T-Project 2: T-PHONUM, un altro preampli RIAA

Era da parecchio tempo che pensavo di sostituire il mio vecchio pre phono con uno migliore per riprodurre la mia musica su vinile preferita. Purtroppo, i costi proibitivi delle apparecchiature commercializzate di buon livello (che superavano abbondantemente il mio budget) e la poca affidabilità di una bella fetta di progetti reperibili (molti dei quali neanche proponibili per un ascolto ad Alta Fedeltà: basta una simulazione in Spice per vedere che alcuni si scostano di anche cinque o sei dB dalla curva RIAA!) mi hanno spinto a progettare da zero un preamplificatore RIAA che mi soddisfacesse sotto tutti gli aspetti che considero più importanti nella riproduzione del mio supporto preferito.



Alla fine della favola, l’uso di diversi accorgimenti (compresa una tecnica piuttosto inconsueta per realizzare la corretta curva RIAA) mi hanno permesso di ottenere un preamplificatore che soddisfacesse appieno le mie aspettative, con uno scostamento considerevolmente basso (di soli ±0,1 dB) ed un intervallo dinamico particolarmente elevato.

:: Descrizione

Il progetto gira intorno ad una coppia di amplificatori operazionali audio LME49860, prodotti dalla National, che nel complesso garantiscono un amplificazione di circa 40 dB, quindi ideale per le testine MM. Sostituendo i valori delle resistenze R7 ed R8 è possibile aumentare l’amplificazione del secondo stadio per amplificare i segnali provenienti dalle testine MC.



Lo stadio d’ingresso costituito da R1 e C1 è adatto a tutte le testine MM (la Shure M44G raccomanda questi valori). Comunque, se possibile, è preferibile modificarlo con i valori consigliati dal fabbricante della propria testina.

Alcune interessanti alternative agli LME49860 potrebbero essere l’LM4562, l’LM833 ed il NJM4580, tutti e tre molto performanti (in particolare l’LM4562, disponibile anche in contenitore metallico TO-99) ed adatti allo scopo.

Per il resto, penso non ci sia altro da dire, se non un paio di righe sul modo col quale viene ottenuta la curva RIAA…

:: Attiva o passiva? Tutte e due!

Quasi sempre, quando si parla dell’equalizzazione RIAA, viene spontaneo far riferimento al tipo di rete d’equalizzazione impiegata per realizzarla. Quasi tutti conosciamo più o meno bene le cosiddette reti “attive” e quelle “passive”, e di entrambi conosciamo pregi e difetti, tanto che a ormai è quasi solo questione di compromessi (anche se spesso chi le vende preferisce negarlo).

Sono certo, però, che non tutti sapranno che esiste una soluzione molto più raffinata ed elegante per realizzare l’equalizzazione RIAA, che fa uso di due distinte reti d’equalizzazione. I vantaggi provenienti dall’uso di questa tecnica sono notevoli…

Se siete interessati al discorso e le cose tecniche non vi annoiano…

:: Vantaggi e svantaggi (alias: parte tecnica dedicata agli interessati)

In primo luogo, la parte attiva permette una dinamica particolarmente elevata rispetto a quella ottenibile con le reti puramente passive. Infatti, per minimizzare gli errori di equalizzazione introdotti dall’impedenza d’uscita degli stadi che precedono le reti puramente passive (specie nei circuiti a tubi), la tendenza è quella di aumentare notevolmente il valore della resistenza in serie al segnale. Questa pratica, tuttavia, ha lo svantaggio di peggiorare il rapporto S/N del sistema, riducendone notevolmente la dinamica.

Il vantaggio di usare anche una parte passiva con bassa resistenza in serie, invece, è quello di poter attenuare correttamente anche le frequenze ultrasoniche, cosa che impiegando una rete puramente attiva sarebbe impossibile. Infatti, la minima amplificazione di un amplificatore operazionale in configurazione non invertente è pari ad uno (0 dB). Vale a dire che un amplificatore operazionale, anche se pesantemente reazionato per ridurne il guadagno, al limite si comporterà come un buffer, ma non attenuerà un bel niente di quello che è applicato ai morsetti d’ingresso.

