Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

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Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#1

Messaggio da Etabeta »

Apro qui un nuovo thread, prendendo spunto dal problema evidenziato in questo post: viewtopic.php?f=33&t=13215&start=100#p213159
relativo alla Alpine CDE9880

Partendo dallle considerazioni già espresse che riassumo qui in breve:
1) il clipping (davvero "tremendo") è dovuto al superamento del livello massimo di uscita consentito dal chip di regolazione volume TDA7417 (allego pdf datasheet), ovvero, detto in altri termini, il livello del segnale in ingresso del suddetto chip è torppo alto in rapporto alla curva di regolazione volume impostata (il TDA7417 lavora sia in attenuazione che amplificazione).
2) escludendo lavori di modifica a livello logico ovvero progettare una scheda logica ad hoc che, frapposta da il micropocessore e il chip vol. rimappi i comandi di regolazone volume tale da ottenere una diversa curva di regolazione, l'unica soluzione pratica è agire sul livello di uscita del chip decoder (il chip che sovrintende alla decodifica della lettura cd e mediaplayer usb).


Osservando lo schema (service manual qui: https://elektrotanya.com/alpine_cde-988 ... nload.html) (certo i service manual Alpine non brillano in quanto a leggibilità....)
l'attenzione si concentra sul chip IC1100 (pag.17 del service manual) ovvero TC94A70FG che è appunto un decoder con DAC inegrato che gestisce la decodifica da CD, e i formati MP3, AAC,WMA ma anche ATRAC (codifica lossy utilizzata nei Minidisc, in voga all'epoca, non implementato in questo caso naturalmente).

Andando a vedere le uscite (allego immagine della sezione dello schema per i più pigri che non vogliono scartabellare il pdf del service manual...) cioè i pin 27 e 30 (rispettivamente Right out e Left out) vediamo che si potrebbe, senza tanto sforzo, realizzare due partitori resistivi andando a sotituire R1702 e R1703 (che sono shunt a zero ohm, segno probabile che il progettista si era tenuto un "margine di manovra") e popolando con resistenze lo spazio vuoto di C1704 e C1705 (che sono marchiati come N.U. ovvero not used).

Naturalmente occorre calcolare il partitore nel modo opportuno,
per far questo occorerebbe misurare il valore attuale misurato in ingresso (a zero dB) del TDA7417 e quindi stabilire di quanto va attenuato (per evitare che porti il TDA7417 al clipping come ora).
Il livello va misurato sui pin 7 e 18 del TDA7417 (vedasi pag.12 del service manual Alpine), i punti più "comodi" per arrivare con le sonde sono i capi dei condensatori E204 e E212 (piuttosto che direttamente sui pin del chip che è in smd tqfp quindi richiederebbe qualcosa di più adatto che il puntale di una sonda standard).
Una seconda misura che andrebbe effettuata è riproducendo una traccia di test a valore più basso (diciamo -20db per essere sicuramente al di sotto del clipping) e quindi misurando il livello questa volta di uscita del TDA7417 (anche molto comodamente sulle uscite RCA, tanto a quanto vedo l'uscita è praticamente diretta, non c'è un buffer intermedio) in modo da calcolare il guadagno a volume massimo (impossibile da deteminare nella condizione di clipping).
Avendo quindi noto il guadagno e il livello massimo ammesso dal TDA7417 potremo calcolare l'attenzuazione necessaria e quindi il partitore da realizzare a monte del TDA7417 cioè sulle uscite del TC94A70FG.

Confido di non aver dimenticato nulla e di non aver scritto strafalcioni (poi ovviamente sono graditi ulteriori suggerimenti e considerazioni).

In ogni caso si tratta di una modifica reversibile (prerequisito è però avere dimestichezza con la lavorazione dei componenti smd), è una cosa "pulita" senza fili volanti o cose posticce e, a meno di fare errori (occhio ovviamente a non far scappare la mano quando si lavora con la sonda e la sorgente alimentata) non comporta danni.
Allegati
9880_mod.jpg
TDA7417.pdf
(440.66 KiB) Scaricato 76 volte
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#2

Messaggio da max1974 »

E se invece togliessimo le due resistenze da zero ohm e mettessimo due trimmer da 10k tra le uscite del DAC e massa con il cursore in ingresso al TDA7517?

