www.audiofaidate.org

Un saluto a tutti i partecipanti del forum!
Sono appena iscritto, mi chiamo Valerio Russo, scrivo dalla provincia di Napoli. Il mio interesse principale è l'autocostruzione di diffusori. Sono buon conoscitore del famoso freeware Speaker Workshop.
Ho scoperto l'autocostruzione di elettroniche da poco, ed ho ritrovato le stesse gioie e dolori (acc!) che si hanno manipolando altoparlanti.
L'iniziativa del sito è molto bella. Ringrazio chi ci ospita e Filippo - Audiofanatic - Punzo che mi ha invitato.
Passo all'argomento del post, che a dire il vero non sapevo a quale forum sottoporre, visto che l'oggetto in questione è una elettronica il cui uso è.. l'interfaccia con la scheda audio del computer, allo scopo di effettuare principalmente misure su altoparlanti, ma più in generale trattasi di buffer ad alta impedenza d'ingresso \ adattatore di livello per la scheda audio. L'amico Claudio Negro (www.claudionegro.com) lo chiama SuperJIG. Ho plebiscitariamente accettato questo nome
Il problema risiede nell'attenuatore d'ingresso a due posizioni, 0 e -20dB selezionabili tramite relè (Omron G5V2). Nella posizione 0dB tutto fila liscio, in quella -20dB ho un consistente calo sulle alte (la f-3 è circa 15KHz). La cosa mi ha lasciato perplesso. Sicuramente trattasi di un mio banale errore, solo che non riesco ad individuarlo. Credevo fosse capacità parassita (evidentemente verso massa) dovuta al relè, ma dovrebbe essere consistente, visto che l'impedenza d'ingresso del circuito è circa 220kohm. Se serve, posso postare uno schizzo dello stadio d'ingresso.
Grazie per l'attenzione!
Valerio

Magari uno schizzo del circuito aiuterebbe.

Saluti.

Paolo Caviglia

Ciao Paolo, grazie dell'attenzione.
Qui sotto uno schizzo dello stadio d'ingresso e delle piste di relativa competenza sulla PCB. Riguardo a quest'ultima, le resistenze sono in genere due in serie, per ottenere i valori voluti.








Gli zener servono a proteggere l'ingresso. Il calo alle alte frequenze rimane immutato se dissaldo il condensatore da 56pico.

Ciao, e grazie,
Valerio

Direi che il problema sta negli zener di protezione.

Lo zener da 15 V ha almeno 100 pF di capacità, quando è polarizzato in quel modo (cioè non è polarizzato).

I due zener in serie costituiscono una capacità di almeno 50 pF; se costruisci il circuito equivalente, vedrai che tale capacità va in parallelo alla resistenza da 24 KOhm.
Alla frequenza di 15 KHz, la reattanza capacitiva di un condensatore da 50 pF è di circa 212 KOhm, cui vanno aggiunte, in parallelo, le resistenze equivalenti degli altri rami del partitore (come è complesso !) e del condensatore da 50 pF che è la ciliegina sulla torta.

Se non ho sbagliato i calcoli, la resistenza equivalente del ramo basso del partitore (a 15KHz) diventa quindi di 17 KOhm (da 24 KOhm che era). Da qui l'attenuazione di circa 3 dB a quella particolare frequenza.

Saluti.

Paolo Caviglia

Ciao Paolo,
eh lo sapevo che c'era qualcosa fuori dal mio controllo! E chi ci aveva pensato alla capacità degli zener?
Ora faccio così: li dissaldo e vediamo quello che succede, dopodiché mettiamo anche a posto l'attenuatore, che è effettivamente incasinato (retaggio di prove e controprove e alla fine dimentichi di metterle in ordine). Sono molto fiducioso.
Per ora ti mando un grosso GRAZIE.
Ciao,
Valerio

Prego !

(credo che il problema stia proprio li; non vedo, nello schema altre possibilità).

Saluti.

Paolo Caviglia

Ad essere pignoli il condensatore da 2,2 uF (da almeno 250/400 VL in CC) andrebbe montato proprio all'ingresso dell'adattatore, prima del partitore resistivo, in modo da bloccare subito la CC onde evitare indebiti stress al partitore e ai contatti del relè nel caso si colleghi (anche per sbaglio) l'ingresso dello strumento all'anodica di un dispositivo a tubi elettronici, ad esempio.

Occhio sempre alle capacità "nascoste" nei componenti attivi !

Saluti e buon lavoro.

