Un Single ended diverso :-)

Prodotto: TNT PreAmbolo
Produttore: non in vendita, progetto di autocostruzione di TNT-Audio
Costo approssimativo: 250-400 euro, dipendente dai componenti utilizzati.
Autore: Giorgio Pozzoli
Pubblicato: Settembre, 2002

Questo preamplificatore è stato progettato l'anno scorso. Ho studiato, come al solito, sia le caratteristiche relative allo stato solido che quelle inerenti lo stato valvolare, ed ho optato per un esperimento: un preamplificatore con il più semplice e puro circuito tipicamente valvolare realizzato con dispositivi a stato solido.

Sfortunatamente c'è solo un dispositivo a stato solido che ha le stesse caratteristiche di polarizzazione dei tubi, il JFET (FET a giunzione). E' un componente molto interessante ma il suo uso è limitato dal basso valore di Vds ottenibile: non superiore a poche decine di volt.

Se pensate che un circuito valvolare ha di solito una Vb di alcune centinaia di volt è chiaro che un circuito a stato solido deve combattere una battaglia molto impari. Ma i test si sono rivelati più soddisfacenti di quanto ci si potesse aspettare, ed alla fine il progetto è stato sviluppato in un circuito definitivo.

Il Circuito Audio

La disposizione circuitale complessiva è assolutamente classica: un selettore d'ingresso è seguito dal controllo di volume e da uno stadio attivo.

Perché questa scelta invece della regolazione della tensione all'uscita, come nell' MW Pre 01 & 02? Ci sono diverse ragioni.

Prima di tutto, un'impedenza d'uscita di qualche Kohm insieme alle capacità delle interconnessioni e dell' alimentazione riduce l'estensione della risposta in frequenza. Inoltre il controllo sul finale di potenza è ridotto. Tutto ciò produce un suono morbido ma anche più lento e meno limpido. L'ho gradito al tempo dell' MW Pre 01, ma ora non mi piace più così lungo. Non sono sicuro che sia semplicemente una questione di gusti.

Seconda cosa, se il potenziometro sta in uscita il preamplificatore avrà la piena amplificazione del segnale in ogni momento. Da una parte ciò significa che il rumore e la distorsione per un dato livello d' ingresso sono indipendenti dalla posizione del potenziometro e che il segnale attraverso di esso è al più alto livello possibile, che sono aspetti positivi. D' altronde, però, mentre il rumore è minimizzato la distorsione è esaltata, il che non è positivo: perché dovrei preferire affrontare una distorsione costantemente alta quando potrei facilmente averne una bassa mentre ascolto a bassi livelli, che poi è la situazione di normale ascolto?

Per ultimo, la distorsione raggiunta per lo stesso (elevato) livello di uscita (diciamo 6Vrms) dallo stadio a JFET a bassa tensione è di sicuro più alto di quello ottenuto da uno stadio a valvole ad alta tensione. Ciò rende la considerazione precedente ancora più critica.

Nonostante la disposizione circuitale sia quella classica, ci sono comunque diverse caratteristiche particolari.

Prima di tutto ci sono dei trimmer in serie ad ogni ingresso: questo permette di regolare la sensibilità di ognuno di loro senza modificare troppo la risposta in frequenza complessiva: infatti l'impedenza d'ingresso è limitata dalle resistenze da 47Kohm, e l'impedenza della sorgente al gate del JFET è limitata dal potenziometro. Così la banda passante non dovrebbe variare di molto.

Ovviamente i trimmer da 500Kohm possono essere omessi se non vi necessitano. Credo che si potrebbe averne bisogno per un confronto accurato tra unità con livelli di uscita differenti.

Quanto costa tutto ciò al degrado del suono? Non so, apparentemente molto ma molto poco. Ma se non vi sentite sicuri con il loro utilizzo nel circuito, liberatevene. Avrete comunque bisogno di selezionare i JFET dei due canali in modo che abbiano lo stesso guadagno, ma visto il loro bassissimo costo questo non è un problema.