Ovviamente sarebbe una cosa provvisoria giusto per trovare il valore del partitore.
Una volta trovata la configurazione ideale del trimmer basta smontarlo e misurarlo per trovare i due valori del partitore.

Penso che prima o poi ci proverò, anche se questa sorgente la uso solo per i test.
Devo vedere anche di che SMD si tratta: per 1206 e 0805 non ho problemi. Con gli 0603 ce la posso ancora fare ma se andiamo su 0402 o più piccoli sono dolori!!!
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#3

Messaggio da Etabeta »

Si, si può anche trovare il valore per via sperimentale tramite trimmer.
Io proverei con trimmer da 4.7K in modo da non caricare troppo l'uscita del dac e al tempo stesso non salire troppo ed esporsi ad eventuali interferenze,
l'impedenza di ingresso del TDA7517 non crea problemi essendo 100k secondo quanto dichiarato sul datasheet.
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#4

Messaggio da max1974 »

Ciao a tutti, riprendo questo thread poiché in questi giorni ho un po’ di tempo visto che sono in isolamento in quanto positivo al covid (per la seconda volta, dopo aver già dato lo scorso anno a maggio). Quindi, quale occasione migliore per far lavorare un po’ il cervello e implementare queste modifiche?
Si tratta di un’attività al puro scopo didattico poiché quasi sicuramente questa sorgente non verrà mai installata, ma potrebbe tornare comunque utile per prove di laboratorio.

Riprendendo il filo del discorso, avevo verificato a suo tempo che, riproducendo un tono sinusoidale a 1kHz con livello a 0dB, l’uscita pre risulta in clipping quando si alza il volume verso il fondo scala.
In particolare: la sorgente ha il volume che arriva a 35; alzandolo, l’uscita pre va in clipping quando si sale oltre 29.
Uscita pre della sorgente con volume a 29 / 35: non c’è clipping
Uscita pre della sorgente con volume a 29 / 35: non c’è clipping
fig.1_no_clipping.jpg (64.54 KiB) Visto 696 volte
Uscita pre della sorgente con volume a 35 / 35: c’è clipping ben evidente
Uscita pre della sorgente con volume a 35 / 35: c’è clipping ben evidente
fig.2_clipping.jpg (60.36 KiB) Visto 696 volte
Dall’analisi fatta da @Etabeta, la modifica da fare consiste nell’abbassare il livello del segnale in ingresso all’integrato IC201 (E-VOL) che gestisce il volume (linee AUDIO{1} e AUDIO{2}).
fig.3.png
Questo si può fare attenuando le uscite dell’integrato IC1100, agendo sulle resistenze R1702 e R1703 (attualmente da 0 ohm): si deve realizzare un partitore per ciascun canale sostituendo R1702 e R1703 con valori opportuni e montando delle altre resistenze al posto di C1704 e C1705 (attualmente non montati).
fig.4.png
Per poter progettare la modifica occorre per prima cosa caratterizzare il segnale presente sulle resistenze R1702 e R1703. La prova è stata fatta riproducendo da chiavetta USB un tono sinusoidale a 1kHz con livello 0dB. Poiché le due resistenze si trovano sulla scheda della meccanica CD, per poter fare la misura è stato necessario saldare dei cavetti wire wrap da portare all’esterno dello chassis e a cui collegare l’oscilloscopio.

Prima di andare a vedere le misure è opportuno fare una considerazione: il segnale che si sta misurando è relativo alla USB e al CD (linee AUDIO{1} e AUDIO{2} in ingresso a IC1201) ma non al tuner poiché le uscite del tuner sono collegate direttamente all’integrato IC201 (linee AUDIO{3} e AUDIO{4}). Pertanto una volta implementata la modifica, la stessa avrà effetto solo per l’ascolto da USB e da CD. In ogni caso non sarà un problema poiché l’ascolto ad alto volume dalla radio non si verificherà praticamente mai.

fig.5.png
Ultima modifica di max1974 il 6 apr 2022, 17:35, modificato 1 volta in totale.
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#5

Messaggio da max1974 »

Ulteriore check preliminare è stata la verifica dei livelli per la riproduzione da USB e da CD: lo stesso tono riprodotto dalla USD è stato masterizzato su CD e riprodotto dal lettore; il livello misurato è risultato lo stesso.
Altra verifica preliminare è stata l’analisi dello schema per verificare come le resistenze R1702 e R1703(e quindi l’integrato IC201 E-VOL) intervengono sul segnale.

