MW Pre 02 - Line Pre-amplifier

Evoluzione naturale

E' passato molto tempo da quando scrissi l'ultimo articolo per Termoionica Applicata. Nel frattempo ho passato molto tempo su progetti molto diversi, tutti a stato solido, ad esempio il Solidphono, il Convertus e, ancora in attesa di pubblicazione, una nuova versione di quest'ultimo, un pre fono ed un pre linea, più i test di vari oggetti, incluso un clock a bassissimo jitter.

Questo non significa che i progetti basati su tubi siano necessariamente inferiori a quelli a stato solido, esattamente come le soluzioni a tubi adottate in precedenza non significavano il contrario.

In realtà sto solo cercando altre vie per ottenere gli stessi risultati: volevo solo ottenere un ottimo preamplificatore, non troppo costoso o complicato. Nulla di esoterico, soprattutto per quanto riguarda il prezzo.

E' però anche vero che negli ultimi anni le mie priorità per quanto riguarda il suono di un sistema sono andate cambiando in maniera sottile ma continua, e oggi devo dire che il mio suono ideale è completamente diverso da quello che apprezzavo solo qualche anno fa.

Nel frattempo l'MW Pre 01 originale ha subito notevoli modifiche che ne hanno cambiato il suono in accordo alla mie nuove opinioni. Questo articolo riassume tali modifiche.

AVVERTENZA IMPORTANTE

SI PREGA DI TENERE PRESENTE CHE COSTRUIRE QUESTO OGGETTO NON E' UN LAVORO SICURO E TRANQUILLO COME QUALSIASI KIT A BASSA TENSIONE: ALL'INTERNO DEL CIRCUITO AUDO INCONTRERETE TENSIONI DA ALCUNE CENTINAIA DI VOLT: NESSUNA ZONA DEL CIRCUITO SI PUO CONSIDERARE PRIVA DI RISCHI. ALCUNI COMPONENTI SONO POTENZIALMENTE PERICOLOSI ANCHE A BASSE TENSIONI. IN QUESTA APPLICAZIONE POSSONO DIVENIRE PERICOLI MORTALI: POSSONO CAUSARE FERITE E ANCHE LA MORTE NEL CASO IN CUI NON VENGANO UTILIZZATI E MANEGGIATI IN MANIERA APPROPRIATA. .

QUESTO PROGETTO NON E' PER PRINCIPIANTI. SE NON AVETE MAI COSTRUITO UN CIRCUITO A TUBI TERMOIONICI, VI CONVIENE INIZIARE CON QUALCOSA DI MOLTO PIU' SEMPLICE E CON ISTRUZIONI E DESCRIZIONI MOLTO PIU' COMPLETE E DETTAGLIATE. SE NON AVETE MAI MONTATO UN CIRCUITO ELETTRONICO, ALLORA TENETE BEN PRESENTE CHE IL COSTRUTTORE DEVE POSSEDERE DELLE OTTIME CONOSCENZE DI AUTOCOSTRUZIONE ELETTRONICA PER POTER UTILIZZARE IN MANIERA CORRETTE LE PRESENTI ISTRUZIONI. MANCANO TROPPI ELEMENTI PERCHE' QUESTE ISTRUZIONI POSSANO ESSERE DI ALCUN USO PER UN PRINCIPIANTE.

ANCH'IO, COME IL MIO AMICO THORSTEN, NON CONSIGLIEREI MAI ALCUN PROGETTO A TUBI AD UN PRINCIPIANTE; MA IN PARTICOLARE IO NON SUGGERIREI MAI QUESTO PROGETTO AD UN PRINCIPIANTE, PERCHE' METTERLO A PUNTO CORRETTAMENTE, ELIMINANDO TUTTI I PROBLEMI DI RUMORE E DI ANELLI DI MASSA, NON E' ASSOLUTAMENTE TANTO SEMPLICE QUANTO POTREBBE APPARIRE.

C'E' VERAMENTE UN SERIO PERICOLO IN QUALSIASI PROGHETTO DI AUTOCOSTRUZIONE A TUBI: LE TENSIONI CONTINUE SONO VERAMENTE MOLTO PERICOLOSE, E POSSONO ESSERE VERAMENTE MORTALI. SE PENSATE CHE STIA SCHERZANDO, DATE UNA OCCHIATA A Workbench Safety di Doc Bottlehead.

