Audison LR270 Supercurrent: Modifica gain/sensibilità
Inviato: 6 lug 2020, 22:48
Qualche tempo fa ho avuto tra le mani un amplificatore degno di nota, appartenente alla categoria degli "old school", una volta tanto italiani, di qualità,
un bel Audison LR270.
CARATTERISTICHE AUDISON LR270
Anno di commercializzazione: 1995
Paese di fabbricazione: Italia
Potenza nominale (0.07% THD): 70+70Wrms @ 4Ω, 125+125Wrms @ 2Ω, 250Wrms mono @ 4Ω, 360Wrms mono @ 2Ω
Alimentazione: DC-DC PWM (survoltatore) regolato.
Risposta in frequenza: 4Hz-75kHz (-3dB @ pot. nominale)
Rapporto S/N (presumo a potenza nominale, non è specificato): 100dBA
Ingressi: RCA sbilanciati
Sensibilità (originale): 150mV~1,5V (misurato: 140mV~1,4V)
Ecco il manuale utente: Una bella recensione, e test, fu pubblicata da Caraudio, n°83 aprile 1995, eccola: L'appellativo "Supercurrent" è dato dal fatto che, appunto, la sezione di alimentazione è piuttosto generosa (3 coppie di mosfet che pilotano un altrettanto generoso trasformatore) tale ca consentire, anche grazie alle 3 coppie di transistor bipolari per canale, di pilotare anche carichi di 1Ω (ovvero 2Ω in configurazione a ponte).
Potremmo definirlo un valido concorrente italiano agli Zapco di pari "cubatura", con un prezzo decisamente più abbordabile anche grazie al fatto che all'epoca la lira italica debole rispetto al dollaro, unitamente ai dazi doganali, rendeva decisamente dispendioso il comparto degli ampli made in USA.
L'esemplare in questione appartiene all'amico @pericleromano che lo ha affidato alle mie cure per effettuare la modifica di sensibilità (andrà abbinato a DSP Audison Bit one, uscita nominale 4V quindi ben oltre il limite di 1,5V possibili "di serie") e anche a "immancabile" recap per raggiunto limite di età (oramai oltre i 20 anni..).
Eccolo! Ed eccolo a "pancia" aperta... Come sempre, essendo un ampli proveniente da precedente proprietario, è d'uopo una prima ispezione visiva (premesso che il test di funzionamento è stato superato) da cui noto un paio di resistenze con evidenti segni di surriscaldamento.
Sono le due resistenze a fianco degli ingressi RCA qui in foto. Per capire meglio cosa può essere successo (e sopratutto poi per capire come modificare la sensibilità) è necessario osservare lo schema dello stadio di ingresso/preamplificazione, qui ricostruito e allegato in pdf.
UN PICCOLO DANNO DA SISTEMARE
Le due resistenze "abbrustolite" sono R292,293 10Ω 1/2W. Si nota che sono interposte tra la massa ingresso RCA (una per canale) e la massa audio dell'ampli (questo ampli, come quasi tutti quelli dotati di trasformatore/survoltatore ha massa audio isolata da massa alimentazione). Non è difficile dedurre che la causa della bruciatura è imputabile a errata connessione a massa telaio di una delle uscite dell'ampli (proprio per errore o per "indicente", da parte del precedente proprietario dell'ampli) situazione che ha creato un corto circuito verso massa (massa audio dell'ampli) attraverso il conduttore di schermo verso le uscite rca della sorgente (che sicuramente nel caso specifico avrà avuto massa audio in comune con massa alimentazione ovvero appunto il telaio dell'auto..). Ben ha fatto il progettista di questo ampli a prevedere questo tipo di situazione anomala inserendo appunto quelle 2 resistenze da 10Ω atte a limitare la corrente e quindi i danni.
In questo caso (lo vedremo tra poco) il danno, oltre le resistenze bruciacchiate è stato una sottile pista fusa che qualcuno aveva già provveduto a riparare (senza però sostituire le resistenze che in effetti non risultano interrotte per quanto cotte).
MODIFICA GUADAGNO / SENSIBILITA'
Entriamo quindi nel vivo del lavoro ovvero la modifica di sensibilità ovvero del guadagno dello stadio di preamplificazione.