Dall’analisi dello schema si vede che il segnale proveniente dalla porta USB (D+ / D-) entra nella motherboard dal connettore CB802 e va direttamente alla scheda della meccanica CD attraverso il connettore CB101 pin 19-21.

Segnali USB in ingresso sul connettore CB802 della motherboard
Segnali USB in ingresso sul connettore CB802 della motherboard
fig.6.png (20.07 KiB) Visto 695 volte
Segnali USB sul connettore CB101 della motherboard
Segnali USB sul connettore CB101 della motherboard
fig.7.png (30.27 KiB) Visto 695 volte
Questo si interfaccia con il connettore CB1201 della scheda della meccanica pin 19-21. Da qui entra nell’integrato IC1201.
Segnali USB sul connettore CB1201 della scheda della meccanica
Segnali USB sul connettore CB1201 della scheda della meccanica
fig.8.png (23.25 KiB) Visto 695 volte
Segnali USB in ingresso a IC1201
Segnali USB in ingresso a IC1201
Questo comunica con l’integrato IC1100 che esegue la conversione digitale/analogico e fornisce il segnale audio L / R sui pin 27 e 30. Da qui, attraverso le resistenze R1702-R1703, torna al connettore CB1201 pin 1-3 (fig. sopra) e quindi sul connettore CB101 della motherboard ai pin 1-3.

Pertanto, per fare le misure di segnale in maniera agevole, i cavetti wire-wrap sono stati saldati ai pin 1-3 del connettore CB101 della motherboard con la GND sul pin 2.






Cavetti wire wrap saldati sul connettore CB101 (pin 1; L; pin 3: R; pin2: GND)
Cavetti wire wrap saldati sul connettore CB101 (pin 1; L; pin 3: R; pin2: GND)
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#6

Messaggio da max1974 »

Dalla misura risulta che il segnale uscente a IC1201 ha un’ampiezza picco-picco di 2,4Vpp mentre il segnale sull’uscita pre-out ha un’ampiezza picco-picco di 6Vpp quando il volume è a 29 / 35, mentre si presenta fortemente distorto al di sopra.
Uscita IC1201 e uscita pre con volume a 29 / 35
Uscita IC1201 e uscita pre con volume a 29 / 35
Quello che va fatto è abbassare il segnale uscente da IC201 in modo che, con volume al massimo (35 / 35) il segnale sull’uscita pre-out sia a 6Vpp indistorto. Questo si farà partizionando i segnali uscenti da IC1201 modificando il valore di R1702-R1703 e montando delle resistenze di valore opportuno al posto di C1704-C1705.
Per trovare il valore delle resistenze da montare, ho smontato R1702 e collegato un trimmer da 1k collegato al posto di R1702 e C1704.
Punti di connessione del trimmer sulla scheda della meccanica in corrispondenza di R1702 e C1704
Punti di connessione del trimmer sulla scheda della meccanica in corrispondenza di R1702 e C1704
Trimmer all’esterno della sorgente
Trimmer all’esterno della sorgente
Ho poi regolato il trimmer fino a ottenere sull’uscita pre il segnale da 6Vpp indistorto.
Uscita IC1201 e uscita pre con volume a 35 / 35 dopo taratura del trimmer
Uscita IC1201 e uscita pre con volume a 35 / 35 dopo taratura del trimmer
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#7

Messaggio da max1974 »

A questo punto ho smontato il trimmer e l’ho misurato ottenendo i valori da montare: al posto di R1702 dovrà essere montata una resistenza da 472 ohm e al posto di C1704 una da 489 ohm.

Trattandosi di valori non standard, alla fine utilizzerò delle resistenze della serie E192 di valore rispettivamente di 470 ohm e 487 ohm.