Dimenticavo, nel caso pensiate che questa accortezza non sia appropriata notate che il Nagra PLP ha esattamente la stessa caratteristica.

Il selettore degli ingressi è un tipo di alta qualità della Palazzo, con i contatti placcati in oro.

Per il potenziometro è stato utilizzato un AURA D7A Model 1, che è un regolatore a scatti di qualità molto alta. Comunque è possibile montare qualsiasi altro potenziometro. Il regolatore a scatti garantisce una degradazione del suono minima ed una precisione molto alta.

Ci sono altri attenuatori a scatti sul mercato. Ho usato l'AURA perché l'avevo già, ma l'AURA è veramente impressionante. Sfortunatamente anche il suo prezzo lo è abbastanza.

Lo stadio attivo è molto semplice. Un JFET è configurato nella più classica e valvolare configurazione single ended a catodo.....oooops, con la polarizzazione automatica del source.

La resistenza di source non bypassata limita il guadagno e la distorsione. Introduce una certa retroazione ma è locale, retroazione intrinseca, e non dovrebbe causare alcun problema.

Il drain del JFET è connesso ad un transistor bipolare configurato come inseguitore di emettitore, per avere un'impedenza di uscita molto bassa. Tutto il guadagno di tensione è ottenuto dallo stadio a JFET: il transistor bipolare fornisce solo il guadagno in corrente.

Il risultato è un circuito molto semplice ed economico dalle caratteristiche interessanti. L'unica accortezza è quella di provare a selezionare in guadagno i JFET, testandone qualcuno nel circuito e misurandone l'amplificazione risultante. Sono piuttosto economici, così potete comprarne quanti ne volete...Comunque notate che la presenza dei trimmer per la sensibilità in ingresso permette di usare anche dispositivi non selezionati ma c'è il rischio di avere differenti risposte in frequenza tra i due canali.

L'uscita è collegata all'emettitore del transistor attraverso un condensatore al polipropilene di alta qualità. Io ho usato un condensatore da 8mF della Auricap.

Un'attenzione particolare all'alimentazione della sezione audio: un ulteriore filtro LC è utilizzato per filtrare il rumore eventuale proveniente dalla linea. Il filtro usato è una bobina RF e due condensatori in parallelo, un elettrolitico da 3000mF (un serbatoio più che un vero componente di filtro) e un carta e olio da 0,47mF.

L'alimentatore

Con progetti single ended il circuito di alimentazione è importante quasi come quello per l'amplificazione: in questo caso è stato progettato veramente con grande accuratezza.

La connessione con la rete avviene attraverso un cavo d'alimentazione staccabile, connesso ad una vaschetta IEC sul pannello posteriore dell'unità. La vaschetta contiene anche l'interruttore principale, i due fusibili (uno per ogni fase) e un filtro di rete.

Da questo punto in poi l'unità è completamente dual mono: ci sono due trasformatori e due alimentatori, uno per ogni canale. Ciascun alimentatore è molto semplice perché è richiesta solo una tensione di alimentazione, vista la tipologia circuitale, esattamente come nei progetti SE a valvole.

Il trasformatore eroga 30Vrms. Obiettivamente potete usarne uno da 15+15V sempre che siate capaci a realizzare correttamente una connessione in serie dei due secondari (il che è da prevedere se siete interessati alla costruzione di questo progetto...). I rettificatori sono diodi discreti ultra veloci, tipo BYV27-100. Ciò aiuta a ridurre il rumore di commutazione.

I diodi sono seguiti da un gruppo di condensatori, idealmente al polipropilene per i valori più bassi ed elettrolitici per quelli più alti. Forniscono un primo filtraggio sul ripple della frequenza dell'alimentatore.