Paolo Caviglia

Caro Paolo,
non sono ricco (studente) ma per l'occasione posso anche vendermi la macchina per farti una statua d'oro (ma non verrebbe abbastanza grande!). Non immagini neanche fin dove ho sbattuto la testa. Ed era un semplice zener. Ovvero la mia sbadataggine mi ha fatto commettere un errore banale. E chi se lo scorda più?
Rinnovo il grazie.
Ora mi rimane da risistemare lo schema, effettivamente inutilmente complicato. L'appunto sul condensatore è più che giusto. Avendo previsto al max 60Vpk, non avevo previsto componenti continue così sostanziose. In effetti spostandolo all'ingresso, e salendo con la tensione di lavoro rende l'apparato molto più affidabile.
Devo comunque prevedere un metodo per proteggere l'input. A questo punto posso usare degli zener più piccoli in serie. Oppure due diodi connessi alle alimentazioni. Oppure led. A questo punto ci sono diverse cose da fare. Colgo l'occasione. Cosa suggerisci?
Spero di poter ricambiare, veramente non hai idea di quello che ho combinato (è anche per questo che l'ingresso è incasinato). Ma che fesso!

Ciao, e ancora mille grazie.
Valerio

PS:pescando fra i modelli Spice di zener, il BZV85C15 è spacciato addirittura per 500pico!

Ti ringrazio per le tue gentili parole. Vuol dire che ti chiederò lumi qundo avrò qualche problema sugli altoparlanti che tu magari conosci meglio di me !

Per quanto riguarda l'interfaccia per la scheda audio del PC; dovendo modificarla per inserire una protezione in ingresso, io farei così:

• Ingresso con il condensatore da 2,2 uF
• A seguire, partitore resistivo con attenuazione di 20 dB fissa (eventualmente compensato, ma è una finezza inutile su una scheda con banda passante di 20 KHz)
• Primo amplificatore operazionale, con guadagno di 20 dB con normali diodi di protezione all'ingresso, collegati sulle alimentazioni
• Secondo amplificatore operazionale, con guadagno di 20 dB, eventualmente disinseribile con un relè di bypass

In questo modo l'ingresso sarebbe sempre attenuato di 20 dB e protetto dalla CC, per cui, anche collegando l'adattatore ad una sorgente di segnale "robusta" i diodi di protezione funzionerebbero in maniera adeguata. Alla peggio il secondo operazionale andrebbe in saturazione.

Avresti poi la possibilità di amplificare il segnale di 20 dB, inserendo il secondo operazionale.

Come primo operazionale adopererei un economico operazionale con ingresso a J-FET, tipo TL081; il secondo operazionale potrebbe essere l'NE5532 già presente sulla tua scheda.

Questo approccio è valido solo per un adattatore da scheda audio e non lo adopererei (forse) per uno strumento di misura.

Saluti.

Paolo Caviglia

Ciao Paolo!

Il discorso sarebbe parecchio articolato. Cerco di riassumere.
Innanzitutto, il sistema è pensato per essere pubblicato, ad uso e consumo di tutti. Quindi valgono le regole di reperibilità materiali, sicurezza, basso (relativamente) costo.

L'idea è poter fare le misure più semplici sugli oggetti autocostruiti e su altoparlanti. Questi ultimi non "stringono" più di tanto le specifiche, essendo di gran lunga più distorcenti delle elettroniche, ed essendo sempre presente il rumore ambientale, che fa salire di parecchio il fondo del rumore.
Un limite è la scheda audio: meglio di questa non si può fare. Con la mia Terratec Phase 22 a 96Khz e 16bit (con alcuni programmi non aggiornatissimi fa i capricci e non va a 24 bit) posso contare su 48khz di banda e una THD+N inferiore a 0,002%. Non ricordo la IMD...il rumore è molto basso, sono riuscito ad ottenere meglio di -120dB da 20 a 20000. Alle bassissime c'è la naturale risalita, a circa 30khz un picchetto dovuto alla freq di aggiornamento orizzontale del monitor (credo sia superabile) ma mai, da 3hz a 48khz superiamo i -100dB. Ovviamente la scheda va tenuta sullo slot più lontano dalla scheda grafica, purché si abbia un IRQ libero (non condiviso).

Questo il limite oltre il quale non possiamo migliorare, quindi è bene tenerlo presente!

Ora, le richieste sono: poter misurare un amplificatore, diciamo fino a 100Watt. Poter rendere semplice il pre microfonico (esterno) e demandare al JIG la regolazione dei livelli e non al premic, se non la grossolana differenza che c'è fra near filed e far field, diciamo circa 30dB). Poter misurare elettroniche, ovviamente per quello che è possibile, impone l'uso di una impedenza elevata d'ingresso. Per gli altoparlanti non è strettamente necessaria. Qualsiasi cosa dai 30kohm in su va benissimo. Dunque, senza annoiarti con troppi conti, tenendo a mente lo standard di massimo input delle schede non consumer, cioé 3,1Vpk, ovvero 2,2Vrms, ci serve una attenuazione massima di 26dB. Per quella che è la mia esperienza, avendo a che fare con microfoni, non c'è niente che manchi come il guadagno. Buona parte di questo è demandata al premic. Ci limitiamo nel JIG a salire fino a +10 o +20dB.
Ora: non tutte le schede audio hanno un mixer degno di questo nome, e il poter regolare i livelli agendo solo sul JIG , ovvero su un box esterno è una grande comodità. Ho fissato in 10dB gli scatti. Precisamente: -26, -16, -6, +4, +14dB. Con un attenuatore a 5 scatti copriamo le mie esigenze.