Come prova preliminare, visto che non ho in casa le resistenze SMD necessarie, ho “accroccato” delle resistenze THT da ¼ W: una da 470 ohm montata al posto di R1702 e due da 470 + 22 ohm in serie (in modo da avere 492 ohm) da montare al posto di C1704.
Resistenze THT provvisorie
Resistenze THT provvisorie

Con questa modifica ho ripetuto le precedenti misure trovando per il segnale in ingresso a IC201 un’ampiezza di 1,2Vpp (nella figura seguente è stata cambiata la scala del canale relativo all’uscita di IC1201) e per il segnale in uscita dal pre-out un’ampiezza di 6Vpp con il volume al massimo.
Uscita IC1201 e uscita pre con volume a 35 / 35 con partitore provvisorio
Uscita IC1201 e uscita pre con volume a 35 / 35 con partitore provvisorio
Quando potrò rientrare al lavoro mi procurerò le resistenze SMD 0603 dei valori necessari e provvederò alla modifica definitiva.
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#8

Messaggio da Delirium »

Però non mi è chiaro lo scopo di questa modifica, cioè se per il segnale il collo di bottiglia è rappresentato dall'integrato che controlla il volume , attenuando il segnale in ingresso il collo di bottiglia resta e perdi solo volume/headroom? (tanto vale tenere il volume più basso)
Non potrebbe essere un problema di tensione troppo bassa nell'alimentazione che limita la possibilità di amplificazione di quell'integrato?
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#9

Messaggio da Etabeta »

Delirium ha scritto: 6 apr 2022, 17:49 Però non mi è chiaro lo scopo di questa modifica, cioè se per il segnale il collo di bottiglia è rappresentato dall'integrato che controlla il volume , attenuando il segnale in ingresso il collo di bottiglia resta e perdi solo volume/headroom? (tanto vale tenere il volume più basso)
Non potrebbe essere un problema di tensione troppo bassa nell'alimentazione che limita la possibilità di amplificazione di quell'integrato?
Ciao,
l'obiettivo qui è di evitare che l'uscita vada in clipping riproducendo un picco di livello massimo (0db) a volume massimo (dettame universalmente valido per qualsiasi player digitale).
Il segnale che attraversa qualsiasi stadio attivo (che sia un operazionale, un integrato di regolazione del volume, un convertitore d/a o altro) sarà soggetto a forte distorsione (fino ad arrivare al clipping) superato un dato livello limite, tale livello è proporzionale alla tensione di alimentazione. Normalmente è un confine molto sottile superato il quale la distorsione cresce in modo drastico.

Fatto salvo le sorgenti di "fascia alta" dotate di alimentazione survoltata (ovvero di convertitore dc-dc) negli altri casi partendo dal limite della tensione 12~14V, tenendo conto della perdita dovuta alla regolazione (tipicamente regolata a 8-9V) e di un certo margine (qui la faccio breve) il limite tipico è tra 6 e 7Vpp ovvero tra 2~2.5Vrms, questo è un dato di fatto, un limite fisico (alla faccia dei 4 e più Volt dichiarati in molti casi... beh, vale lo stesso discorso delle potente dichiarate in modo diciamo un tantino ottimistico..).
Idealmente nella progettazione di una sergente audio si dovrebbe fare in modo che non si verifichi mai clipping, nemmeno a volume massimo, ma se viene imposto che "deve suonare forte", ovvero dare la sensazione di "potenza" rispetto alla regolazione del volume, ecco che si scende a compromessi.

Non vedo controindicazione nella modifica descritta, non si perde di dinamica in quanto, comunque, superato il livello massimo ammesso subentrerebbe distorsione, quindi non viene tolto margine dinamico.
Unica obiezione che potrebbe essere sollevata è il caso di riproduzione di tracce che sono registrare con picco al di sotto dello 0dB (e quindi con dinamica già in partenza non sfruttata nel dominio digitale) ma sono di gran lunga casi minoritari, ovvero è decisamente più frequente la casistica di incorrere nel clipping a volume medio/alto, nel 99,999% delle tracce riprodotte spaziando pure tra tutti i generi.
Chiaramente dall'altro lato (ma questo è da dare per scontato) gli amplificatori dovranno avere la sensibilità correttamente impostata (beh, chiaramente, oppure cade tutto il discorso).
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#10