IN OGNI CASO LEGGETE IL DISCLAIMER GENERALE.

NOTA: RIPETO L'IMPORTANTE AVVISO QUI SOPRA PERCHE' L'ERRATO UTILIZZO DI ALCUNI COMPONENTI INDICATI NEL SEGUITO PUO' VERAMENTE METTERE SERIAMENTE A RIUSCHIO LA VOSTRA VITA. NON STO SCHERZANDO PER NULLA: MOLTO TEMPO FA MI E' CAPITATO DI VEDER ESPLODERE UN PICCOLO CONDENSATORE ELETTROLITICO, E CREDO CHE L'EVENTUALE ESPLOSIONE DI QUELLO ENORME PRESENTE NEL CIRCUITO QUI SOTTO RIPORTATO POSSA ESSERE VERAMENTE DI UNA ESTREMA PERICOLOSITA'.

Le variazioni dei requisiti rispetto al progetto originale erano le seguenti.

• Lo stado linea deve avere una risposta sui bassi più estesa e controllata e in generale maggiore impatto
• Il preamplificatore deve essere anche meno rumoroso della versione originale (già nella versione originale il rumore non causava alcun problema pratico)
• Lo stadio fono non è più necessario - il Solidphono suona meglio (secondo il mio umile parere) dello stadio phono dell'MW Pre, e decisamente non ha alcun carattere da stato solido (d'accordo, questa è anche una soluzione obbligata, data la mancanza di spazio nel cabinet)
• Il costo totale può aumentare rispetto al progetto originario, nel caso in cui l'aumento dei costi sia giustificato da un aumento delle prestazioni sonore

Ovviamente, se ritenete che la RIAA sia irrinunciabile, potete implementare la stessa della versione 01. Ma la scarsità di spazio nel cabinet vi potrebbe procurare problemi e compromettere il risultato.

Problemi di progetto

L'MW Pre 01 venne progettato come pre con stadio fono. L'intero progetto era basato su questo. In particolare il progetto dello stadio phono, che utilizzava solo due ECC88 con catodo non bypassato, aveva un guadagno piuttosto basso, insufficiente a portare il livello di uscita dello stadio fono alla pari con quello tipico di un ingresso linea.

Questo problema veniva risolto incrementando il guadagno dello stadio linea fino a renderlo molto più elevato di quanto necessario per un ingresso linea, e riducendo nel contempo la sensibilità degli ingressi linea mediante un partitore resistivo.

L'eliminazione dello stadio fono permette ovviamente ora di modificare quasta situazione. eliminando i partitori e riducendo il guadagno dello stadio linea di conseguenza.

Il maggiore problema incontrato nei test avanzati (strumentali) della versione precedente era, piuttosto inaspettato, il rumore di alimentazione a 50Hz. La causa diretta era oscura, dato che qualsiasi stima dell'attenuazione del ripple da parte del filtro a pi greco dell'alimentatore portava al risultato di porre fuori discussione un problema a quel livello. Il problema era rilevante sullo stadio fono, mentre non provocava alcun problema sullo stadio linea, pur essendo misurabile.

Dopo un sacco di prove e misure, saltò fuori che si trattava di rumore irradiato di origine magnetica proveniente dal trasformatore, rumore che si rivelava direttamente sulle medie impedenze del circuito di selezione dell'ingresso. Perciò riorganizzate il layout dei blocchi funzionali in modo da lasciare i circuiti audio il più possibile distanti dal trasformatore, ed utilizzate trasformatori della migliore qualità con basso flusso disperso.

Da notare che avevo anche provato a eliminare il rumore con uno schermo tradizionale (un foglio di rame connesso a massa), ma questo non ha avuto il ben che minimo effetto; qualche effetto di schermatura lo ha avuto, invece, uno schermo magnetico spesso circa un centimetro realizzato con parecchi strati di lamierino per nuclei di trasformatori.

Cosa è cambiato nello schema del circuito

L'alimentazione ad alta tensione è stata completamente ridisegnata. Avevo notato che l'introduzione di una alimentazione a tubi modificava pesantemente il suono rendendolo molto più dolce ed estremamente seducente, al punto che all'epoca il suono mi sembrava addirittura stregato (il nome, MW, deriva infatti da Marble Witch, Strega di Marmo).

