![[The TNT Solidphono]](../gif/solidphono.gif)
È un dato di fatto che ci sono molti problemi anche nei progetti di potenza ridotta:
Tuttavia ci sono molte realizzazioni commerciali a stato solido che suonano abbastanza bene, così non è detto che uno stato solido non possa raggiungere la stessa qualità di un valvolare.
Il fatto è che, secondo me, semplicemente il valvolare e lo stato solido hanno differenti qualità, e temo che queste non siano dovute soltanto a problemi tecnici e caratteristiche di base, ma anche ad una diversa filosofia di approccio alla progettazione tra progettisti delle due categorie.
Ho ascoltato diversi amplificatori in cui "il vecchio suono delle valvole" era stato ricercato.
Un esempio: all'ultimo Top Audio Show di Milano, ho trovato un amplificatore a valvole, costruito da una piccola ditta italiana, affollato di condensatori in carta e olio sull'alimentazione, ma che faceva uso di condensatori di accoppiamento economici a film.
Ho domandato al progettista, e lui mi ha risposto che aveva cercato quel tipo di suono.
Un po' in verità colorato e mancante di trasparenza, tuttavia: quelli erano tra i peggiori condensatori che io avessi provato da quel punto di vista...
Effettivamente lo stato solido, normalmente, ha un controllo dei bassi di gran lunga migliore ed una buona musicalità, ciò nonostante molto diversa da quella dei "tubi": questa è legata al ritmo ed all'impatto, mentre quella delle valvole è più legata ad una certa leggerezza del suono, un'intrinseca eleganza, un leggero calore delle antiche danze (Il valzer di Vienna intendo, non la techno...).
Così dovendo scegliere tra le due, come sempre è una questione di gusti personali.
Comunque nell'autocostruzione, almeno in Italia, lo stato solido è quasi inesistente; gli schemi a componenti discreti è sono considerati poco interessanti, mentre gli schemi ad op-amp sono ritenuti del tutto inaccettabili, dati tutti i noti problemi connessi alla retroazione.
Lucio, tuttavia, testati alcuni preamplificatori a stato solido di fascia economica ha riferito che erano quasi prodigiosi, per il loro costo, ed erano basati su degli op-amp.
Ed essendo io, come Lucio, poco condizionato da preconcetti, ho deciso di provare a costruire un RIAA simile ad uno di questi, tanto per comprendere fino a che punto si può arrivare (o meglio, posso arrivare...) seguendo questa strada.
Siccome non ho ragione di credere che i progettisti abbiano fatto qualcosa in modo errato, ho semplicemente adottato la filosofia costruttiva riportata nella documentazione disponibile.
Sto parlando del famoso preamplificatore phono Lehmann Audio Black Cube.
Si noti che gli schemi, eccetto pochi componenti, sono stati completamente ridisegnati, senza accedere agli schemi originali del Black Cube (copiare solamente non sarebbe stato interessante per me come progettista...troppo facile questa strada...) ma d'altro canto io credo che ogni progettista debba essere disponibile ad imparare dagli altri, se vuole ottenere risultati soddisfacenti.
Voi comunque non potreste credere quanti progettisti lavorano semplicemente copiando e riordinando i vecchi schemi circuitali...
Nessun tipo di concorrenza può in ogni caso accendersi tra due oggetti completamente differenti, uno nato per la produzione industriale e l'altro per l'autocostruzione.
Non mi sono neppure preoccupato di fare una prova comparativa tra i due prodotti.
Ho solo voluto scoprire quanto avanti mi avrebbe portato la progettazione facendo uso di pre-amp e componenti di costo non eccessivo, seguendo la stessa logica di selezione dei componenti del disegno di un valvolare, in confronto alla progettazione stessa di un valvolare.
Il risultato, fino ad ora, è un prototipo MM, a due schede separate, PSU (unità di alimentazione) e circuito audio; entrambe le parti sono assemblate "quasi in aria", su un PCB senza alcuna pista, utilizzando i piedini dei componenti per le connessioni. Questo permette di ottenere una ottima stabilità dei componenti, ed il numero delle saldature è ridotto al minimo.
