Qualche tempo fa, proposi ad un'ampia platea di auto costruttori ed appassionati di audio un circuito amplificatore di potenza, che battezzai “My_reference” a causa delle ottime caratteristiche complessive esibite da questo lavoro, tali da dare maggiori soddisfazioni rispetto a sistemi molto più complessi o costosi. In breve tempo, questo circuito, definito con l' abbreviativo “My_ref” ha avuto una buona diffusione, tanto da generare un vero e proprio “movimento My_ref” su cui sono nate varie “cordate” per la realizzazione di semplici kits di montaggio. Naturalmente, la natura della mia divulgazione non aveva nessuna finalità commerciale, tanto che non ho mai avuto una parte attiva nelle creazioni di queste iniziative, salvo la fornitura (gratuita) dei files Gerber per permettere la costruzione industriale dei PCB di mia creazione.
La diffusione di questo lavoro è stata associata ad ampi dibattiti sia a carattere tecnico che “audiofilo”, nati e sviluppati sia nei forum internazionali, che nazionali. Da essi sono emersi vari elementi, che ho ritenuto utile sviluppare ed approfondire. In primo luogo, una delle esigenze principali era di dare un taglio più “professionale” al funzionamento complessivo del circuito. Molte evoluzioni, infatti, come la più famosa “revisione C”, sono frutto di valutazioni strumentali e teoriche ben ponderate, ma non esisteva una base statistica sufficientemente alta per riuscire a determinare alcuni margini di tolleranza, per esempio a riguardo delle reti di compensazione, molto importanti in circuiti che fanno un uso cosi “spregiudicato” della “reazione negativa” (NFB), specie se come nella revC si fa uso anche di “reazione positiva”. Ho poi ritenuto utile sondare anche la possibilità di ottenere più potenza su carichi a bassa o bassissima impedenza, dato che per scelta di progetto il My_ref non aveva ne una elevatissima efficienza (a causa della resistenza di “sensing” da 0,47 ohm usata nel “ponte di corrente” che di fatto determina una limitazione di swing in presenza di carichi impegnativi), ne disponeva di tutto lo swing di tensione gestibile da LM3886 (per la stessa ragione). Un' altra valida motivazione per aumentare la capacità di corrente di uscita è la possibilità teorica di utilizzare il circuito in modo bilanciato.
Altro elemento che mi ha spinto a sviluppare una nuova versione, più completa, è stata la necessità di uniformare le prestazioni di targa il più possibile, dato che ho notato che alcune realizzazioni amatoriali potevano, in mancanza di una adeguata preparazione tecnica da parte dell'auto costruttore, rovinare molto le performances finali. Già la mia idea iniziale di PCB layout per la “My_ref revA” si basava sul concetto del “massimo controllo” da parte del progettista delle problematiche legate al cablaggio tra le sezioni di alimentazione e l'amplificatore, che di norma sono causa di molte distorsioni, spesso su base induttiva, causate dall' irradiazione magnetica che le forti correnti che percorrono le piste (o i cavi) generano. Ciò nonostante, tutto il lavoro di sviluppo del PCB si era svolto in maniera veloce, perché lo scopo era più valutativo che di finalizzazione, per cui alcune sezioni non sono state ottimizzate a fondo.
Per ultimo, ho pensato di approfittare dell'occasione per testare alcune soluzioni circuitali più avanzate, che da tempo intendevo valutare in modo concreto, come soluzioni di alimentazione basate su “diodi veloci” ed altri sistemi di “servo DC” al posto dei condensatori elettrolitici sul segnale.
Sostanzialmente, il lavoro “My evolution” si appoggia sulla struttura ben collaudata del My_ref revC, da cui trae tutti gli elementi chiave, che sono buona linearità di fondo, fattore di smorzamento (determinato dall'impedenza interna del amplificatore ) costante su tutta la gamma audio, con relativa componente resistiva dell'impedenza di uscita per un range il più ampio possibile.
