Zapco Studio 100-150 modifica sensibilità e recap

[Etabeta]

Apro un nuovo thread riguardo un argomento già affrontato in passato (in particolare qui: viewtopic.php?t=13251, un thread estesto su molte pagine, qui vorrei se possibile essere più circostanziato) ovvero la modifica di alcuni aplificatori Zapco al fine di adeguare il paramentro di sensibilità (ovvero il guadagno complessivo in tensione) per il corretto abbinamento a sorgenti con livelli di uscita al di fuori del range di regolazione previsti "di serie", oltre al più "banale" recap (lavoro diciamo "indispensabile" in ampli che vantano oramai tra 20 e 30 anni di anzianità per ripristinare, e possibilmente migliorare, le performance originarie).

Nelle settimane scorse ho avuto il piacere di avere a disposizone ben 4 Zapco "doc" del buon Alessio Giomi, tutti ancora "vergini di fabbrica": Studio 100, Studio 150, Z150C2VX, Zapco Z220 II e anche il dsp Alpine PXA H700 ma non divago su questo lo accenno solo in quanto il lavoro di modifica della sensibilità degli ampli è in relazione appunto all'impiego come sorgente appunto del PXA, al fine di sfruttarne appieno la dinamica e massimizzare il rapporto segnale/rumore.
Non mi dilungo nemmeno sul perchè sia importante che un amplificatore abbia un livello di sensibilità allineato con il livello di uscita di una sorgente (argomento già ampiamente trattato).

Parto con il resoconto del lavoro effettuato sullo Studio 100 e 150, molto simili tra loro.

ANALISI CIRCUITALE E MODIFICA SENSIBILITA'
Sia lo Studio 100 che il 150 hanno la stessa tipologia di preamplificatore, basato su amplificatori operazionali, con stadio buffer seguito da invertente sul canale Left (per l'eventuale ponte) e non invertente sul Right
Ecco un estratto dello schema dello Studio 100, il 150 è praticamente identico al netto di diversi valori delle resitenze quindi con differente guadagno.
Riguardo i valori dei componenti ho riscontrato che sullo Studio 100 (pur essendo assolutamente "stock" e mai stato modificato) differenti valori rispetto allo schema, ciò però non deve stupire in quanto si su questo che su altri ampli nel tempo il produttore ha applicato delle leggere variazioni, pur rimanendo nelle specifiche dichiarate, lo specifico in quanto i nuovi valori che ho utilizzato per le modifiche non vanno presi come "assoluti" ma occorre sempre verificare di volta in volta i volori dell'esemplare da modificare e se necessario ricalcolare nuovi valori differenti rispetto a quelli di questo caso.

Zapco Studio 100, dettaglio schema preamp.

La regolazione della sensibilità, ovvero del guadagno, è data dai trimmer VR1,VR3.
I valori dichiarati dal costruttore come range si sensibilità sono:
Studio 100 : 0,23-2,3V
Studio 150 : idem
il livello di uscita nominale dell'Alpine PXA H700 è invece 4V (valore verificato, corrispondente esattamente a 0dB sull'ingresso digitale +3dB di equalizzazione, oltre tale livello il PXA va in clipping, tale livello corrisponde a quanto dichiarato nelle specifiche da Alpine), quindi l'obiettivo è modificare il guadagno della sezione pre al fine di ottenre un range di regolazione in cui ricadano i 4V desiderati.

Ecco la foto della sezione pre dello Studio 100 stock ovvero come è stato fatto da mamma Zapco

Zapco Studio 100, foto sezione preamp. (originale)

Ora alcune misure, naturalmente relative alla sensibilità originaria dello Studio 100, in modo da poter fare poi un raffronto reale a seguito della modifica,
nellordine: sensibilità massima canale Left, minima canale Left, massima canale Right, minima canale Right, tutte le misure sono relative al livello di ingresso rispetto a quello di uscita al reggiungimento del livello di uscita pari alla potenza nominale su 4ohm, si nota l'inversione di fase del canale Right, dovuta al fatto che le misure sulle uscite sono state fatte sui poli attivi dei finali sempre rispetto a massa (anche perchè diversamente si fa un bel corto a massa! occhio a come si connettono le sonde utilizzando un oscilloscopio a due o più canali, la massa delle sonde è in comune!) e non in base alle serigrafie delle uscite che sono appunto invertite sul Right, segno che avviene una doppia inversione di fase tra ingresso, pre e finali.