Il rovescio della medaglia però sta nell'assenza di un piano di massa, che sicuramente non aiuta nella riduzione delle interferenze sul segnale, sia internamente che esternamente alla scheda, così una PCB doppia faccia credo sia la miglior soluzione (e l'unica accettabile da un punto di vista industriale).
Ovviamente potete unire le due soluzioni. In questo caso potete prendere una scheda a singola faccia; la parte conduttiva può essere usata come piano di massa.
Si praticano i fori per i piedini dei componenti e poi si fresa lo strato conduttivo del piano di massa (quello di rame) attorno al foro, per evitare contatti inopportuni tra massa e piedini.
Fino ad ora sono stato molto pigro nel rifare tutto seguendo queste regole, quindi non vi so dire quanto grandi siano i miglioramenti che vi dovrete aspettare...ma il prototipo sembra funzionare perfettamente anche senza alcun piano di massa, non credo quindi di sentire realmente bisogno di cambiamenti.
I transistor sono BC449/459 (NPN/PNP), transistor per uso audio di bassa potenza e basso livello di rumore.
Allora ho deciso di provare un altro circuito, che è più complesso e dovrebbe garantire un miglior accoppiamento tra le due metà.
Quest'altra soluzione funzione bene quanto l'altra, ma sempre con le resistenze prese dalla stessa bobina ho trovato una differenza di 10mV tra le due tensioni.
Ho dovuto comunque usare un op-amp di ottima qualità, OP285 di Analog Devices, perchè ad esempio con il 5534 l'offset (differenza fra le due tensioni) era molto elevato.
Oltre a produrre una buona parte dei migliori circuiti audio integrati disponibili, AD mette a disposizione la propria documentazione tecnica sul sito http://www.analog.com.
I loro componenti sono facili da reperire (tutti i circuiti integrati usati in questo progetto sono reperibili, almeno in Italia, anche da RS Components).
I transistor possono essere quelli di cui sopra oppure degli equivalenti.
Riguardo al problema delle misure, non ho trovato molta differenza tra le due soluzioni. Per quanto riguarda il suono, voglio precisare che la seconda soluzione è probabilmente migliore, un po' più morbida e pulita, forse meno definita ma più musicale. Ma la differenza è così ridotta che mi porta a dubitare delle mie orecchie.
C'è anche un'altra soluzione, cioè quella di connettere l'ingresso del blocco invertente con quello dell'uscita non invertente, che è la soluzione più usata (standard), che io sappia.
Intendo provare anche questa soluzione, ma non mi aspetto grandi differenze.
Un'altro approccio prevede l'utilizzo ovviamente di un integrato, regolatore di tensione a basso rumore, ma sto tentando di evitare il feedback ingresso-uscita anche nel regolatore...probabilmente è solo una fissazione, comunque...
Come potete osservare dagli schemi, ci sono molti condensatori; infatti abbiamo circa 33,000uF.
Tutti i condensatori elettrolitici (di qualità normale) sono bypassati da condensatori al film di buona qualità (Philips).
La scheda di alimentazione è collegata alla scheda audio attraverso un cavo schermato a tre fili.
Non sono stati usati connettori, il cavo è saldato direttamente sulle schede.
L'idea guida è stata quella di avere due telai, ma lo stadio audio sembra insensibile ai disturbi, così indicativamente potete mettere tutto in un solo telaio, purchè ci sia abbastanza spazio da lasciare le due schede abbastanza distanziate (diciamo almeno 15cm).
A un certo punto sono stato assalito da un grosso dubbio: quanto ed in quale modo l'unità di alimentazione può cambiare il suono di un componente che dovrebbe avere un PSSR (rapporto di reiezione dell'alimentatore, il rapporto tra la trasformazione in alimentatore e la relativa trasformazione in uscita di tensione) di 80dB, come gli op-amp usati?
Dato che qualunque cosa sembra possa avere inaspettati effetti sulla qualità del suono, ero certo che l'alimentatore avrebbe potuto cambiarla, ma quanto?