Quindi segue un regolatore di tensione serie a MOSFET. La configurazione è quella consueta ma qui i valori usati sono piuttosto particolari. La costante di tempo della rete al gate del MOSFET è infatti più alta di 2000 secondi...le unità impiegano qualcosa come 3 ore per raggiungere il 95% della tensione definitiva!!!

L'effetto è una lisciatura terribile di ogni ripple. L'alimentatore diventa molto silenzioso.

C'è un piccolo inconveniente: è che l'unità è meglio non spengerla mai, deve rimanere sempre accesa. Dato il ridotto consumo di corrente questo non è un problema.

All'accensione l'unità diviene operativa in pochi minuti malgrado non sia capace di esprimere le sue prestazioni migliori prima di qualche ora.

La costruzione

Tutti i circuiti sono montati su circuiti stampati a faccia singola. Come al solito il lato ramato è utilizzato come piano di massa e tutti i componenti sono montati su questo lato. Date uno sguardo alle istruzioni per l'assemblaggio per ulteriori delucidazioni.

Le connessioni interne, tra i circuiti stampati e da questi ai connettori RCA sono piuttosto sottili, del tipo solid-core, con fili di rame placcato in argento. Per le connessioni più lunghe ho usato cavo solid-core isolato ricavato da un cavo per reti informatiche UTP Cat.5.

Nel cablaggio dello stadio di linea ho seguito esattamente lo schema a partire dai pin d'ingresso. I connettori d'ingresso sono isolati dal pannello posteriore, tutti i capi freddi di questi connettori per ogni canale sono connessi insieme. I ritorni di massa per ogni canale sono connessi in un solo punto, che è il centro-stella di massa mostrato nello schema.

Se fosse possibile anche le connessioni tra R105, R108, R109 e R110 e la massa dovrebbero essere realizzate utilizzando percorsi separati, direttamente dalla resistenza al centro-stella di massa.

Un'attenzione particolare va prestata al fine di minimizzare i loop di massa. Con una costruzione dual mono non è facile: la configurazione mostrata sotto è quella che funziona meglio con le mie prove, dipende probabilmente dal piano di montaggio dei componenti.

Misure

La ridotta tensione di alimentazione impone l'obbligo di tirare fuori la massima tensione raggiungibile, ed il vincolo ancora più rigoroso che tale tensione sia raggiunta con un ragionevole livello di distorsione.

In effetti la distorsione in condizioni normali è molto limitata dal fatto che lo stadio di amplificazione viene dopo il potenziometro di volume, così la tensione d'ingresso (e conseguentemente la distorsione in uscita) dello stadio suddetto dipende dall'apertura del potenziometro.

In ogni caso i livelli di distorsione non sono particolarmente preoccupanti. Date uno sguardo ai grafici che seguono tenendo conto che apparentemente l'orecchio umano è meno sensibile alla distorsione ad alti livelli di volume rispetto a quelli più bassi (i picchi "errati" sono disturbi ad alta frequenza provenienti dalla regolazione della misurazione in combinazione con altri effetti dovuti al limitato tempo di campionamento dello strumento utilizzato).

Distorsione armonica totale (sulle prime 5 armoniche) con un segnale d'ingresso di 2Vrms a 1KHz, volume al massimo, l'uscita è di 6,9Vrms.

Distorsione armonica totale (sulle prime 5 armoniche) con un segnale d'ingresso di 2Vrms a 1KHz, volume regolato per avere un'uscita di 2Vrms.

Distorsione d'intermodulazione con un segnale d'ingresso di 2Vrms a 19-20KHz, volume al massimo, l'uscita è di 6,9Vrms.

Distorsione d'intermodulazione con un segnale d'ingresso di 2Vrms a 19-20KHz, volume regolato per avere un'uscita di 2Vrms.

Il suono

Come mia abitudine, non vado affatto a ritroso rivedendo quanto già detto sul progetto. Non credo poi che possa essere obiettivo recensire la propria creatura.

