{"id":985,"date":"2020-12-21T18:41:19","date_gmt":"2020-12-21T17:41:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.brunopelle.it\/?p=985"},"modified":"2021-01-11T11:45:46","modified_gmt":"2021-01-11T10:45:46","slug":"preamplificatore-audio-e-amplificatore-per-cuffie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.brunopelle.it\/?p=985","title":{"rendered":"Preamplificatore audio e amplificatore per cuffie."},"content":{"rendered":"\n

Dall\u2019inizio dell\u2019obbligo di rimanere in casa decido, recuperando materiale che avevo in deposito, di realizzare un preamplificatore simile a quello del mio impianto di riferimento. Ci pensavo da tempo. Riprendo in mano lo schema elettronico realizzato parecchi anni fa e apporto delle modifiche allo stadio di uscita in modo da fargli pilotare anche delle cuffie. Volendo risparmiare tempo e \u201cdenaro\u201d non potr\u00e0 avere lo stesso layout del riferimento ma sicuramente lo stesso suono. La maggior parte dei componenti che ho usato hanno anche 20 – 30 anni ho pi\u00f9 e molti sono stati costruiti in USA e Giappone! Non ho incluso un modulo RIAA (phono) per lasciare spazio, nello stesso contenitore, allo stadio di alimentazione. Alla fine \u00e8 venuto fuori il solito preamplificatore minimalista con cinque ingressi commutabili da un robusto selettore a contatti dorati, regolazione del volume affidato ad un potenziometro logaritmico Alps, doppia uscita del segnale audio e una uscita per le cuffie da 6,35 mm. Contatti dorati sul percorso del segnale e cavo Mogami per il cablaggio dello stesso. Intanto perch\u00e9 l\u2019uso di un preamplificatore e non di un amplificatore per cuffia dedicato? Un preamplificatore \u00e8 decisamente pi\u00f9 versatile ed \u00e8 in grado di pilotare delle cuffie, almeno il nostro per come \u00e8 progettato.<\/p>\n\n\n\n

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Alimentato a una tensione di + – 35 Volt rigorosamente stabilizzata con l’aiuto di un sovradimensionato trasformatore toroidale, il preamplificatore utilizza un circuito a simmetria complementare particolarmente complesso con una notevole larghezza di banda, bassa retroazione, ingresso a fet e uscita a mosfet in configurazione esclusiva in classe A. La stabilit\u00e0 \u00e8 assicurata dalla meticolosa scelta dei componenti, dallo layout del circuito stampato, dall\u2019alimentazione stabilizzata e dalla cura del percorso delle masse. Per i pi\u00f9 tecnici posso solo dire che l\u2019unica compensazione si trova nel differenziale di ingresso. Il circuito utilizza 57 componenti attivi tra transistori, fet e mosfet; 26 diodi; 4 circuiti integrati con funzione di regolazione e componenti passivi di elevata qualit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Terminato l\u2019assemblaggio passo alla taratura e alle misure strumentali per valutarne la stabilit\u00e0, le distorsioni, le prestazioni. Ultima, ma non meno importante, la prova di ascolto. Nella mia lunga e modesta esperienza ho potuto constatare che differenze immediatamente percepibili nelle sedute di ascolto sono legate proprio alle scelte circuitali che compongono lo schema. Differenze sostanziali sono udibili dalla scelta dello stadio di ingresso, dalla quantit\u00e0 di retroazione e in modo pi\u00f9 incisivo dallo stadio di uscita. Quest\u2019ultimo vale anche per gli amplificatori di potenza. Ecco perch\u00e9 le centinaia ore di ascolto fatte da me e il mio amico Lucky e in diverse occasioni, anche di confronto con apparecchi commerciali di elevata caratura, alla presenza di appassionati molto critici, ci ha portato a sperimentare una nostra topologia circuitale di stadio d\u2019uscita che abbiamo poi implementato nella realizzazione di preamplificatori e ancora meglio in amplificatori di potenza. Ovviamente le prove di ascolto hanno valore se condotte alla cieca nel medesimo ambiente e con la stessa pressione sonora. Ma uno schema elettronico pu\u00f2 comunque essere inficiato nelle prestazioni da un cattivo cablaggio e da un alimentazione inadeguata. Voglio dire che oltre al circuito elettronico, per ottenere caratteristiche analoghe per i due canali bisogna selezionare i vari componenti, bisogna curare il cablaggio partendo dal layout del circuito stampato, dal percorso e dimensioni delle piste alla disposizione delle schede e assemblaggio nel contenitore. La cura del percorso del segnale e della schermatura riduce la possibilit\u00e0 che segnali spuri di diversa natura si sommino al segnale audio in uscita.<\/p>\n\n\n\n