Bene, inizialmente non sono riuscito a trovare i diodi di raddrizzamento ultra veloci.
Poi Norbert Lehmann gentilmente mi ha suggerito di riprovare a seguire questa strada.
Quando finalmente li ho trovati e montati, il suono è cambiato drammaticamente, in maniera incredibile. Molto più che per la sostituzione di un condensatore a film con uno in carta ed olio.
Lo SSM2017 è un pre-amplificatore eccezionale, con un rapporto segnale rumore molto elevato ed una reiezione dei disturbi altrettanto buona.
Probabilmente è assolutamente necessario per il suo impiego abituale, l'utilizzo con microfoni bilanciati.
Infatti è progettato per lavorare con i microfoni ed i loro cavi molto lunghi, in ambienti molto "inquinati" da disturbi elettronici come le sessioni di registrazione o nei teatri.
Il rapporto di reiezione di modo comune è veramente ottimo, così questo rende molto difficile che qualsiasi interferenza raccolta dal cavo di connessione sia presente sul pin di uscita.
Per di più il rumore intrinseco del componente è così basso che normalmente è mascherato (coperto) da quello degli altri componenti (intendo il preamplificatore di linea e l'amplificatore di potenza).
Il secondo stadio è un OP275, doppio op-amp in configurazione non-invertente.
È un amplificatore di livello audio AD, di costo relativamente basso.
In ogni caso potete provare gli op-amp duali che riuscite a trovare, non è strettamente necessario prendere quelli indicati. Io ora sto utilizzando un OP285. Un op-amp con ingresso a fet è ad ogni modo da preferirsi.
Il guadagno totale è stato regolato per ottenere 440mV di uscita con 4mV in ingresso ad 1KHz.
Il guadagno dello stadio di ingresso è stato regolato su 40dB, ma può essere aumentato per un utilizzo con testine MC, se necessario.
Il guadagno è controllato dalla R2; la tavola che illustra il rapporto tra guadagno e resistenza è presente nei manuali AD, potete guardare lì per modificare i valori.
Comunque è possibile settare il guadagno a 60dB con R2 pari a 10 ohm (valore minimo nel manuale).
Lo stadio di uscita è stato settato ad 11, ma può essere facilmente accresciuto cambiando R6/R7.
L'impedenza di ingresso è controllata da Rin e Cin: non ci sono meccanismi per la modifica di questi ultimi, perchè penso che questo genere di precauzioni non siano necessarie in un progetto per l'autocostruzione.
Se pensate di aver bisogno di cambiare i valori senza usare il saldatore, potete ricorrere a diverse soluzioni (interruttori interni per la selezione del carico...) che meglio si adattano al vostro caso.
Ho testato il preamplificatore con una testina MM da 4mV di uscita e con una MC (ad alta uscita) da 2mV, ma in entrambe i sistemi non c'è stato apparentemente alcun rumore prodotto dallo stadio phono.
Erano entrambi impianti a valvole, ed uno dei due faceva uso di diffusori ad elevata sensibilità, questi erano spesso stati capaci di rivelare ogni traccia di rumore (in tutti e due i casi un po' di rumore a 50Hz era presente...ma non dipendeva dalla sorgente selezionata ed il rumore attorno ai 50Hz non cambiava con l'inserimento del pre-phono: apparentemente il rumore era dovuto agli stadi successivi...).
Quindi non credo possano nascere grossissimi problemi di rumore nell'aumentare il guadagno anche di dieci volte.
Ho studiato la rete RIAA aggiustando i valori per un errore al di sotto di +-0.2dB, ma ritengo che sia ancora troppo alto ( ho ripetutamente sentito dire che una tolleranza dello 0.2% non è udibile, ma ho la sensazione che sia percettibile...).
In ogni modo questo permette un risultato relativamente buono con valori standard, il che e' un bel vantaggio nell'autocostruzione.
Ho deciso come al solito di implementare la rete secondo il vecchio standard RIAA, e non il nuovo RIAA/IEC.
Ciò permette di migliorare la risposta in basso, ma anche il rumble viene amplificato...