Vediamo come implementarle. Agli albori del progetto, avevo uno schema di un oggetto tutto automatico (con autorange) il che implicava uno schema a blocchi, da input a output: partitore 0\-20dB stadio attivo 0\+20dB; altro attenuatore 0\-10dB; buffer di uscita provvisto di protezioni a +\- 3Vpk. Tracce di questa idea iniziale sono rimaste, ecco spiegato lo schema incasinato dell'input Con 3 relè e le varie combinazioni si riesce a fare tutto. La parte tosta era la logica di controllo dei relè, che ho pure disegnato. Ma con i miei rudimenti, veniva una cosa troppo complicata, e che probabilmente non sarei stato capace di gestire. Un rapidissimo calcolo del costo poi mi ha fatto abbandonare velocissimamente l'idea. Veramente, sin dall'inizio sapevo che il limite di questa configurazione era il costo, ma ho voluto provarci lo stesso... Tra l'altro un sistema siffatto prevede sempre di ripetere le misure: una volta per far sì che il sistema setti i livelli, la seconda volta per effettuare la misura vera e propria. Per capirci, il funzionamento dell'autorange era latchato, se veniva rilevato un picco più elevato, l'attenuazione scattava a salire e non scendeva più. Un tastino di reset a fine misura azzerava il sistema predisponendolo a nuova misura.

Ho semplificato il sistema, prevedendo un commutatore manuale, decurtando di brutto la parte logica e concentrandomi sul percorso del segnale. Lo schema a blocchi è grosso modo rimasto. Sarebbe semplificabile ulteriormente, ma sai, quando arrivi a disegnare uno schema e soprattutto una PCB che funziona anche alla meno peggio, ripartire da zero...
Quindi, via i relè, ne è rimasto uno solo per l'attenuatore d'ingresso. Notare che in principio la protezione dell'ingresso era con due 1N4007 collegati ai rami positivo e negativo di alimentazione (alim duale), come in effetti si vede un pò dappertutto. La pigrizia e le modifiche hanno voluto sulla PCB l'alimentazione molto più lontana dal segnale, ed era più comodo usare gli zener fra segnale e massa. Non l'avessi mai fatto!

E quindi eccoci alla configurazione attuale: grossolanamente partitore in ingresso 0\-20dB, stadio attivo 0\+4\+14dB, attenuatore 0\-6dB, buffer di uscita con protezioni. Combinando le cose si ha -26, -16, -6, +4, +14dB. Il sistema può essere ancora utilmente semplificato, non c'è alcuna ragione per avere dallo stadio attivo sia guadagno 0 che +4, anzi si potrebbe anche addirittura fissare (cioé non farlo selezionabile) a +14dB, ma stando attenti al rumore. Anche il secondo partitore, quello 0\-6dB non ha quasi ragione di esistere.
All'atto pratico però non l'ho cambiato: le prestazioni sono più che soddisfacenti. La sola cosa perfettibile è la THD, nel migliore dei casi è 0,006% per circa, mi sembra, 85dB di dinamica. Onde, mi sono fermato.
L'unica vera ragione per semplificare lo schema è un fatto di costo e di possibili migliori prestazioni. Anche se non mi aspetto più di tanto.

Ho fatto un riassunto, (ma la sintesi non è il mio forte...) che copre i fine settimana di un lasso temporale di almeno 3 anni, praticamente da quando muovevo i primi passi con gli operazionali. Ovviamente ci sono stati lunghi periodi in cui il progetto prendeva polvere. Ho fatto praticamente tutto da solo, devo ringraziare 3 o 4 persone per i loro consigli, ed un amico, Claudio, che mi è stato sempre a spingere. Solo una volta ho visto come incidere le PCB. da solo ho imparato la differenza fra un latch ed un flip flop. Da poco tempo a questa parte ho ripreso il progetto, un pò raffazzonadolo alla bell' è meglio. Ma probabilmente, visti i risultati merita di più. Solo che ho palesato evidenti limiti, diciamo soprattutto di carattere gestionale (e infatti la mia parte forte, anche da napoletano quasi DOC è la fantasia). E ho chiesto aiuto. Vogliamo mica campare di orgoglio?

Perdona il sermone

Alla prossima,
Valerio

Ciao Paolo,
solo per avvisare che durante la settimana sono fuori casa e non posso frequentare il forum.
Ti ringrazio nuovamente per gli spunti.
Ciao,
valerio