Zapco Studio 100 Left, sens. max (originale)

Zapco Studio 100 Left, sens. min (originale)

Zapco Studio 100 Right, sens. max (originale)

Zapco Studio 100 Right, sens. min (originale)

Si nota che i volori sono allineati alle specifiche, in particolare notare il pressochè perfetto bilanciamento tra i due canali con sens. al max in quanto non entra in gioco la tolleranza del valore di VR1 e VR3, ciò è possibile grazie all'impiego di resistori con tolleranza 1% (a film metallico, che oltre ad essere precisi non deviano nel tempo), ottimo!

Veniamo ora alla modifica apportata. Ho agito sulle resistenze di feedback (R71, R91) al fine di ottenre un nuovo range di sensibilità di 0,8-7,3V (utile a poter interfacciare praticamente qualsiasi sorgente/dsp attuale).
Ho evidenziato qui nell'immagine R71 e R91, "ovviamente" ho impiegato sempre resistenze film metallico 1%, diversamente mi sarebbe parso una profanazione.. , scherzi a parte l'uso si resistenze di precisione parrebbe relativamente inutile in questa tipologia di circuito in quanto la sensibilità dei 2 canali è regolabile separatamente, ma i resistori a film metallico sono un "must" nelle circuitazioni hi-end al fine di minimizzare il rumore termico, specie negli anelli di feedback, oltre a garantire estrema stabilità nel tempo e rispetto alle variazioni di temperatura, d'altronde in questi Zapco non le hanno mica messe per bellezza....
Lo zoccolo l'ho inserito ovviamente per poter poi testare diversi opamp, rimpiazzando il non proprio eccelso TL074 (popolare in quegli anni in Zapco nello stadio in ingresso), su questo rimando ad approfondimenti in seguito, anticipo che la scelta finale è stata, sia per lo Studio 100 che 150 per un MC33079 che l'ha spuntata (devo dire inaspettatamente) rispetto ad un OPA4227.

Zapco Studio 100, foto sezione preamp. (modificato)

Ecco quindi le misure a seguito della modifica: sensibilità massima canale Left, minima canale Left, massima canale Right, minima canale Right

Zapco Studio 100 Left, sens. max (modificato)

Zapco Studio 100 Left, sens. min (modificato)

Zapco Studio 100 Right, sens. max (modificato)

Zapco Studio 100 Right, sens. min (modificato)

Bene! I valori sono assolutamente come previsto, anche qui la sensibilità max "spacca il capello" del millivolt e una leggera deviaizone della minima (dovuta alla tolleranza dei trimmer, cosa del tutto ininfluente all'atto pratico avendo comunque la regolazione indipendente al di là del fatto che si tratta di una devizione di 0,58dB...)

[ozama]

Ottima guida per chi si cimenterà! Grazie Etabeta!
Ah.. Dagli una sistemata a quel PXA..
Ciao!

[Etabeta]

Ottima guida per chi si cimenterà! Grazie Etabeta!
Ah.. Dagli una sistemata a quel PXA..
Ciao!

Si, esco un attimo fuori topic riguardo il PXA (anzi, il RUX per essere preciso ovvero il pannello di controllo) che presentava un fastidioso difetto ovvero alcuni camandi che di tanto in tanto non fuzionanvano, dovuto ad un difetto nel tratto di cavo che va dallo stampato alla spina (che va poi a connettersi con la prolunga che va al PXA).
Il difetto stava proprio nel cavo multipolare 13 fili + massa, di sezione molto molto sottile, interrotto internamente al RUX in corrispondenza di un collarino di metallo pinzato probabilmente in modo troppo stretto già in fabbrica, creando un punto debole, che causava il problema a seconda di come si torceva e tirava il cavo, in modo "subdolo".
Fortunatamente ho poruto tagliare via il tratto di cavo fino al punto incriminato pur conservando sufficiente lunghezza esterna.
Il cavo è terminato sul pcb tramite un connettore tipo Molex serie "Picoblade" quindi di tipo commerciale di cui sono disponibili sia gli alloggiamenti che i pin da crimpare (che anzi avevo già disponibili, inclusa la pinza crimpatrice, in quanto sono della stessa serie che ho utilizzato per la mia scheda di interfaccia digitale Pioneer di cui avevo crato un thread tempo fa...).
Fornisco un pò di dati nel caso fosse utile anche ad altri, visto che questo tipo di difetto non penso sia tanto raro (e ovviamente il ricambio originale Alpine è introvabile).
Il codice Molex dei pin è: 50058-8000 (28-32AWG)
Il codice Molex dell'alloggiamento è: 0510211400 (14 pos.)
Per isolare la tracciola di schemo: tubicino termorestringente 0,8-->0,4mm
Per crimpare questo tipo di pin utilizzo la crimpatrice Enineer PA-09 made in Japan che costa di più (ma non tanto quanto il prezzo folle della Molex originale) delle varie cineserie ma permette lavori precisi, cosa indispensabile per questo connettori che hanno larghezza di 1mm, dalle foto forse non si apprezza la dimensione reale.
L'alternativa sarebbe stato costruire ex novo quel tratto di cavo ma, pur cercando in lungo e in largo, pare non sia reperibile un cavo 13poli+schermo (il li utilizza tutti e 13) di diametro pari all'orginale (che entra giusto giusto nello spessore del pannellino di controllo), per il resto i connettori din 13 pin (essendo standard) sia maschio che femmina sono reperibili.

