo 0.001% di THD non è qualcosa di cui possiamo beneficiare all'ascolto. Stessa cosa per i rapporti S/N superiori ai -80 dB. Noi veterani dell'hi-fi siamo nati con il vinile dove raggiungere un rapporto S/N di -70 dB era considerato un risultato eccellente, e nessuno a quei tempi si lamentava del fruscio di fondo del proprio giradischi. Più problematiche erano le cassette, dove il rapporto S/N calava intorno ai -45 dB e solo con il Dolby B risaliva a -60 dB circa (-70/80 dB con il Dolby C).

Oggi, quando leggo le recensioni di alcuni DAC, dove si giustificano le migliori prestazioni sonore per via del rapporto S/N più alto di qualche decibel, mi viene da sorridere. Passare da -110 dB a -130 dB, ammesso che i -130 siano realistici, non è cosa che il nostro udito possa percepire. Già a -60 dB si fa fatica a percepire un tono sinusoidale di 2 KHz (una frequenza a cui il nostro orecchio è piuttosto sensibile), figuriamoci sentire la differenza tra -110 e -130. Eppure, l'unico motivo per cui - rimanendo sui DAC - si possono giustificare i bit dal diciassettesimo in poi, è proprio quello di un rapporto S/N superiore ai -90 dB.

Quindi le misure sono senz'altro importanti, ma superato un certo limite si corre il rischio di fare solo accademia. Oppure, di tralasciare aspetti più significativi per correre dietro alla THD più bassa o al rapporto S/N insensatamente più elevato.

La non esatta coincidenza tra misure e ascolto è cosa ancora ben lungi dall'essere chiarita, e la maggior parte dei grandi progettisti sta cercando quella che potrebbe essere una risposta razionale a tale dilemma. Chi bazzica i forum americani (dove risiedono la maggior parte dei professionisti dell'audio) sa benissimo che tale questione è largamente dibattuta, e spesso lo scontro tra opposte fazioni è piuttosto acceso.

Mettendo da parte quelle che sono le liturgie dell'audiofilo esoterico, che ahimè gettano discredito sull'intera categoria, è chiaro che un problema esiste(*), e soltanto ora alcuni ingegneri di un certo calibro stanno prendendo seriamente in considerazione la problematica misure/ascolto. Non si sa se tale presa di coscienza porterà a qualche risultato, ma almeno questo mi fa sentire meno solo in questa avventura border-line.

Chiunque, dopo mesi di lavoro su un opamp a discreti, si sarebbe fermato alla seconda versione della pcb, e appurato il minimo sindacale al banco di misura avrebbe messo la parola fine al progetto. Io invece vado avanti in questa follia, e comincio ad essere guardato con sospetto anche dalle persone che normalmente mi sopportano per ben altro.

Quindi, ricapitolando, nonostante non sappia dare una motivazione precisa che non sia quella del puro ascolto, la soluzione dei mosfet per l'uscita è senz'altro vincente.

Per quanto riguarda il punto 3) invece la motivazione è squisitamente tecnica, e si tratta di mantenere il più possibile simmetrici i due rami del differenziale. Tale simmetria permette di far rientrare entro limiti ragionevoli la deriva dell'offset con la temperatura, cosa che mi preoccupava assai dopo aver fatto le prime verifiche sugli esemplari della quarta generazione. In teoria, sarebbe stato sufficiente sostituire la coppia di BJT del mirror (T5 e T6 nello schema), ma visto che c'ero ho sostituito anche T8, T9 e T10, T13 con coppie matchate. Il componente prescelto (per i PNP) è questo: BCM857DS. Si tratta di un dual-bjt in package SOT23-6 contenente una coppia di PNP (NPN, per la controparte BCM847DS) con hFe e Vbe matchati al 2% di tolleranza.



Il disegno è quasi definitivo.

(*) volendo escludere problematiche di altro tipo.

Sto combattendo con un altro tipo di misure (la porta fuori standard) ma resto sempre ammirato dalla tua perseveranza nel raggiungimento degli obiettivi che ti sei posto...
Bravo!!!

Grande Alex allora ci dobbiamo vedere per confermare i tuoi ascolti, intanto a me sembra che con il rodaggio il tuo opamp migliora di giorno in giorno.