Avrei voluto provare le connessioni completamente bilanciate sulla testina, ma le testine normalmente hanno il corpo connesso elettricamente ad un piedino di massa, così il segnale è già in origine sbilanciato, e in ogni caso la documentazione del SSM2017 per una configurazione pseudo differenziale, fornisce un valore massimo per la resistenza di 10Kohm, mentre per una testina MM avrei avuto bisogno di 23.5Kohm.
Un problema che ho riscontrato con la configurazione sbilanciata è che il primo stadio di uscita ha l'offset (il guadagno in continua del primo stadio è di 1000) che varia apparentemente con il variare della resistenza interna della testina, il che è alquanto spiacevole, giacchè lo stadio può non lavorare al minor livello di distorsione.
Ma questo non è certo (magari a 0 volt ci può essere qualche distorsione da incrocio non presente invece quando è applicato un offset).
Piuttosto c'è un problema più grande, cioè che l'offset è abbastanza elevato da richiedere un accoppiamento in alternata con il secondo stadio, cosa che avrei preferito evitare.
Ho anche usato un altro condensatore di accoppiamento di uscita per evitare che qualsiasi offset di tensione si potesse introdurre nella griglia dello stadio di linea del mio preamplificatore a valvole.
Comunque aumentando C13 a 10uF, R6 a 15Kohm, R7 a 150Kohm e diminuendo R13 a 13.6Kohm, l'offset dovrebbe ridursi al punto da rendere non necessario il condensatore, in generale.
Comunque questo potrebbe richiedere la modifica della RIAA, dal momento che è stata calcolata tenendo conto di tutto il circuito, inclusi tutti i condensatori di accoppiamento.
Per la RIAA ed i condensatori di accoppiamento ho fatto uso dei migliori componenti che avevo in casa.
Sono per lo più Selecap (polipropilene), ma ho anche usato una coppia di Jensen carta ed olio come condensatori di accoppiamento interstadio (ho cercato solamente di comparare la tecnologia valvolare con quella a stato solido, a parità di qualità dei componenti: gli 8 condensatori da me utilizzati sul percorso del segnale e nella RIAA erano da 630V e tutti quanti costano appena 80$...).
Di solito tendo a suggerire l'utilizzo di condensatori in carta ed olio ovunque, se (economicamente...?) possibile, ma in questo caso ho provato ad usare i suddetti anche come condensatori di uscita, ed alla fine sono ritornato ad utilizzare quelli a film, perchè il suono era divenuto un po' troppo brillante.
È da sottolineare in ogni caso che tutta questa messa a punto fine dipende dal carattere degli altri componenti del sistema e dal proprio gusto, quindi sentitevi liberi di scegliere ogni altro tipo di condensatore per confezionare il suono così come lo volete.
Tutte le resistenze sono a strato metallico 1%.
Si noti che il filtraggio dell'alimentatore è completato sulla scheda audio.
Per prima cosa c'è un filtro RC su ciascuna linea di alimentazione positiva e negativa, (R11+C7A-B e R12+C8A-B).
Ho usato capacità di basso valore per l'ingresso del circuito audio di potenza, così da filtrare via la maggior parte del rumore ad alta frequenza che potrebbe essere raccolto dai cavi di connessione fra l'alimentatore e la scheda audio.
Agli elettrolitici sono state messe in parallelo capacità del valore di 0.47uF di buona qualità (Philips in polypropylene).
Inoltre c'è un'altro filtro RC indipendente per ogni stadio e ogni linea, con condensatori di bypass per ciascun circuito integrato, che sono stati collocati più vicino possibile agli integrati stessi .
Questi sono elettrolitici di qualità media (4700uF), con in parallelo Philips in polypropylene da 0.47uF.
Ho tentato di usare valori più bassi per i primi (220uF di qualità normale oppure degli Elna Cerafine), ma sembrava ci fosse un residuo di tensione a frequenza audio sui piedini di alimentazione.
Questo sembra scomparire completamente se si usano condensatori da 4700uF.