Infine collaudo positivo sia mio che di Alessio (e meno male, sarebbe stato antipatico avere gli ampli rimessi a nuovo e poi il rux/pxa con i comandi a "singhiozzo"...)
Chissà che in futuro (questa volta non c'è stato il tempo) possa rimettere le mani sul PXA per qualche modifica.

PS: scrivo ora questo thread ma tutti gli ampli e il rux sono già tornati nelle mani di Alessio la scorsa settimana e già belli rimontati al loro posto...

[Alessio Giomi]

PS: scrivo ora questo thread ma tutti gli ampli e il rux sono già tornati nelle mani di Alessio la scorsa settimana e già belli rimontati al loro posto...

E aggiungo “suonanti”!!!

Ringrazio qua Luca pubblicamente per la professionalità, la precisione, la pignoleria avuta nel maneggiare i miei ampli; lo ringrazio inoltre per la pazienza avuta nello spiegarmi passo-passo i progressi del “ricappaggio”, un gran professionista!!

Non sporco ulteriormente questo “meraviglioso” Topic!!!
Lasciamo “parlare” etabeta

[Etabeta]

Passando al lavoro di sostituzione dei condensatori eletrolitici bisogna prima di tutto dire che occore ovviamente prima di tutto sfilare via il pcb dallo chassis ovvero dal corpo dissipatore in alluminio (analogo a quello di quasi tutti gli Zapco di quel periodo), svitando le viti con testa cava con esagonale, misura dell'impronta 5/32 (misura americana, occhio a utilizzare cacciavite con la corretta impronta onde evitare di rivinarla, visto che sono viti non trattate e tendono ad ossidarsi e occorre fare un certo sforzo per svitarle)
L'accoppiamento tra i componenti di potenza e il dissipatore è realizzato tramite due strisce (isolanti elettricamente e termoconduttive) di Mylar rivestito da vernice termoconduttiva (di colore rosato) detta tecnicamente "a cambiamento di fase" cioè solida a temperatura ambiente ma sottoposta a calore e pressione diventa adesiva e si dilata ottimizzando l'accoppiamento.
Il lato antipatico di ciò è che in caso di smontaggio, come ora, occorre distaccare uno a uno i componenti di potenza attaccati alla striscia (ovviamente con delicatezza, ad esempio utilizzando un plettro in plastica del tipo usato appunto per il disassemblaggio di elettroniche) e che successivamente le strisce di questo tipo non adrebbero riutilizzate (in quanto si distacca lo strato superficiale nello smontaggio).
Come valida alternativa è possibile utilizzare nastro kapton (o poliimmide che dir si voglia) del tipo sottile (3mil, millesimi di pollice, che è lo spessore standard, molto diffuso), in questo caso la larghezza necessaria è 25-30mm (il nastro originario misura 1 pollice).
Il nastro kapton, ancor più del Mylar, ha ottime caratteristiche di isolamento elettrico e, a spessore ridotto, di dispesione del calore, tantè che è facile trovarlo in questo tipo di applicazioni come alternativa ai pad in silicone.
Tempo fa avevo cercato qualche dato riguardo le caratteristiche del kapton in questo tipo di impiego e avevo trovato una interessante tabella comparativa, eccola:

