Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

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Etabeta
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Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#1

Messaggio da Etabeta »

L'amplificatore (4 canali) Alpine 3558 è una della pietre miliari della storia Alpine, un giapponese davvero di alto livello uscito alla fine degli anni 90, conosciuto penso da molti.
Eccolo:
Alpine 3558 foto esterno 1.jpg
Alpine 3558 Class A logo.jpg
Riassumo in breve le caratteristiche salienti:
4x40Wrms su 4ohm
4x60Wrms su 2ohm
Assorbimento a riposo: 7A
Assorbimento a pot. nominale (4ohm): 40A
Sensibilità (varibile): 0,1~2V
Sensibilità (fissa): 0,5V

Si tratta di un amplificatore con corrente di polarizzazione piuttosto alta (7A a riposo) infatti campeggia sullo chassis "Class A", il funzionamento è in classe A fino a circa 10Wrms per canale, il che non è poco considerando anche che è un 4 canali e la necessità di dover smaltire il calore generato (e infatti viene utilizzata ventilazione forzata).
Un'altra particolarità è il fatto che sia possibile settare la configurazione a ponte (accoppiando i canali 1-2 e 3-4) scegliendo quale dei canali per ogni coppia sia l'ingresso, in pratica ciò significa che nella modalità di funzionamento standard (non a ponte) tutti i canali sono amplificati in fase e nella modalità a ponte viene amplificato in controfase il canale 1 o 2, per la prima coppia di finali oppure 3 o 4 per la seconda. Si tratta di una "finezza" che rende possibile, nel funzionamento non a ponte, maggiore simmetria tra i canali (essendo tutti preamplificati in fase) e inoltre elimina uno stadio intermedio (stadio invertente) rispetto agli ampli "tradizionali" dove tipicamente uno dei due canali è sempre invertito in fase (e riportato alla fase assoluta corretta scambiando la polarità dell'uscita del finale).

Ecco il dettaglio degli ingressi e dei controlli:
Alpine 3558 input.jpg
Si notano i deviatori BRIDGED(R)/STEREO/BRIDGED(L) per i canali 1/2 e 3/4
Sopra di essi i potenziometri del gain (accoppiati per le due coppie di canali) e anche i selettori DIRECT/VARIABLE per escludere/includere il primo stadio di ingresso del preamplificatore, se settato in posizione DIRECT vengono quindi esclusi i controlli del gain ovvero si bypassa (migliorando il rapporto segnale/rumore) il primo opamp buffer di ingresso (e anche l'eventuale inveritore di fase, ed infatti in modalità DIRECT non è possibile il funzionamento a ponte), in questa modalità la sensibilità è fissa a 0,5V (valore nominale delle uscite tipico delle sorgenti Alpine dell'epoca).

Venendo al caso attuale, lo scopo è quello di modificare il range di sensibilità degli ingressi in modo da potersi interfacciare la meglio con le sorgenti attuali appunto (in questo caso Alpine PXA, con uscita nominale 3Vrms a 0dB).
Ho qui scelto di modificare il guadagno del buffer di ingresso in modo da poter gestire liberamente la regolazione del gain non solo su un livello fisso (cosa che invece costringerebbe a rimettere mano e modificare il tutto, ogni qual volta di decide di cambiare sorgente, se si optasse di modificare la sensibilità DIRECT).

Anticipando il risultato finale posso già dire che, con sensibilità regolata a 3Vrms, il risultato è un abbassamento del livello di rumore di uscita (già di per sè molto basso) ulteriore, rendendo praticamente non distinguibili la configurazione settata su DIRECT rispetto a VARIABLE, una pulizia tale da poter percepire i passaggi a livello più basso anche con volume di uscita della sorgente minimi.
Sempre in argomento "silenzio.." ho anche sostituito la ventola di raffreddamento, in quanto quella "di serire" non può definirsi silenziosa, perlomeno secondo i miei criteri... su questo tornerò più avanti nella descrizione.