Non sto qui a ripetere il perchè è necessario effettuare questa modifica, in questo come in tanti altri ampli (tipicamente "old school"). Qui sul forum se ne è discusso/scritto tante volte, cito per esempio questo mio altro thread riguardante un altro ampli, il primo che pubblicai qui su questo tema: viewtopic.php?f=184&t=13101 e ce ne sono altri, sia miei che di altri amici del forum nella sezione "Tweak e Autocostruzione > Amplificatori": viewforum.php?f=184
Analisi circuitale
Vediamo che sui due canali di ingresso Left/Right sono presenti due identici amplificatori operazionali (IC1A,IC2A) in configurazione non invertente, con guadagno identico (prendiamo il canale Right) pari a 1+R266/R267=1+18kΩ/10kΩ=2,8 quindi a seguire un secondo operazionale in configurazione invertente (IC1B) sul canale Right e non invertente sul Left (IC2B). La configurazione invertente sul canale Right è naturalmente utilizzata per poter realizzare la configurazione mono/ponte (vedi switch SW1 stereo/mono).
Il guadagno di IC1B (canale Right) è pari a -R261/R259=-22kΩ/10kΩ=-2,2
Il guadagno di IC2B (canale Left) è pari a 1+R258/R265=1+12kΩ/10kΩ=2.2 (ovviamente, stesso guadagno del canale Right)
Quindi il guadagno complessivo dello stadio ingresso/preamp. è pari a 2,8x2,2=6,16 (nella condizione di potenziometro, POT1A/B, regolato a sensibilità max, ovvero massimo guadagno).
Determinazione nuovo guadagno
Il valore di riferimento è il livello di uscita del dsp Audison Bit one che sarà la futura sorgente di questo ampli, livello nominale di 4V.
Tenendo un, ragionevole, margine possiamo definire circa 6V come valore desiderato di sensibilità minima.
Quindi è presto fatto il calcolo del nuovo guadagno desiderato che andrà ridotto per un fattore pari a:
sens.min desiderata/sens.min orig.=6/1,4=4,28
nuovo guadagno=guadagno orig./rapporto calcolato=6,16/4,28=1,44
Notare che ciò è valido partendo dal presupposto di mantenere uguale il rapporto tra sens. min e max che è pari a 10 cioè 1,4V/140mV=10 sia nel caso dell'ampli originale e 6V/0,6V=10 che nel caso della sensibilità modificata.
Come soluzione pratica ho scelto di portare a 1 il guadagno di IC1B e -1 IC2B e quindi pari a 1,44 il guadagno di IC1A e IC2A (è sempre bene portare il guadagno sul primo stadio rispetto che sugli stadi successivi per massimizzare il rapporto segnale/rumore).
Ecco i valori pratici scelti (valore originario-->nuovo valore):
R267 10kΩ-->22kΩ
R275 10kΩ-->22kΩ
R259 10kΩ-->15kΩ
R265 10kΩ-->non più presente
R258 12.1kΩ-->zero Ω
R58 12kΩ-->15kΩ
R266 18kΩ-->10kΩ
R277 18kΩ-->10kΩ
R261 22kΩ-->15kΩ
R260 6.8kΩ-->7.5kΩ
Il guadagno calcolato, con questi valori di resistenze, è pari a 1,45
Come si vedrà dalle misure effettuate il valore rilevato di sensibilità sarà pari a 680mV~6,6V molto vicino a quello inizialmente calcolato e perfettamente regolabile a 4V che è ciò che occorre nell'installazione in cui sarà utilizzato l'ampli.
Ecco le misure, il bilanciamenti dei canali è pressochè perfetto, con praticamente zero sbilanciamento a sens. max e appena 0,06dB a sens. min, ciò è possibile grazie alle resistenze di precisione 1%, che ho utilizzato per sostituire integralmente in tutto lo stadio ingresso preamp quelle 5% originariamente presenti. Ulteriori considerazioni
Qualcuno potrebbe chiedersi se, invece di abbassare il guadagno, sia possibile possibile raggiungere lo stesso risultato agendo sull'attenuazione (potenziometro e R263,276), la risposta è no in quanto visto il guadagno originario di IC1A e IC2A (pari a 2,8) applicando in ingresso 6Vrms (ovvero 6/0,35=16,9Vpp) avremmo, teoricamente, in uscita da suddetto opamp 47Vpp, cosa ovviamente impossibile (sia per il fatto che l'alimentazione duale è di +/-15V sia per limiti fisici degli opamp stessi).
Analogo discorso ipotizzando di agire sul partitore in uscita R254,253 e R180,181 , in quel caso, regolando la sensibilità al minimo (quindi agendo sul potenziometro che agisce in attenuazione), si arriverebbe comunque al clipping degli operazionali IC1A,IC2A già con segnale in ingresso >3,5Vrms, non ci sarebbe verso di andare oltre.