Il parametro di resistenza termica del kapton (con accoppiamento tramite grasso termico) è ottimo, superiore a quello del silicone e molto vicino a quello realizzato tramite foglio di alluminio.
Notare che i nastri adesivi in Kapton utilizzano un adesivo siliconico che ha elevata resistenza al calore oltre che facilitare l'accoppiamento (non ha nulla a che vedere con un comune nastro di scotch....)
L'aspetto essenziale è che la superficie dove viene applicato sia perfettamente liscia e pulita, il kapton è robusto e regge a pressioni molto elevate ma è importate che nessuna particella, in particolare in metallo, finisca pizzicata in mezzo al natro in quanto potrebbe forarsi e quindi compromettersi l'isolamente elettrico, per cui, ripeto, controllare bene bene... (in questo caso essendoci dei fori sul corpo dello chassis/dissipatore controllare che non siano presenti pezzettini di alliminio residuo di lavorazione, meglio perdere qualche minuto in più pittusto che poi dover rismontare tutto...), va quindi disteso senza che si formino bolle o grinze (quindi con un minimo di accortezza e pazienza).
Infine, sempre per ottimizzare l'accoppiamento termico, ho applicato un leggero strato di grasso termico sul corpo a contatto dei componenti (che è, ovviamente, necessario ripulire perfettamente da ogni residuo precedente).
Alcune foto:

Dissipatore/chassis "nudo"

Nastro kapton applicato

Riassemblato.

Terminato l'assemblaggio (come va sempre fatto) è bene controllare comunque l'isolamento elettrico tra il dissipatore e le alette metalliche dei componenti (in argomento: questi Zapco hanno la massa di alimentazione in ingresso isolata dalla massa delle sezione audio, quindi pre e finali hanno la massa flottante rispetto allo chassis)
Da prove poi effettuarte ho riscontrato un ottimo smaltimento del calore ovvero con temperatura omogenea tra il corpo dei componenti a contatto e il dissipatore.

[Etabeta]

E veniamo al recap ovvero all'operazione di sostituzione dei condensatori, nello specifico tutti i condensatori elettrolitici,
lo Studio 100 e 150 montavano in origine condensatori di ottima qualità (i tempi del taglio dei costi erano ancora di là da venire....) non troverte in questi ampli marchi diversi da Panasonic, Nichicon, Cornell Dubilier, Rubycon insomma tutti di 1a categoria, ma dopo tanti anni il recap è più che consigliato sia per il fatto che nel tempo le caratteristiche degradano sia per le migliori caratteristiche dei condensatori attuali (attingendo naturalmente sempre a prodotti "top"),
migliori caratteristiche inteso come più basso ESR (Equivalent Series Resistance) più alta corrente gestita e maggiore capacità a parità di volume e tensione di lavoro.
Per i condensatori sulle alimentazioni ho scelto i ben noti Panasonic serie FC (difficile trovare di meglio) che sono perlatro proprio l'evoluzione dei Panasonic serie GE montati in origine (oramai non più in produzione e appunto superati dagli FC),
per la sezione audio ovvero per i condensatori di disaccoppiamento lungo il percorso di segnale: Nichicon KT.

Cap. primario di alimentazione, 2x 3300uF 25V Panasonic FC (sullo sfondo notare i diodi in contenitore T0220)

Cap. secondario di alim., 4x 1200uF 50V Panasonic FC (in sostituzione dei 1000uF)

Alcuni cap. della sezione premap., tra cui i Nichicon KT lungo il percoso segnale audio

[Ermestolino]

Complimenti per il lavoro e la spiegazione

[mark3004]

Complimenti, davvero un gran bel lavorone, e soprattutto fatto davvero con una cura certosina!

[Etabeta]

Grazie per l'apprezzamento!
Spero con questo e altri contributi sul forum di dare qualche spunto utile.

Proseguendo con l'illustrazione ecco qui lo Studio 150, che è molto simile allo Studio 100.

Zapco Studio 150, dettaglio schema preamp.