MODIFICA GUADAGNO STADIO DI INGRESSO
Ciò che semplifica il lavoro in questi casi è la disponibilità dello schema, ecco il dettaglio relativo al ch.1, identicamente replicato per gli altri canali.
Alpine 3558 preamp sch ch1.jpg
IC101(1/2) è in configurazione non invertente, il fattore di amplificazione è quindi: (R103/R102)+1=(3,9k/1k)+1=4,9 ovvero 13,80dB
portando quindi il valore di R102 da 1k a 10k il nuovo guadagno sarà di 1,39 ovvero 2,86dB quindi un riduzione di circa 11dB in termini di guadagno e come miglioramento nel rapporto segnale/rumore.
Nota: raccomando, per la riduzione del guadagno, di agire aumentando il valore di R102 e non abbassando R103 onde non abbassare il carico applicato all'uscita dell'opamp.
Per la modifica su tutti e 4 i canali occorre sostituire R102,202,302,402 come ben chiaro visualizzando le schema (qui allegato all'interno del service manual, vedasi pag.17):
ALPINE 3558 car amplifier service manual.pdf
(4.79 MiB) Scaricato 90 volte
Passando all'atto pratico, si tratta di di sostituire le 4 resistenze in SMD sul dorso della scheda preamp. vedasasi nella foto qui sotto ove collocata, in alto a sx.
Notare anche la costruzione simmetrica, due schede separate con due distinti alimentatori pwm per le due coppie di canali!
Tutto è abbondantemente dimensionato, notare ad esempio (in alto a dx quello che sembra un trasformatore) la grande induttanza di filtro sull'alimentazione.
Alpine 3558 orig.jpg
Qui in primo piano, bordata in rosso:
Alpine 3558 input board.jpg

Questa la scheda come in origine, notare le 4 resistenze smd da 1K:
Alpine 3558 input board smd orig 1k mark.jpg



Ecco la scheda con le resistenze sostituire 10k. Ho utilizzato, come sempre per questo tipo di impieghi, resistenze a film sottile (thin film), l'ideale per impieghi audio (anche se potrà sembrare "strano" anche i componenti passivi come i resistori contribuiscono a generare rumore, e quindi a degradare il segnale, in modo differente a seconda della tipologia, si tratta di differenze certo minime, ma comunque... su questo aspetto qui non mi dilungo).
Alpine 3558 input board smd mod 10k mark.jpg
VERIFICA E MISURE
Bene, passo alle misure per verificare i nuovi margini di regolazione della sensibilità (da minimo a massimo) confrontando i valori precedenti con quelli attuali (qui pubblico le misure del ch.1 avendo verificato che tutti e 4 i canali sono pressoché identici).
CH1 orig.: sens. max 0,1V
CH1 orig.: sens. max 0,1V
CH1 mod.: sens. max 0,4V
CH1 mod.: sens. max 0,4V
CH1 orig.: sens. min 1,9V
CH1 orig.: sens. min 1,9V
CH1 mod.: sens. min 6,5V
CH1 mod.: sens. min 6,5V
Molto bene! Risultato raggiunto, con il nuovo intervallo di regolazione è possibile in tutta tranquillità regolare la sensibilità a 3V come richiesto in questo caso, in previsione dell'abbinamento ad Alpine PXA (o con qualsiasi altra sorgente/dsp moderno vista l'ampia regolazione possibile).