Tutti quanti sommati forniscono altri 19000uF sulla sola scheda audio.
Anche se sono stato in grado di testare la scheda audio anche solo ponendola sopra una lamina metallica isolata collegata a massa, la scheda dovrebbe essere completamente isolata;
la miglior soluzione sarebbe quella di utilizzare una PCB con un ampio piano di massa dal lato dei componenti.
La schermatura va collegato alla massa vicino ai connettori di uscita (o almeno questa è la miglior soluzione per il mio sistema..).
Nessuno dei poli freddi dei connettori di uscita o di ingresso deve essere direttamente collegato al contenitore schermante, ma le loro connessioni devono arrivare sulla scheda audio, come illustrato negli schemi.
Il cavo di massa proveniente dal giradischi deve essere connesso al contrnitore schermante su un morsetto separato.
La stessa vivacità e profondità era presente nel suono proveniente del mio preamplificatore a valvole, ma la differenza reale è che io ero abituato ad associare la vivacità in qualche modo ad un suono appena sottile, leggermente tagliente, alla mancanza di basse frequenze.
Qui invece il suono è solido e pieno così come ce lo si immagina debba essere in un sistema a stato solido, ed allo stesso tempo è arioso, dolce e liquido.
Ciò fa si che questo preamplificatore riesca a lavorare bene sia con la classica che con il rock: ascolto molto piu' rock da quando lo uso...
E la grana, che è uno dei tipici problemi dello stato solido?
Bene, devo dire che non sono stato in grado di rilevare alcuna granulosità che non fosse attribuibile alla registrazione stessa.
Perciò non sono sicuro che non si possa sentire alcuna grana: anche se devo ammettere che in alcune situazioni e con alcuni strumenti (archi, tipicamente) qualcosa di simile alla "grana" può essere avvertita, può anche essere il vero suono delle corde, che spesso è smussato dal sistema di riproduzione non molto accurato e dettagliato.
Per ciò che concerne la dinamica, posso solo dire che sono rimasto sorpreso, a notte fonda, da un'improvvisa esplosione in una vecchia edizione della 1a sinfonia di Mahler (Abbado, DGG): veramente impressionante, certamente la velocità non manca e l'impatto riceve molta più forza dall'ottimo controllo dei bassi; Il TNT Solidphono ha sicuramente più impatto del pre TNT MW, anche se entrambi hanno un'ottima velocità.
Piuttosto se si esamina la microdinamica, la maggior trasparenza del pre MW sembra riprodurla un po' meglio.
In verità il MW è più trasparente, ma d'altro canto se si ascolta attentamente si può notare come ciò sia dovuto piuttosto alla leggerezza della gamma bassa.
Cosa significa tutto ciò, alla fine?
Un sistema a valvole è meglio di uno stato solido o è vero il contrario?
Ebbene, la risposta è difficile.
Infatti, a me piace molto il suono di questo nuovo amico a stato solido, ma gradisco molto anche il suono del pre MW.
Con quest'ultimo la musica fluisce, è leggera, melodiosa, affabile, calda, libera.
Con il TNT Solidphono la musica è lì, senza fronzoli ma dal corpo pieno, con equilibrio, dettagliata ma senza essere eccessivamente focalizzata, ed allo stesso tempo con molte delle caratteristiche peculiari delle valvole (o meglio, sovente associate alle valvole); ma quella danza magica, quel senso di completa libertà mi mancano un pò.
In gran parte una questione di gusti, infine.
Voglio ringraziare Norbert Lehmann della Lehmann Audio per l'aiuto e l'assistenza.
Per maggiori informazioni sui loro prodotti e la loro filosofia progettuale, prego rivolgetevi al sito ufficale Lehmann Audio.
Un nostro lettore, Massimo Baso [E-mail: massimobaso (at) yahoo.it], ha realizzato gli schemi di montaggio e le immagini per realizzare gli stampati tramite fotoincisione e li mette gratuitamente a disposizione per chi ne avesse necessità. Contattatelo via E-mail per maggiori informazioni.
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Traduzione: Andrea Coltella