Zapco Studio 100 preamp.jpg (31.61 KiB) Visto 3017 volte

Zapco Studio 150 Left, sens. max (originale)

Zapco Studio 150 Left, sens. min (originale)

Zapco Studio 150 Right, sens. max (originale)

Zapco Studio 150 Right, sens. min (originale)

Zapco Studio 150, foto sezione preamp. (modificato)

Zapco Studio 150 Left, sens. max (modificato)

Zapco Studio 150 Left, sens. min (modificato)

Zapco Studio 150 Right, sens. max (modificato)

Zapco Studio 150 Right, sens. min (modificato)

Bene, valori allineati a quanto desiderato e pressochè simmetrici (deviazione tra i canali max 0.07dB per sens. max e 0.1dB per la min. assolutamente "fisiologica" e legata anche al fatto di dover inevitabilmente dover scegliere tra valori discreti di resistenza per la modifica della sensibilità leggermente differenti rispetto al valore teorico calcolato, in ogni caso tale deviazione è talmente marginale da non essere apprezzabile se non nella misurazione strumentale).

[Etabeta]

Ecco infine il recap dello Studio 150

Secondario alimentazione, cap. originali Nichicon 1000uF 50V, serie PL, non più in produzione.

Secondario alimentazione, nuovi cap. Panasonic 1200uF 50V, serie FC.

Primario alimentazione, nuovi cap. Panasonic 3300uF 25V, serie FC.

Sezione pre, nuovi cap. audio Nichicon serie KT, opamp MC33079

Panoramica parziale del lavoro finito (tutti i cap. elettrolitici sostituiti)

[Etabeta]

Aggiungo una considerazione riguardo l'affidabilità dei condensatori:

1. Purtroppo il mercato web è, non tanto marginalmente, inquinato da componenti CONTRAFFATTI ovvero prodotti di scarsa/scarsissima qualità marchiati appunto falsificando marchi noti, anche molto simili nell'aspetto. Nello specifico il comparto dei condensatori è tra i più inquinati.
   Il mio consiglio è acquistare componenti solamente da forntori noti, ancora merglio se elecanti tra i distributori ufficiali da parte del costruttore. Penso sia inutile ricordare quali danni può causare un condensatore che perde elettrolita (oltre al fatto di avere perfomance inferiori).
2. Evitare l'acquisto di condensatori elettrolitici provenienti da vecchi stock. I costruttori definiscono il paramentro "shelf life", in media di 2-3 anni, oltre il quale le caratteristiche degradano se non viene applicata tensione, ancorchè conservati in ambienti a temperatura moderata, cosa impossibile da verificare... (qui non mi dilungo, c'è un'ampia documentazione in merito, a chi è interessato consiglio di cercare "capacitors shelf life" e "capacitors reforming" sul web).
   Su questo aspetto ci sono penso alle volte dei "falsi miti" cioè c'è chi cerca (e trova in acquisto a caro prezzo) vecchie serie di condensatori (blasonati) fuori produzione da anni e quindi di certo proveniente da giacenze molto datate (sempre che si tratti di prodotto orgininale...) allo scopo di ottenere risultati migliori, ma invece con danno al proprio portafoglio e dubbi risultati. Cito ad esempio i "Black gate" Rubycon, fuori produzione dal 2006 (superati da altri prodotti più evoluti ovviamente) ma ancora oggi in vendita da parte di alcuni negozi online a prezzi da speculazione (e cercati da alcuni come se si trattasse del Sacro Graal)! Occhi aperti, non confondiamo l'elettronica con l'antiquariato o, peggio, la mitologia!

[mark3004]

Grazie anche delle osservazioni commerciali, sicuramente molto importanti e da non sottovalutare!

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[ozama]

Grandissimo lavoro! Bravissimo Eta!

[Etabeta]

Grazie ancora per gli apprezzamenti , mi sono di stimolo per ulteriori nuovi "report" che conto di poter inserire nei prossimi giorni.

[Lustrike]

Eta puoi dare un'idea dei costi per una modifica come questa?
Solo un'idea non il conto al centesimo.

[Brian]

questo è l'esempio di un "lavoro" o meglio, passione!!!
IMHO
grande Etabeta!!!

[Alessio Giomi]

??? ???

Z220? Z150C2VX?

[Etabeta]

Eta puoi dare un'idea dei costi per una modifica come questa?
Solo un'idea non il conto al centesimo.

Scusa per il ritardo nella risposta, mi era sfuggito questo post.
Riguardo i costi però non posso qui dare indicazioni pubbliche, sia per rispetto all'etica del forum sia perchè svolgo queste attività a titolo più di passione che di lavoro.

[Etabeta]

??? ???

Z220? Z150C2VX?

Prometto di creare appena possibile un altro thread riguardo il lavoro sullo Z220II e Z150C2VX

[MetalBat]

Bellissimo!