Perch\u00e9 rivolgo molta attenzione nell\u2019assemblaggio? Capita spesso che la scheda terminata e testata fuori dal contenitore funziona correttamente. Una volta montata nel contenitore metallico pu\u00f2 comparire qualche oscillazione ad alta frequenza. Per eliminarla le strade possibili sono due:<\/p>\n\n\n\n

a) ridurre la larghezza di banda intervenendo con compensazioni sul circuito elettronico;<\/p>\n\n\n\n

b) individuare le cause che determinano l\u2019innesco dell\u2019oscillazione.<\/p>\n\n\n\n

Nel primo caso la soluzione pu\u00f2 essere un filtro RC posto in ingresso costituito da una resistenza e condensatore che limita il segnale di ingresso attorno ai 100Khz o anche meno. Maggiore sar\u00e0 il taglio maggiore sar\u00e0 la rotazione di fase o distorsione di fase, cio\u00e8 il ritardo di fase fra il segnale di ingresso e quello di uscita. Se questa soluzione non dovrebbe essere sufficiente si dovr\u00e0 intervenire con compensazioni sul circuito elettronico \u201cCdom\u201d. In pratica controreazionando le frequenze elevate localmente o totalmente.<\/p>\n\n\n\n

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Isolamento dal telaio del mobile collegato a terra<\/em> del contenitore metallico del potenziometro del volume collegato a massa<\/em>.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Indubbiamente il secondo caso \u00e8 la soluzione migliore. Se \u00e8 vero che il segnale pu\u00f2 essere un segnale RF (radio frequenza) captato in ingresso \u00e8 vero anche che questa oscillazione la rileviamo al momento che montiamo il tutto in un contenitore metallico che, per altro, dovrebbe parzialmente schermare questo tipo di disturbo. In base alla mia esperienza alcuni stadi del circuito nel momento che vengono montati troppo vicini al telaio metallico possono essere soggetti a delle capacit\u00e0 parassite, anche di pochi pf, sufficienti a determinare l\u2019innesco di una oscillazione. Ecco perch\u00e9 volendo ridurre al minimo la distorsione di fase e di conseguenza ottenere una maggiore larghezza di banda del circuito e un maggiore slew rate, la strada da seguire \u00e8 la ricerca della giusta collocazione nel contenitore delle schede elettroniche e il corretto percorso delle masse sia se fungono da schermatura che di messa a terra del telaio. Ad esempio la parte metallica del potenziometro del volume deve essere collegata a massa in un solo punto; utilizzando una prolunga metallica per raggiungere il frontale, questa deve essere isolata dal telaio. L’alternativa \u00e8 quella di utilizzare una prolunga in plastica anche se meno robusta. Stesso discorso vale per tutti i connettori di ingresso e di uscita. Molte volte le cause di un ronzio sono proprio determinate da un contatto della massa di un connettore col telaio metallico. Un lavoro, questo, che richiede tempo e pazienza, dove spesso l\u2019oscilloscopio assume un\u2019importanza fondamentale, ma che alla fine viene compensato dal risultato ottenuto. <\/p>\n\n\n\n

Ho previsto di poter collegare cuffie con impedenza minima di 30\u03a9. Effettuando misure su diversi carichi ottengo i risultati seguenti:<\/p>\n\n\n\n