Riguardo l'ascolto, che dire... purtroppo ho potuto godermi questo Alpine solo per pochi giorni, ma vi assicuro che mi è spiaciuto rispedirlo indietro... XD
Merito certamente, ma non solo, del funzionamento in classe A sui livelli "moderati" (ma no tanto moderati poi, a meno di avere diffusori pochissimo efficienti), sulle voci poi è come farsi accarezzare da velluto... zero fatica, avessi potuto ci sarei rimasto attaccato tutto il giorno... :sbav:

IL TOCCO FINALE: SOSTITUZIONE VENTOLA
Una cosa che ho notato (anzi: sentito) fin da subito è il rumore generato dalla ventola di raffreddamento, non che fosse esagerato e certamente l'ho notato lavorandoci al banco quindi piuttosto vicino, ma sta di fatto che emette un "ticchettio" tipico di alcune ventole (non necessariamente usurate) che sinceramente "deturpava" il risultato.
Inoltre la conformazione della ventola di serie non è proprio il massimo riguardo l'efficienza (numero di giri rispetto a volume d'aria spostato) a causa dell'elevata sezione del motore/rotore e quindi ridotta superficie delle palette.
La ventola è controllata tramite un circuito collocato sulla scheda che ospita anche il primo filtro induttivo di alimentazione in ingresso (vedi foto precedente, la quarta dall'alto) che in base alla temperatura del dissipatore (il tunnel centrale, alettato all'interno che dissipa anche verso il resto dello chassis) alimenta la ventola con tensione da 7V circa a salire. Quindi più sale la temperature più la ventola gira velocemente, quindi una ventola più efficiente (e possibilmente anche più silenziosa "di suo") potendo muovere più aria a parità di numero di giri tenderà a girare meno velocemente man mano che tiene bassa la temperatura.

Quando si va a sostituire una ventola non basta semplicemente prenderne un'altra delle stesse dimensioni e tensione nominale, occorre:
  • verificare anche la tensione minima di avvio (in questo caso 7V o inferiore) diversamente la ventola non si avvierà nel primo tratto di regolazione secondo quanto previsto.
  • verificare il regime di rotazione nominale, livello rumorosità dichiarata, assorbimento massimo di corrente
  • essendo destinata all'impiego in auto (quindi ambiente polveroso e con grandi escursioni termiche) è OBBLIGATORIO scegliere un modello con rotolamento su cuscinetti (NON su bronzine) onde avere notevole longevità, robustezza, e possibilità di lavorare in modo affidabile a prescindere dal piano di installazione orizzontale o verticale.
Quindi si parte cercando le specifiche della ventola di serie, una giapponese (tutto, ma proprio tutto in questo ampli è made in Japan) Mitsubishi MMF-06C120DM (12V, 90mA,3000rpm, 60x25mm) ecco l'etichetta sul dorso:
Alpine 3558 ventola orig.jpg
Dopo un pò di ricerche tra i cataloghi dei marchi "seri", opto per una NMB (tra i marchi primari a livello mondiale nella produzione di ventole, fa parte del gruppo giapponese Mitsumi) per la precisione il modello: 2410SB-04W-B20-B00
tra quelli più silenziosi, pur avendo una grande portata d'aria e un basso livello di tensione di avvio: 6V, anche la corrente nominale è più bassa (60mA) segno della minore resistenza di rotolamento.
La provo a tensione nominale e, wow, sileziosissssssima! nettamente più silenziosa della Mitsubishi (per peraltro è fuori produzione).
Ecco le due ventole affiancate, notare la differenza di sezione del rotore (un "problema" in questo caso è che non sarà possibile "trapiantare" l'etichetta Alpine)
Alpine 3558 nuova ventola NMB 2410SB-04W-B20.jpg