In ogni caso sarebbe un approccio poso sensato in quanto, agendo sull'attenuazione e non riducendo il guadagno, non si otterrebbe alcun miglioramento del rapporto segnale/rumore (che è appunto inversamente proporzionale al guadagno).
Il concetto di fondo quando si va a ragionare su come implementare la modifica di sensibilità di un amplificatore, che è composto da più stadi, è tenere sempre a mente quali sono i limiti ammessi su ogni stadio, per evitare clipping (diversamente sarebbe il colmo: ridurre la sensibilità dell'ampli per evitare il clipping dei finali ma mandare in clipping il preamplificatore! ), e, non da ultimo, massimizzare il miglioramento del rapporto segnale/rumore.
Altre curiosità, per chi ha avuto la voglia e il tempo di osservare lo schema allegato sopra, sono i diodi D39~42 che hanno lo scopo di evitare che, per qualsiasi motivo (ad esempio qualche insano esperimento di connettere gli ingressi rca direttamente con uscite hi-level) in ingresso agli opamp arrivi un segnale > 30Vpp.
Guardando con più attenzione, a qualcuno potrà sembrare strana la presenza di R58 sul Left (asimmetrica rispetto all'altro canale Right dove non è presente), la sua presenza è per eguagliare l'impedenza vista a valle del potenziometro doppio POT1 ovvero verso l'ingresso di IC1B e IC2B che, sul canale Right è pari a R259.
Ultima chicca è la presenza di R260, davvero inusuale. Serve a comperare la "corrente di bias" riducendo l'offset in uscita di IC1B. In realtà è una soluzione che era necessaria tanti anni fa sui primi opamp che erano caratterizzati da correnti di bias decisamente più alte di quelli attuali. Presumo in questo caso si stato un retaggio del passato, forse un progettista della "vecchia scuola".
Qui non mi dilungo, se a qualcuno, ed è un pò il mio intento, è venuta la curiosità di approfondire rimando alla teoria degli amplificatori operazionali.
REALIZZAZIONE PRATICA
Ecco qui qualche foto di alcune fasi del lavoro, che ha incluso anche il recap totale (tutti i condensatori elettrolitici).
Ed eccoci a lavoro ultimato!
La resa finale mi ha dato ampia soddisfazione, suono di una pulizia (ovviamente in assenza totale di "soffio") e dinamica (potendo contare su un generoso "polmone" di 16000μF) che non fa rimpiangere qualche Zapco di pari o superiore "cilindrata", peccato che ho potuto godermelo per poco tempo dovendo rispedirlo al proprietario...
un bel Audison LR270.
CARATTERISTICHE AUDISON LR270
Anno di commercializzazione: 1995
Paese di fabbricazione: Italia
Potenza nominale (0.07% THD): 70+70Wrms @ 4Ω, 125+125Wrms @ 2Ω, 250Wrms mono @ 4Ω, 360Wrms mono @ 2Ω
Alimentazione: DC-DC PWM (survoltatore) regolato.
Risposta in frequenza: 4Hz-75kHz (-3dB @ pot. nominale)
Rapporto S/N (presumo a potenza nominale, non è specificato): 100dBA
Ingressi: RCA sbilanciati
Sensibilità (originale): 150mV~1,5V (misurato: 140mV~1,4V)
Ecco il manuale utente: Una bella recensione, e test, fu pubblicata da Caraudio, n°83 aprile 1995, eccola: L'appellativo "Supercurrent" è dato dal fatto che, appunto, la sezione di alimentazione è piuttosto generosa (3 coppie di mosfet che pilotano un altrettanto generoso trasformatore) tale ca consentire, anche grazie alle 3 coppie di transistor bipolari per canale, di pilotare anche carichi di 1Ω (ovvero 2Ω in configurazione a ponte).
Potremmo definirlo un valido concorrente italiano agli Zapco di pari "cubatura", con un prezzo decisamente più abbordabile anche grazie al fatto che all'epoca la lira italica debole rispetto al dollaro, unitamente ai dazi doganali, rendeva decisamente dispendioso il comparto degli ampli made in USA.
L'esemplare in questione appartiene all'amico @pericleromano che lo ha affidato alle mie cure per effettuare la modifica di sensibilità (andrà abbinato a DSP Audison Bit one, uscita nominale 4V quindi ben oltre il limite di 1,5V possibili "di serie") e anche a "immancabile" recap per raggiunto limite di età (oramai oltre i 20 anni..).
Eccolo! Ed eccolo a "pancia" aperta... Come sempre, essendo un ampli proveniente da precedente proprietario, è d'uopo una prima ispezione visiva (premesso che il test di funzionamento è stato superato) da cui noto un paio di resistenze con evidenti segni di surriscaldamento.