Le principali migliorie introdotte con Evolution:
Gestione
delle condizioni di clipping con una rete di controllo
tensione/corrente per limitare la possibilità di
oscillazioni parassite sul chips driver (LM318)
Stabilizzazione
della rete di compensazione, sia grazie all'uso di
componentistica SMD di elevata stabilità ed
affidabilità che ad un lavoro di messa a punto migliorativo,
con più ampi margini di tolleranza
Nuova
sezione di controllo attivo della tensione di offset in uscita (servo
DC), utilizzato al posto della tecnica di disaccoppiamento mediante
condensatori elettrolitici. Questa tecnica permette di eliminare le
influenze negative che molti condensatori elettrolitici introducono,
sotto forma di distorsioni, su tutta la banda audio, senza pregiudicare
la stabilità in corrente continua degli stadi
Nuova
sezione di alimentazione di potenza, basata sul uso di diodi a
“recupero rapido”, definiti “diodi
veloci”
Nuova
sezione di alimentazione del circuito driver. L' adozione delle nuove
reti di compensazione e di controllo del clipping ha permesso di
elevare leggermente la tensione da +-12V a +-14V ottenuti da un
alimentatore shunt stabilizzato, appositamente studiato per questa
applicazione
Struttura
di potenza in grado di lavorare con 2 “pompe di
corrente” simultaneamente. In questo modo si ottiene un
aumento di capacità di corrente di uscita, fino al doppio di
quella del circuito di base. Ogni pompa di corrente dispone di un
alimentatore autonomo, migliorando le dinamiche di trasferimento di
energia
Sviluppo
di un singolo PCB modulare, su cui si può montare
sia la versione “base” che quella
“full” a doppia potenza
Sviluppo
PCB layout migliorato rispetto al vecchio PCB My_ref revA,
grazie al perfezionamento dei percorsi delle piste di
potenza e
disposizione dei componenti “critici”. Questa
versione riduce di diversi decibel la THD da induzione, già
molto bassa, presente su My_ref revA
Definizione
di un piano di assemblaggio completo, comprendente i nodi
di messa a terra del mobile, i percorsi dei cablaggi (ridotti al
minimo), e la possibilità di essere inserito in un mobile
preventivato e studiato allo scopo
Lo sviluppo di questa evoluzione si è basato su una serie di test valutativi, sia per quel che riguarda il PCB layout che il dimensionamento delle nuove soluzioni circuitali. Alla fine sono riuscito a sintetizzare un lavoro con le prestazioni richieste.
Una prerogativa di fondo è stata la scelta di elaborare anche questo circuito come un' amplificatore finale di potenza, completato da un mobile di piccole dimensioni (e relativamente economico) le cui pareti laterali (in alluminio) fungono anche da dissipatori di calore. Questa scelta è stata ponderata dalla volontà di creare una soluzione di facile costruzione e molto compatta, utilizzabile anche per sistemi multicanale di alta qualità.
Ho ritenuto migliore la soluzione di separare la sezione di preamplificazione e controllo ingressi da quella del finale di potenza perché in questo modo si può lavorare per le massime prestazioni con un ampio margine di flessibilità d' uso. Ciò non pregiudica la possibilità di inserire eventualmente la scheda Evolution in un mobile più grande, dato che il suo ingombro non è elevatissimo. Ovviamente consiglio di rispettare le disposizioni sia dei cablaggi che dei gruppi termici studiati...
Scheda PCB:
PCB doppia faccia, fori metallizzati,
dimensioni 210*150mm, con dissipatori di fissaggio LM3886 integrati,
componenti SMD pre-saldati lato rame
Principali Dati di targa:
Guadagno in tensione: ~31 dB
Impedenza di ingresso: 100Kohm 220pF
Rumore residuo (terminato su 600ohm ): <-100dB
Potenza al clipping “base” (clipping pre-tarato): 40Wrms/8ohm o 56Wrms/4ohm
Potenza al clipping “full” (doppia potenza): 50Wrms/8ohm o 80Wrms/4ohm
THD 20hz-20Khz 1-40Wrms/8ohm: Sempre Inferiore a -80dB su tutta la banda audio e a tutte le potenze gestibili
THD 20hz-20Khz 2-50Wrms/4ohm: Sempre Inferiore a -80dB su tutta la banda audio e a tutte le potenze gestibili
Fattore di smorzamento (8ohm 20hz-20Khz) versione “base”: ~180
Fattore di smorzamento (8ohm 20hz-20Khz) versione “full”: ~350
Contenitore (predisposto):
Hi-Fi2000 modello Galaxy maggiorato GX288 (230*280*80mm), con fianchi in alluminio dissipante
Varie:
Trasformatore toroidale: 230/25+25Vac 250VA versione base,400VA versione full
Condensatori elettrolitici 10000uF 50V snap-in ingombro 35mm
La descrizione tecnica completa delle soluzioni scelte in ogni singola sezione sarà introdotta, gradualmente, nelle apposite sezioni dedicate a questo lavoro sul mio sito.
Al contrario del progetto di pubblico dominio “My_ref”, assimilabile ad un “entry level” di classe, questo lavoro va considerato una soluzione più completa e definitiva, adatto agli appassionati dotati di sistemi audio di media o alta qualità.
Le elevate prestazioni (anche musicali) ottenute da questa evoluzione, mi ha spinto a valutare la possibilità di fornire agli appassionati una sorta di kit dei “materiali chiave” per costruire questo lavoro.