Se allora consideriamo che le testine di tipo MC, per via della loro bassa impedenza d’uscita, possono produrre frequenze ultrasoniche spurie fino ed oltre ai 150 kHz, è ovvio che se il nostro preamplificatore non attenua opportunamente questi segnali ce li ritroveremo, più o meno amplificati, all’ingresso del nostro preamplificatore e/o amplificatore. Se gli stadi di amplificazioni successivi soffrono di distorsioni da slew rate, cosa poi non tanto infrequente, si verificheranno una serie di distorsioni che interesseranno anche il segnale audio, nonostante siano dei segnali ultrasonici a causarle.

D’altro canto, applicare questa tecnica richiede una certa mole di calcoli ed un discreto numero di componenti, cosa che la rende relativamente rara da incontrare, specie nei preamplificatori commerciali.

Se non sono riuscito ad annoiarvi abbastanza e volete approfondire la questione, una soddisfacente ed interessantissima trattazione dell’argomento è stata affrontata sia dalla National Semiconductor nell’application note 346 che da Burkhard Vogel nel suo capolavoro “The Sound of Silence”, il manuale senza dubbio più completo per la progettazione dei preamplificatori phono di una certa classe.

:: Qualche foto

La fotoincisione...



Si notino i considerevoli sprechi di PCB (per colpa mia... avevo preso male le misure ).



Ed il materiale necessario a realizzare la scheda del pre.



Se la cosa interessa (e se le Poste si danno una mossa a recapitarmi i due pezzi che mi mancano... ), sarei felice di postare anche le altre fasi della costruzione del pre. Fatemi sapere.

P.S.: si chiama "The Untitled" perché ancora non mi è venuto in mente un nome da dargli (a dire il vero, uno ci sarebbe, ma fa cagare). Quindi, se c'è qualcuno particolarmente fantasioso... Io sono qui...

Grazie a tutti.

nd1967 ha scritto:
Beh potresti chiamarlo

T-phonum (phono+forum)

Mi piace! Semplice ed elegante...

Aggiungo una foto in dettaglio delle reti RIAA...



:: Next

Ecco lo schema dell'alimentazione degli op-amp...



Qui i cap sono tutti ceramici, in quanto sono sicuramente i migliori per il by-pass verso massa. Invece, questo è lo schema di montaggio della scheda del pre.



La massa è stellare per i due canali e l'alimentazione, e gli ingressi della testina sono posti vicino al punto centrale per ridurre il rumore ai minimi termini. Al punto centrale verrà poi collegata la presa di massa principale del preamplificatore, quella da collegare al cavetto del piatto.

Sulla pcb ho previsto un doppio passo per i condensatori delle reti RIAA e quelli di accoppiamento (5 e 7,5 mm) per poterci montare anche altri tipi di caps. Per ora ho impiegato una coppia di condensatori a film plastico (quelli che passavano al convento) per le due reti, ed una coppia di ottimi condensatori al tantalio per l'accoppiamento degli stadi.

Questa mi è sembrata di fatto la soluzione migliore per ottenere le migliori prestazioni senza cadere in costosi esoterismi che avrebbero fatto aumentare inutilmente il costo del pre di qualche ordine di grandezza senza poi dare ragionevoli benefici. Passiamo all'ali...

:: Alimentare, Watson!

Per ottenere la tensione duale e stabilizzata di ±12 V, ho optato per un circuito estremamente semplice, ma con qualche piccolo accorgimento, secondo me troppo spesso dimenticato...



Orrore! I regolatori della serie 78xx per alimentare un pre phono! - Direte voi...

Eh sì, lo pensavo anche io una volta... Ma poi... Come? Non lo vedete il trucco?

Beh, alla fine il risultato è stato questo...



Vediamo se qualcuno riesce ad indovinare quale dei due è l'LM317 e quale è il 7812...

Il risultato "sonoro"? Beh, potete immaginarlo...

L'alimentatore appena sfornato, eccolo qui.



I caps di livellamento sono due generosi Panasonic serie FC da 2200 µF / 25 V a bassa ESR, comprati all'estero a buon prezzo (anche se alla fine, su 18 che ne ho comprati, me ne sono arrivati due ammaccati, confermando la mia ipotesi che i postini giocano a football con i pacchi). Tutti i condensatori da 100 nF sono ceramici, C17 è multistrato e C18 è al tantalio (qui è meglio non usare ulteriori elettrolitici).