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La risposta in frequenza perfettamente lineare da 0 a 100000Khz anche su carico inferiore a 50\u03a9<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

THD =0,1% su carico di 10K\u03a9 – 1Khz<\/p>\n\n\n\n

THD =0,12% su carico di 56\u03a9 – 1Khz<\/p>\n\n\n\n

SR=178 V\/\u00b5s a 20Khz con carico di 56\u03a9<\/p>\n\n\n\n

Frequenza Massima riproducibile 1219Khz a 47 Vpp su carico di Ohm.<\/p>\n\n\n\n

Valori questi che non pretendono una precisione assoluta in quanto non tengono conto della distorsione dell\u2019oscilloscopio ma che rendono l\u2019idea delle prestazioni dell\u2019apparecchio.<\/p>\n\n\n\n

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Fig.<\/em>2 rotazione di fase a 20Khz figura di Lissajous<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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Fig.3 rotazione di fase a 100Khz figura di Lissajous<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

La distorsione di fase a 20 Khz e quasi inesistente ed \u00e8 evidente nelle fig.2 e 3 con la figure di Lissajous, dove per evidenziare una maggiore distorsione bisogna arrivare a 100Khz. Questo significa che la risposta da 20 a 20000 Hz (range ipoteticamente udibile) non presenta alcuna distorsione di fase e lo slew rate \u00e8 molto elevato.<\/p>\n\n\n\n

Ho parlato di distorsione di fase e larghezza di banda o larghezza di ampiezza. La larghezza di banda \u00e8 l\u2019intervallo fra la frequenza pi\u00f9 bassa a-3dB e la frequenza pi\u00f9 alta a -3dB rispetto la frequenza nominale di centro banda che convenzionalmente viene normalizzata a 1000Hz assunto che il segnale audio \u00e8 compreso fra i 16 e 20Khz.<\/p>\n\n\n\n

La distorsione di fase non \u00e8 altro che la rotazione di fase delle componenti spettrali del segnale d\u2019uscita rispetto quello di ingresso. Alla fine, risposta in frequenza e rotazione di fase e slew rate sono correlati tra loro e vanno ad influenzare la qualit\u00e0 audio di un sistema di amplificazione.<\/p>\n\n\n\n

Il limite della larghezza di banda \u00e8 determinato dalla stabilit\u00e0 del circuito e anche dalla necessita di ridurre il rumore di fondo e le distorsioni di intermodulazione.<\/p>\n\n\n\n

E\u2019 provato da diversi esperimenti di ascolto che l\u2019aumento della larghezza di banda, ad esempio passando da un filtro con taglio a 50 Khz a un filtro con taglio a 100 Khz, determina la percezione di un miglioramento della nitidezza sonora. Si \u00e8 visto anche che l\u2019orecchio umano \u00e8 sensibile alla distorsione di fase su suoni d\u00ec natura transitoria.<\/p>\n\n\n\n

Gli esperimenti di ascolto, che abbiamo condotto quando l\u2019orecchio era giovane, ci hanno dato conferma che la maggiore ariosit\u00e0 e nitidezza della riproduzione audio che si avvertiva con una maggiore larghezza di banda e una minore retroazione metteva in secondo piano l\u2019inevitabile aumento di rumore di fondo dell\u2019impianto di amplificazione; a fronte di un aumento della distorsione armonica totale, migliorava nettamente il senso di naturalezza e di maggiore dettaglio della scena sonora.<\/p>\n\n\n\n

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Lato ingressi e uscite<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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Lato superiore<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Bene. Terminato il lavoro e collegato la mia cuffia AKG Q701 ho iniziato ad ascoltare diversi brani ben conosciuti: la qualit\u00e0 di riproduzione \u00e8 notevole, nettamente superiore ad un amplificatore per cuffie dedicato munito di DAC, anche dopo lunghe ore di ascolto si continua ad apprezzare il dettaglio e la naturalezza del suono senza che ci sia alcun affaticamento di ascolto.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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