Sono le due resistenze a fianco degli ingressi RCA qui in foto. Per capire meglio cosa può essere successo (e sopratutto poi per capire come modificare la sensibilità) è necessario osservare lo schema dello stadio di ingresso/preamplificazione, qui ricostruito e allegato in pdf.
UN PICCOLO DANNO DA SISTEMARE
Le due resistenze "abbrustolite" sono R292,293 10Ω 1/2W. Si nota che sono interposte tra la massa ingresso RCA (una per canale) e la massa audio dell'ampli (questo ampli, come quasi tutti quelli dotati di trasformatore/survoltatore ha massa audio isolata da massa alimentazione). Non è difficile dedurre che la causa della bruciatura è imputabile a errata connessione a massa telaio di una delle uscite dell'ampli (proprio per errore o per "indicente", da parte del precedente proprietario dell'ampli) situazione che ha creato un corto circuito verso massa (massa audio dell'ampli) attraverso il conduttore di schermo verso le uscite rca della sorgente (che sicuramente nel caso specifico avrà avuto massa audio in comune con massa alimentazione ovvero appunto il telaio dell'auto..). Ben ha fatto il progettista di questo ampli a prevedere questo tipo di situazione anomala inserendo appunto quelle 2 resistenze da 10Ω atte a limitare la corrente e quindi i danni.
In questo caso (lo vedremo tra poco) il danno, oltre le resistenze bruciacchiate è stato una sottile pista fusa che qualcuno aveva già provveduto a riparare (senza però sostituire le resistenze che in effetti non risultano interrotte per quanto cotte).
MODIFICA GUADAGNO / SENSIBILITA'
Entriamo quindi nel vivo del lavoro ovvero la modifica di sensibilità ovvero del guadagno dello stadio di preamplificazione.
Non sto qui a ripetere il perchè è necessario effettuare questa modifica, in questo come in tanti altri ampli (tipicamente "old school"). Qui sul forum se ne è discusso/scritto tante volte, cito per esempio questo mio altro thread riguardante un altro ampli, il primo che pubblicai qui su questo tema: viewtopic.php?f=184&t=13101 e ce ne sono altri, sia miei che di altri amici del forum nella sezione "Tweak e Autocostruzione > Amplificatori": viewforum.php?f=184
Analisi circuitale
Vediamo che sui due canali di ingresso Left/Right sono presenti due identici amplificatori operazionali (IC1A,IC2A) in configurazione non invertente, con guadagno identico (prendiamo il canale Right) pari a 1+R266/R267=1+18kΩ/10kΩ=2,8 quindi a seguire un secondo operazionale in configurazione invertente (IC1B) sul canale Right e non invertente sul Left (IC2B). La configurazione invertente sul canale Right è naturalmente utilizzata per poter realizzare la configurazione mono/ponte (vedi switch SW1 stereo/mono).
Il guadagno di IC1B (canale Right) è pari a -R261/R259=-22kΩ/10kΩ=-2,2
Il guadagno di IC2B (canale Left) è pari a 1+R258/R265=1+12kΩ/10kΩ=2.2 (ovviamente, stesso guadagno del canale Right)
Quindi il guadagno complessivo dello stadio ingresso/preamp. è pari a 2,8x2,2=6,16 (nella condizione di potenziometro, POT1A/B, regolato a sensibilità max, ovvero massimo guadagno).
Determinazione nuovo guadagno
Il valore di riferimento è il livello di uscita del dsp Audison Bit one che sarà la futura sorgente di questo ampli, livello nominale di 4V.
Tenendo un, ragionevole, margine possiamo definire circa 6V come valore desiderato di sensibilità minima.
Quindi è presto fatto il calcolo del nuovo guadagno desiderato che andrà ridotto per un fattore pari a:
sens.min desiderata/sens.min orig.=6/1,4=4,28
nuovo guadagno=guadagno orig./rapporto calcolato=6,16/4,28=1,44
Notare che ciò è valido partendo dal presupposto di mantenere uguale il rapporto tra sens. min e max che è pari a 10 cioè 1,4V/140mV=10 sia nel caso dell'ampli originale e 6V/0,6V=10 che nel caso della sensibilità modificata.
Come soluzione pratica ho scelto di portare a 1 il guadagno di IC1B e -1 IC2B e quindi pari a 1,44 il guadagno di IC1A e IC2A (è sempre bene portare il guadagno sul primo stadio rispetto che sugli stadi successivi per massimizzare il rapporto segnale/rumore).