Col passare del tempo, comunque, ho iniziato a capire che il suono dolce e seducente era ottenuto a caro prezzo, perdendo velocità ed impatto.

Nel frattempo avevo iniziato a progettare di nuovo componenti a stato solido, in cui al posto dei normali condensatori di bypass di valore ridotto usavo normalmente, dati i bassi costi, condensatori di alto valore come reservoir. Questo mi diede una ovvia idea.

La situazione è semplicemente questa: le correnti in gioco in un pre a stato solido e in un pre a tubi non accoppiato a trasformatore sono essenzialmente le stesse (questo non è vero in finali e pre accoppiati a trasformatore, dato che il trasformatore permette di trasformare un eccesso di swing in tensione in corrente). Allora non c'è alcuna ragione (tecnica) per cui un condensatore di elevato valore debba essere considerato necessario nei pre a stato solido, ma non necessario nei pre a tubi senza accoppiamento a trasformatore. Ciò significa che anche in un pre a tubi come l'MW Pre si dovrebbero utilizzare condensatori da migliaia di microfarad; e il prezzo di tali componenti rende immediatamente ovvio il motivo per cui non sono considerati necessari: semplicemente per evitare di raddoppiare i costi del prodotto.

Questa era la mia idea, ma non riuscivo a trovare esempi di tale approccio. Più tardi, quando avevo ormai deciso di ridisegnare l'alimentatore, diedi un'occhiata al "Toccata", il preamplificatore di Thorsten Loesch, che io conoscevo fin dal tempo dell'MW Pre 01, e mi resi conto che utilizzava due condensatori da 10000uF. Non so davvero se la mia idea venne in qualche modo suggerita dallo studio dimenticato del Toccata, potrebbe benissimo essere così. In ogni caso l'alimentazione che ne risulta è piuttosto diversa.

Trasformatore e gran parte dei componenti sono rimasti gli stessi della versione 01. Il tubo raddrizzatore è stato sostituito da due diodi a stato solido UF4007, simili agli 1N4007 ma ultrafast recovery (50nsec), il che aiuta nel ridurre i rumori impulsivi di commutazione al minimo; per la stessa ragione ciascuno diodo ha un condensatore da 0.47uF in parallelo.

Il filtro è LC, con un doppio pi greco, molto simile a quello della versione 01. Un paio di resistenze (R3 ed R4) sono usate per filtrare i disturbi e controllare il livello di uscita dell'alimentatore. I componenti in gran parte sono ancora quelli dell'MW Pre 01. Il primo resta lo stesso piccolo condensatore, in modo da ridurre la corrente di picco richiesta per caricarlo e limitare ulteriormente il rumore di commutazione. Gli altri due condensatori seguenti sono da 330uF, molto più grandi, ma non enormi.

Comunque un condensatore (molto costoso, purtroppo...) da 10000uF 250V in parallelo con un altro carta ed olio da 0.33uF è stato aggiunto proprio all'uscita del filtro a pi greco, appena prima che l'alta tensione si divida per alimentare i due canali. Questo dovrebbe aiutare a pulire alte e basse frequenze e rendere queste ultime più solide e di maggiore impatto. Ovviamente un condensatore da 10000uF + 0.33uF per ciascun canale sarebbe stato meglio, ma quello che ho utilizzato è costato circa 135EUR. Sta a voi utilizzarne uno o due. Se scegliete di usarne due, vi conviene adottare la soluzione più completa e sdoppiare anche l'ultimo filtro a pi greco, utilizzando un induttore separato ed una coppia di condensatori per ciascun canale.

Il selettore di ingresso è stato ricostruito completamente utilizzando gli stessi componenti (è necessario solo una resistenza da 47k in più).

Tutti le prese RCA in ingresso ed uscita sono allineate in due file, quella superiore per i canale sinistro e quella inferiore per il destro; sono tutte isolate dal contenitore. Il lato freddo (massa) degli otto connettori di ingresso e delle uscite tape sono connessi assieme utilizzando del cavo di rame argentato da 1.2mm. Le resistenze che riferiscono a massa gli ingressi sono saldate direttamente dal lato caldo dei connettori di ingresso a tale cavo, che in un punto è connesso anche al cabinet.

Il lato caldo dei connettori di ingresso è connesso anche al selettore degli ingressi tramite dei brevi spezzoni di cavo solid core in rame (sto utilizzando attualmente i cavi interni dei cavi di rete UTP cat.5, ma il cavo da wire wrap sarebbe anche meglio).