Per il resto, c'è solo da aggiungere che l'alimentatore sfrutta un trasformatore con un solo secondario (anziché, come al solito, due secondari) per ottenere una tensione duale. Ovviamente questo trasformatore è esterno (per evitare ronzii e rumore), ed è del tipo "da parete" o "da muro". Esso deve fornire in uscita una corrente alternata con tensione di almeno 12 V.

L'adattatore che ho deciso di impiegare è da 12 Vac a 700 mA, interamente "made in Germany" dall'azienda Friwo, ed ha una qualità notevole.



Il trasformatore interno è molto robusto e silenzioso (il pacco dei lamierini è affogato in resina).



Dispone anche di una protezione termica che interviene a 130 °C per salvaguardare il trafo in caso di corti, cosa che lo rende molto adatto a noi DIYer...



Al momento, mi mancano soltanto le RCA da montare sul pannello del pre, sperando che i postini non abbiano giocato a football pure con quelle...

Attendo i vostri pareri.

:: Il montaggio

Questa mattina mi sono arrivate le RCA, così finalmente sono riuscito a montare il pre nel mobile.

A proposito del mobile...



Il mobile è quello in alluminio anodizzato di cui si era parlato in un altro post qualche tempo fa (ne ho comprati diversi).



Poiché il polo esterno del connettore d'alimentazione non è isolato, l'ho sfruttato per portare a massa il contenitore. Ovviamente, è necessario collegare correttamente i due poli alla scheda dell'ali (invertendoli, il mobile risulta a 12 Vac anziché a massa). Per i collegamenti ho impiegato dei cavi single-core da 0.8 - 1 mm in rame stagnato.

Sul frontale ho fatto realizzare un'incisione al laser ed ho montato il led d'accensione da 3 mm (molto discreto anche al buio). Poiché far incidere uno o due pezzi mi sarebbe costato lo stesso prezzo, ho pensato di farne incidere due...



Ho posizionato i distanziatori (in nylon o teflon, credo) secondo la disposizione che mi è sembrata migliore. Ne ho dovuto rifilare uno per far entrare la scheda dell'ali.



Ho montato le due schede sui distanziatori e saldato tutti i restanti cavi. Quelli di segnale sono coassiali a bassa capacità, con la schermatura in rame stagnato (sempre per prevenire l'ossidazione).



Per fare un po' di ordine, ho deciso di raggruppare i cavi di segnale con un filo di cotone, come si faceva negli strumenti del secolo scorso. Qui si dovrebbe vedere il cavetto di massa collegato alla presa da pannello.



E qui alcune foto del progetto ultimato.







Per le impressioni d'ascolto e le misure del pre, rimando a questa sera o domani mattino (dipende dalla mia dolce metà).

Intanto, ditemi pure che ne pensate e se avete idee per migliorarlo.

Intanto, come promesso, concludo con le...

:: Prove soggettive: le impressioni d’ascolto

Anche se onestamente non amo le “auto-recensioni” (e a dire il vero, le prove soggettive in generale), cercherò di essere il più discreto possibile. Iniziamo...

La prima cosa che ho notato, l’ho notata quando ancora il primo disco (ho iniziato con i Pink Floyd, il mio gruppo preferito) stava inserito nella sua copertina: il silenzio. Nelle condizioni d’ascolto normali, ed anche a volumi più alti, sulla posizione d’ascolto non sono riuscito a percepire alcun fruscio. Direi che in quanto a rumore, posso ritenermi soddisfatto.

Ma quando sono passato all’ascolto di qualcuno dei miei titoli preferiti, posso giurarvi che l’ultima cosa alla quale ho pensato è stata quella di dover ascoltare il pre. Mi viene in mente una sola parola: realismo.

Come suona? Non saprei dirlo. Mi verrebbe da dire semplicemente che “non suona”, che a suonare sia il solo gruppo che ho deciso di ascoltare. Non sono riuscito a sentire nessuna delle costanti che mi era capitato in passato di sentire, nessun “limite” prestabilito, di dinamica o di soundstage, nessun “colore”. La conseguenza è che tutto mi sembra cambiare da disco a disco, o da brano a brano: ogni volta un “suono” diverso. Per una volta, mi è venuto spontaneo smettere di ascoltare l’impianto per dedicarmi solo alla musica.

Ho provato a sostituire gli l'LME49860 con gli LM833, senza ovviamente sentire delle differenze (sono entrambi ottimi operazionali, quindi la vedo dura a distinguerli).