Ecco i valori pratici scelti (valore originario-->nuovo valore):
R267 10kΩ-->22kΩ
R275 10kΩ-->22kΩ
R259 10kΩ-->15kΩ
R265 10kΩ-->non più presente
R258 12.1kΩ-->zero Ω
R58 12kΩ-->15kΩ
R266 18kΩ-->10kΩ
R277 18kΩ-->10kΩ
R261 22kΩ-->15kΩ
R260 6.8kΩ-->7.5kΩ
Il guadagno calcolato, con questi valori di resistenze, è pari a 1,45
Come si vedrà dalle misure effettuate il valore rilevato di sensibilità sarà pari a 680mV~6,6V molto vicino a quello inizialmente calcolato e perfettamente regolabile a 4V che è ciò che occorre nell'installazione in cui sarà utilizzato l'ampli.
Ecco le misure, il bilanciamenti dei canali è pressochè perfetto, con praticamente zero sbilanciamento a sens. max e appena 0,06dB a sens. min, ciò è possibile grazie alle resistenze di precisione 1%, che ho utilizzato per sostituire integralmente in tutto lo stadio ingresso preamp quelle 5% originariamente presenti. Ulteriori considerazioni
Qualcuno potrebbe chiedersi se, invece di abbassare il guadagno, sia possibile possibile raggiungere lo stesso risultato agendo sull'attenuazione (potenziometro e R263,276), la risposta è no in quanto visto il guadagno originario di IC1A e IC2A (pari a 2,8) applicando in ingresso 6Vrms (ovvero 6/0,35=16,9Vpp) avremmo, teoricamente, in uscita da suddetto opamp 47Vpp, cosa ovviamente impossibile (sia per il fatto che l'alimentazione duale è di +/-15V sia per limiti fisici degli opamp stessi).
Analogo discorso ipotizzando di agire sul partitore in uscita R254,253 e R180,181 , in quel caso, regolando la sensibilità al minimo (quindi agendo sul potenziometro che agisce in attenuazione), si arriverebbe comunque al clipping degli operazionali IC1A,IC2A già con segnale in ingresso >3,5Vrms, non ci sarebbe verso di andare oltre.
In ogni caso sarebbe un approccio poso sensato in quanto, agendo sull'attenuazione e non riducendo il guadagno, non si otterrebbe alcun miglioramento del rapporto segnale/rumore (che è appunto inversamente proporzionale al guadagno).
Il concetto di fondo quando si va a ragionare su come implementare la modifica di sensibilità di un amplificatore, che è composto da più stadi, è tenere sempre a mente quali sono i limiti ammessi su ogni stadio, per evitare clipping (diversamente sarebbe il colmo: ridurre la sensibilità dell'ampli per evitare il clipping dei finali ma mandare in clipping il preamplificatore! ), e, non da ultimo, massimizzare il miglioramento del rapporto segnale/rumore.
Altre curiosità, per chi ha avuto la voglia e il tempo di osservare lo schema allegato sopra, sono i diodi D39~42 che hanno lo scopo di evitare che, per qualsiasi motivo (ad esempio qualche insano esperimento di connettere gli ingressi rca direttamente con uscite hi-level) in ingresso agli opamp arrivi un segnale > 30Vpp.
Guardando con più attenzione, a qualcuno potrà sembrare strana la presenza di R58 sul Left (asimmetrica rispetto all'altro canale Right dove non è presente), la sua presenza è per eguagliare l'impedenza vista a valle del potenziometro doppio POT1 ovvero verso l'ingresso di IC1B e IC2B che, sul canale Right è pari a R259.
Ultima chicca è la presenza di R260, davvero inusuale. Serve a comperare la "corrente di bias" riducendo l'offset in uscita di IC1B. In realtà è una soluzione che era necessaria tanti anni fa sui primi opamp che erano caratterizzati da correnti di bias decisamente più alte di quelli attuali. Presumo in questo caso si stato un retaggio del passato, forse un progettista della "vecchia scuola".
Qui non mi dilungo, se a qualcuno, ed è un pò il mio intento, è venuta la curiosità di approfondire rimando alla teoria degli amplificatori operazionali.
REALIZZAZIONE PRATICA
Ecco qui qualche foto di alcune fasi del lavoro, che ha incluso anche il recap totale (tutti i condensatori elettrolitici).
Ed eccoci a lavoro ultimato!
La resa finale mi ha dato ampia soddisfazione, suono di una pulizia (ovviamente in assenza totale di "soffio") e dinamica (potendo contare su un generoso "polmone" di 16000μF) che non fa rimpiangere qualche Zapco di pari o superiore "cilindrata", peccato che ho potuto godermelo per poco tempo dovendo rispedirlo al proprietario...