Bene, ora si tratta di ricostruire i cablaggio ovvero connettere la ventola alla scheda di alimentazione. Il mio criterio qui è fare una cosa "pulita" ovvero nessuna giunta (odio i cavi giuntati se non è proprio possibile evitarlo), in questo caso la ventola originale ha il cavo terminato con un connettore JAE (Japan Aviation Electronics, azienda ovviamente giapponese..) serie IL-S non più in produzione da tempo, non esistendo un tipo di connettore identico (ovvero con stesso identico aggancio) opto per sostituire connettore cavo e presa su scheda con JST (Japan Solderless Terminal, sempre giapponesi! Non che sia determinante..) serie PH, avendo lo stesso passo (2mm) è quindi possibile sostituire in modo indolore la presa su scheda. Perfetto!
Alpine 3558 connettore ventola sx vecchio JAE IL-S dx nuovo JST PH.jpg
Pur sembrando identici il connettore JST PH ha un profilo di aggancio leggermente differente, quindi per assicurare un perfetto aggancio sostituisco appunto la presa su scheda:
Alpine 3558 connettore pcb vecchio JAE IL-S nuovo JST PH.jpg
Nuova presa JST PH installata: più originale dell'originale!
Nuova presa JST PH installata: più originale dell'originale!
Nuova ventola installata: notare che il cavo della ventola va inguainato per questioni di sicurezza, passando vicino ai cavi del positivo diretto batteria
Nuova ventola installata: notare che il cavo della ventola va inguainato per questioni di sicurezza, passando vicino ai cavi del positivo diretto batteria

aaah.. ampli richiuso, lavoro finito!
aaah.. ampli richiuso, lavoro finito!

Bene, direi che più o meno ho detto tutto (o quasi... sennò poi mi prendete per pazzo XD e forse non avreste tutti i torti) su questo lavoro.
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Alessio Giomi
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#2

Messaggio da Alessio Giomi »

È sempre un piacere!!!!
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#3

Messaggio da lorddegio »

Un vero professionista, anzi di più, un grande professionista appassionato e ultra competente.
Non vedo l'ora di iniziare l'ascolto!!!
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#4

Messaggio da Fabio555 »

Complimenti!!!! Lavoro eccellente


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Etabeta
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#5

Messaggio da Etabeta »

Grazie a tutti per l'apprezzamento! :)
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maverix
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#6

Messaggio da maverix »

Complimenti sinceri!
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massimino
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#7

Messaggio da massimino »

Non ci capisco nulla ma è sempre un piacere ammirare i tuoi capolavori sopraffini e leggerti!!
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rs250v
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#8

Messaggio da rs250v »

Leggere le tue modifiche è sempre un piacere
Complimenti lavori bellissimi
:)
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ozama
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#9

Messaggio da ozama »

Mi associo ai complimenti, ovviamente.. Ma voglio sapere il resto! :arr:
A follia, non preoccuparti, qui siamo tutti sulla stessa barca.. :hahahah: Che sta a galla per miracolo! :arr:
Ciao! :)
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#10

Messaggio da mark3004 »

Si vede quando oltre alla competenza c'e' anche tanta passione, complimenti!!
Link tecnici "must read":
GUIDA CROSSOVER: viewtopic.php?f=5&t=15831
GUIDA GAIN: viewtopic.php?f=33&t=13215
BURN IN DRIVERS: viewtopic.php?f=33&t=15058
COMINCIARE SENZA BUTTARE SOLDI: viewtopic.php?f=20&t=14746
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#11

Messaggio da megaing »

Questo come gli altri, sicuramente interventi di qualità superiore a quelli che avrebbe effettuato il miglior laboratorio tecnico audio professionale.
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#12

Messaggio da Etabeta »

megaing ha scritto: 21 ott 2019, 18:08 Questo come gli altri, sicuramente interventi di qualità superiore a quelli che avrebbe effettuato il miglior laboratorio tecnico audio professionale.
Sei troppo buono! :)
Diciamo che un laboratorio "commerciale" tipicamente non si dedica a certi dettagli in quanto sarebbe commercialmente insostenibile dedicare "troppo" tempo ad un singolo intervento/cliente....
in me prevale il lato passionale rispetto a quello commerciale (e difatti quando mi capita di chiacchierare con gente del settore e racconto un pò cosa faccio mi dicono più o meno: "Tu sei pazzo!" XD )
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Re: Alpine 3558: modifica gain/sensibilità

#13

Messaggio da megaing »

No, no, parlo con cognizione di causa .......... Infatti la motivazione è proprio quella!
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