D’altro canto, questo mi ha convinto definitivamente a cambiare al più presto il mio piatto (un Pioneer PL-514 pesantemente restaurato) con un modello meno rumoroso e con un braccio più in forma. Credo che manterrò la Shure M44G che ritengo, nel complesso, un’ottima testina.

:: Prove oggettive: le misure

Visto che non amo fidarmi solo dell’orecchio, ho pensato di fare due o tre misure sul pre per vedere se effettivamente rispettava i requisiti che mi ero prefissato…

La deviazione massima secondo la curva RIAA risulta essere di ±0.1 dB in tutto l’intervallo audio impiegando i valori dello schema.

Il rapporto S/N e l’isolamento dei canali sono superiori ai 75-80 dB. La THD non sono riuscito a misurarla in quanto troppo piccola.

Se avete consigli per migliorarlo, sono sempre qui.

Insisto, voi regalate complimenti. Comunque, grazie davvero...

Aggiungo il layout di montaggio della scheda dell'ali, che mi ero dimenticato di postare.



Per forza di cose, R12 (quella in serie al led) è in formato mini, col passo di 7.5 mm. In quel passo ci si potrebbe anche mettere un comune resistore da 0.25 W, ma starà un po' strettino.

Attendo i pareri di nd1967.

P.S.: icsnerdics, hai un MP.

Visto che hai già trovato i master per fotoincidere le schede, non mi resta che fornirti la lista dei componenti.

Resistori:
2 Res. 40 kΩ, 1%
2 Res. 118 kΩ, 1%
2 Res. 12,7 kΩ, 1%
2 Res. 487 Ω, 1%
2 Res. 1,96 kΩ, 1%
2 Res. 6,65 kΩ, 1%
2 Res. 2,1 kΩ, 1%
4 Res. 66,5 kΩ, 1%
2 Res 1 kΩ, 5%
1 Res 27 kΩ, 5%, 1/8W
2 Res 68 Ω, 5%, 1W

Condensatori (la tensione di lavoro deve essere uguale o maggiore a quella indicata):
2x 470 pF (ceramico/film plastico)
2x 27 nF, 5% (film plastico)
2x 39 nF, 5% (film plastico)
1x 4,7 µF, 25 V (tantalio)
8x 100 nF (ceramico)
1x 1 µF (ceramico multistrato)
2x 220 µF, 10 V (elettrolitico)
4x 6,8 µF, 25 V (tantalio)
2x 2200 µF, 25 V (elettrolitico)

Altro:
1x LM7812
1x LM7912
4x 1N4936 (o 1N4007)
1x LED Blu (3 mm)
2x LME49860
2x Zoccoli DIL-8

Se hai dubbi, chiedi pure. Per comodità ti lascio di nuovo un link del PDF con i master.

Mannaggia, quanto fa caldo sta sera. Il ventilatore puntato contro non basta neanche a far respirare!

Ciao,
Niki

icsnerdics ha scritto:comunque un giorno farò due foto anche al mio, considerato che è il primo pre phono DIY che entra in casa mia posso dire che il ragazzo ha fatto un lavoro fantastico.

Magari, sarei curioso di vederle! E grazie per il commento positivo, mi fa molto piacere che lo pensi.

Per i condensatori d'accoppiamento, puoi impiegare quelli che preferisci. Come ti ha detto icsnerdics, nel progetto ho impiegato quasi sempre condensatori al tantalio, che sono ottimi per quest'applicazione. Tuttavia, puoi impiegare anche dei condensatori a film plastico (es. al poliestere o polipropilene, magari assiali così riesci a montarli in verticale) o, come ho fatto per il phono di MauroP, dei condensatori Wet Tantalum, che costano di più (specialmente quelli "di marca"), ma forniscono prestazioni decisamente elevate.



Se puoi, cerca di procurarti C3 a bassa ESR o, comunque, di buona qualità. Sulla foto c'è anche la modifica per poter selezionare il tipo di testina (MM o MC), che ho sviluppato sempre su richiesta di Mauro.



Lo schema della modifica è questo (ci sono gli asterischi sui componenti modificati). In questo modo, si può selezionare il guadagno tra 40 dB (MM) e 60 dB (MC).



Ovviamente, se non intendi usare il T-Phonum con testine MC, puoi continuare a seguire la versione iniziale, senza modifiche.

Ciao,
Niki