D'altro canto, so che è importante almeno dare al lettore un'idea del suono che l'unità fornisce. Per favore cercate di considerare quello che segue come un punto di vista strettamente personale...

Quello che posso dire è che è estremamente preciso, controllato, neutro (la risposta in frequenza è piatta a 1Hz....), ma non difetta neppure nella dinamica, malgrado qualche volta sembri di sì: il controllo è tale che non aggiunge nulla di più dinamico e di più spinto al suo ingresso.

Il suono è molto differente da quello normalmente considerato come "valvolare", a parte il fatto che non c'è traccia di granulosità.

Da punto di vista dell'immagine il suono è molto preciso e per certi versi, per darvi un'idea, è simile quello del Pass Aleph P, anche se probabilmente non è altrettanto puntiglioso. La stabilità dell'immagine è buona. La musicalità è ampia e profonda come lo è la registrazione. Anche qui tende a riprodurre la registrazione senza aggiungere nulla.

Conclusioni

Voglio darvi solo un paio di suggerimenti.

Primo, nello spirito della semplicità del progetto, non fate l'errore di sottostimare il risultato.

Secondo, se volete solo provare il circuito, potete montare un prototipo con una serie di 3 batterie da 9V per l'alimentazione. Il costo complessivo, escludendo l'alimentatore, il regolatore a scatti ed i condensatori d'accoppiamento è semplicemente ridicolo, e per provare il circuito potreste usare provvisoriamente componenti di livello più normale (anche se secondo me merita davvero quelli molto buoni, se non i migliori sul mercato).

L'ultima cosa: sì, è a stato solido....allora?

Lista dei componenti

Codice	Valore	Rating	Note
C101	3300uF	50V	Elettrolitico
C102	0.47uF	50V	Carta in olio
C103	8uF	50V	Polipropilene
L101	1000uH		RF choke
P101	potenziometro		vedi testo
R101	47k	1/4W 1%	Holco
R102	47k	1/4W 1%	Holco
R103	47k	1/4W 1%	Holco
R104	47k	1/4W 1%	Holco
R105	220k	1/4W 1%	Holco
R106	1k	1/4W 1%	Holco
R107	10k	1/4W 1%	Holco
R108	1k	1/4W 1%	Holco
R109	10k	1/4W 1%	Holco
R110	220k	1/4W 1%	Holco
VR101	500k	1/4W 1%	trimmer
VR102	500k	1/4W 1%	trimmer
VR103	500k	1/4W 1%	trimmer
VR104	500k	1/4W 1%	trimmer
J101	2N3819		j-FET
Q101	BC109B		transistor NPN
SW101	Commutatore		2 vie 6 posizioni

N.ro 12 connettori (Pin) RCA da pannello isolati, placcati oro.

Alimentazione - per un canale

Codice	Valore	Rating	Note
C501	1nF	50V	Polipropilene
C502	0.47uF	50V	Polipropilene
C503	3300uF	50V	Elettrolitico
C504	3300uF	50V	Elettrolitico
C505	3300uF	50V	Elettrolitico
D501	BYV27-100		Diodo ultraveloce
D502	BYV27-100		Diodo ultraveloce
D503	BYV27-100		Diodo ultraveloce
D504	BYV27-100		Diodo ultraveloce
R501	3.3k	1/4W 1%	Holco
R502	22k	1/4W 1%	Holco
R503	625k	1/4W 1%	Holco
R504	10k	1/4W 1%	Holco
M501	IRF830		Power MOSFET
TR501	Trasformatore di alimentazione	30VA	Prim:220V Sec:30V (oppure 15+15V)

N.ro 1 vaschetta IEC con filtro di rete, interruttore e fusibile.

© Copyright 2002 Giorgio Pozzoli - http://www.tnt-audio.com

Traduzione: Sandro Savino - HTML editing a cura di Paolo Saggese