I pin di uscita del selettore sono connessi all'uscita pre direttamente tramite due resistenze da 2.2k e allo stadio linea utilizzando uno spezzone di doppino ritorto solid core ( sempre dal cavo UTP), con il secondo cavo del doppino connesso alla barra di massa degli ingressi da un lato e alla massa dello stadio linea dall'altro.

Notare che il lato massa dei connettori di uscita non è connesso alla barra di massa assieme a quello di tutti gli altri connettori.

Stadio Linea

L'amplificatore dello stadio linea è esattamente lo stesso dell'MW Pre 01, a parte alcuni dettagli. Il suono che ne risulta, comunque, è decisamente diverso.

Le tre differenze sono:

• Il condensatore elettrolitico di bypass delle resistenze di catodo è stato eliminato. Questo riduce drasticamente il guadagno (da 11.5 a 6.1) e la distorsione (da 0.67% a 0.27% per 2 V di picco di uscita; dati ottenuti da simulazioni).
• Il condensatore di disaccoppiamento di uscita, originariamente un carta e olio da 0.47uF, è stato rinforzato aggiungendo in parallelo un 10uF in polipropilene. Questo in teoria estende la risposta in frequenza fino a bassissime frequenze (se avete un finale con impedenza di ingresso di 47K, da oltre 15Hz fino a 0.33 col volume a -6dB), ma di fatto anche con i miei diffusori, molto veloci ma piuttosto carenti in gamma bassa, la differenza si apprezza compiutamente.
• Ho sostituito i tubi Mullard ECC88 che usavo con qualcosa di molto meno famoso e meno caldo, ma più veloce, brillante e teso. Ora utilizzo al loro posto delle Philips ECG 6922 che un tempo utilizzavo nello stadio fono.

L'unica modifica di progetto è la riduzione del valore di entrambi i potenziometri da 47k a 10kohm, per ridurre l'impedenza di uscita. Ovviamente uno resta di tipo lineare, mentre l'altro è logaritmico.

I potenziometri, come detto nell'articolo precedente, sono tutti al carbone, economici. Alcuni anni fa, per proteggere i potenziometri a basso costo da polvere e simili piacevolezze, incominciai a tentare di renderli ermetici ricoprendoli completamente con del nastro in teflon del tipo usato dagli idraulici. A parte il fatto che ora sembrano delle grosse larve, o mummie di potenziometri, fino ad ora nessuno dei potenziometri così trattati ha dato segni di invecchiamento, per cui posso ben dire che l'idea si è dimostrata buona.

Lo stadio linea di ciascun canale è connesso separatamente attraverso un doppino ritorto (massa + lato caldo, sempre da un cavo UTP) al controllo di guadagno. Per ciascun canale, il lato caldo è collegato direttamente al pin di ingresso del controllo di bilanciamento, mentre il lato freddo è connesso al pin di massa del potenziometro del volume, e da questo, ritorto assieme al cavo col segnale prelevato dal pin di uscita del volume, ai pin RCA di uscita del pre; il pin di uscita del bilanciamento è connesso al pin di ingresso del volume con un altro corto spezzone dello stesso cavo.

Notare che le connessioni di uscita per i due canali sono completamente indipendenti e che le loro masse non hanno alcuna interconnessione.

Conclusione

Come potete vedere, le modifiche sono decisamente significative per quanto riguarda il carattere del suono. Comunque il preamplificatore non ha perso nulla in trasparenza ed equilibrio naturale. Il suono è di certo più controllato, più preciso e aderente al messaggio registrato, senza quel tipo di interpretazione o effetto addittivo che in qualche modo affliggeva la versione 01.

A mio avviso è un buon passo avanti in confronto alla versione precedente, ma sono anche certo che qualcuno, particolarmente attratto dalla delicatezza del tocco della versione precedente potrebbe continuare a preferirla.

Per quanto riguarda il costo, ho tentato di manetenerlo il più basso possibile riutilizzando quasi tutti i componenti della versione precedente. Sfortunatamente i (pochissimi) componenti aggiunti costano veramente tanto, al punto che ci si può aspettare di spendere attorno ai 170EUR, a meno di non riuscire a trovarli come surplus. Il costo totale della componentistica dovrebbe essere attorno ai 360EUR.