Messaggio da Etabeta »

max1974 ha scritto: 6 apr 2022, 17:12 sono in isolamento in quanto positivo al covid (per la seconda volta, dopo aver già dato lo scorso anno a maggio). Quindi, quale occasione migliore per far lavorare un po’ il cervello e implementare queste modifiche?
Ciao,
spero ti passi presto,
io sono bloccato da 2 giorni dal mal di schiena.. T_T
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#11

Messaggio da Delirium »

Appunto ma allora una volta misurato il volume massimo senza distorsione basta stare al di sotto senza fare modifiche, no?
Al limite si regola il gain dell'amplificatore in base a quello
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#12

Messaggio da Etabeta »

Delirium ha scritto: 6 apr 2022, 18:53 Appunto ma allora una volta misurato il volume massimo senza distorsione basta stare al di sotto senza fare modifiche, no?
Si, certo, chiaramente è possibile effettuare la misura, stabilire a quale livello di volume corrisponde il massimo livello indistorto e quindi tenere a mente quel livello/volume come limite da non superare,
la modifica qui serve a evitare a monte la condizione di distorsione e quindi poter agire liberamente fino al 100% di escursione della regolazione del volume.
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#13

Messaggio da max1974 »

Etabeta ha scritto: 6 apr 2022, 18:49
max1974 ha scritto: 6 apr 2022, 17:12 sono in isolamento in quanto positivo al covid (per la seconda volta, dopo aver già dato lo scorso anno a maggio). Quindi, quale occasione migliore per far lavorare un po’ il cervello e implementare queste modifiche?
Ciao,
spero ti passi presto,
io sono bloccato da 2 giorni dal mal di schiena.. T_T

Grazie, i sintomi non li ho già più.
Ls rottura di scatole è il dover restare a casa. Anche perché è la seconda volta.

Spero ti passi presto la schiena. Purtroppo conosco bene anche quella...
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#14

Messaggio da Delirium »

Allora forse si potrebbe recuperare qualche dB montando IC302 che risulta vuoto?
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#15

Messaggio da Etabeta »

Delirium ha scritto: 6 apr 2022, 19:36 Allora forse si potrebbe recuperare qualche dB montando IC302 che risulta vuoto?
IC302 è un operazionale quadruplo, quindi no non potrebbe apportare nulla da questo punto di vista.
Semmai IC802 (pag.12 B/5 del service manual) e i componenti correlati che realizzano un convertitore DC-DC di tipo buck-boost con uscita -8V, cioè il pcb è certamente in comune con altri modelli dotati appunto di alimentazione duale survoltata (vedasi i numerosi componenti che in schema sono denominati N.U.), ma non penso il gioco valga la candela cioè ipotizzare trasformazioni (piuttosto che appunto invece cambiare modello..).
Il punto è, molto banalmente, come ho già scritto, per questa come per qualsiasi sorgente audio: la tensione di alimentazione della sezione audio che è di 8.5V (vedasi schema) tipica di una sorgente non survoltata (ovvero priva di un circuito convertitore DC-DC che elevi la tensione).
Basta vedere il datasheet di del chip di controllo volume (TDA7417, allegato al mio primo post), pagina 11 "Output clipping level", massimo livello di uscita (@ 8.5Vcc alimentazione) pari 2.3Vrms con 1%THD (ed infatti corrisponde poco più rispetto ai 6Vpp verificati da Max), quello è il limite (come, similmente, vale per qualsiasi altro componente attivo con quella tensione di alimentazione).
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Re: Tweak Alpine CDE9880 (risoluzione problema clipping)

#16

Messaggio da max1974 »

Finalmente mi sono procurato le resistenze SMD.
Purtroppo non disponevo dei valori richiesti, così mi sono dovuto adattare.
Al posto di R1702-1703 ho montato due resistenze da 470 ohm SMD0603. Al posto di C1704-1705 avrei dovuto montare due resistenze da 487 ohm SMD0402; purtroppo non le avevo, così ho dovuto fare una serie 470 ohm + 20 ohm. Inoltre le resistenze che avevo a disposizione erano solo 0603 per cui ho dovuto montarle in maniera "artistica" dopo aver isolato gli altri componenti e le piazzole con kapton.
20220413_071150.jpg
Rifatte le misure, ho avuto conferma del risultato.
20220413_070909.jpg
Sul canale 1 c'è il segnale in ingresso all'E-VOL, sul canale 2 quello in uscita con volume al massimo.
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