Meno male che su AudioFaiDaTe non si parla di stato solido
In ogni caso, come ho scritto in un altro topic sto sbattendo pure io la testa in questo periodo per quanto riguarda il design di un pre phono a stato solido.
Il mio progetto è collegato ad un head-amp MC, e uno stadio linea, e un sacco di altre cose, ma poco importano ai fini di questa discussione.
Vorrei puntualizzare qualche idea e considerazione maturata in questo periodo di approfondimenti, grazie anche ad uno scambio col buon Penasa (che ringrazio...).
1) RIAA: noto che in tutti i circuiti postati in questo topic manca la correzione per la quarta costante di tempo. Bisogna dire però che in un circuito a RIAA passiva essa è di facile implementazione, e il simulatore in questo è di grande aiuto. In sostanza si tratta di compensare l'inevitabile stop all'esaltazione delle alte frequenze in sede di incisione, informazioni più approfondite le trovate in rete. Quello che vi posso dire ve lo dico soggettivamente, e devo dirvi che l'introduzione di questa correzione addizionale ha dato enormi risultati (non scherzo) specialmente sui vinili meno "nobili", dando un'aria agli strumenti che non credevo di poter tirare fuori dalle quattro carabattole più o meno autocostruite che uso per ascoltare la Musica. E questo senza pregiudicare il rumore, senza introdurre disturbi RF, etc etc... almeno nella mia realizzazione.
2) Attiva o passiva? Posto che per far esprimere pienamente le prestazioni degli amplificatori operazionali (THD, principalmente) bisogna usarli in configurazione shunt feedback (conf. invertente), l'uso di una RIAA attiva può, nonostante i dubbi di un appeal scarsamente audiophile (...) come ricordava il buon Paolo, sfruttare quello che è uno dei pregi/difetti dei più comuni A.O., ossia il guadagno open loop (e quindi il fattore di retroazione, quando il loop viene chiuso...) calante alle alte frequenze a causa della compensazione di polo dominante. Se questo forse non è un problema (forse?) per A.O. come l'LM6172 con i suoi 100kHz di O.L.G. costante, lo è per altri tipi di A.O. non per questo più scadenti. In tal senso sfruttare questa caratteristica unita alla risposta calante in alta frequenza della correzione RIAA, aiuterebbe ad ottenere un fattore di retroazione il più costante possibile in banda audio, risultato non banale che personalmente lego molto alle caratteristiche "soniche" delle varie circuitazioni.
La RIAA passiva poi ha pure altri difetti: ad es. ti pone davanti alla scelta dell'impedenza della stessa, se usare resistori di alto valore e condensatori di piccolo valore, o viceversa. Se nel primo caso ci possono essere problemi di rumore (sia termico, per i resistori, sia di captazione di disturbi, per l'alta impedenza del nodo d'ingresso della rete, e qui l'A.O. spesso non riesce a farci niente se i disturbi sono di qualche MHz...), nel secondo caso chi ci assicura che l'opamp sia ben isolato dal carico capacitivo che gli si presenta all'uscita? Oltre all'elevata THD dovuta alla bassa impedenza di carico, questa interazione può portare ad una stabilità difficoltosa... ora è arcinoto che i circuii con scarsissimo margine dal punto di vista audiophile suonano meglio
e gli esempi sono tristemente innumerevoli, ne ho uno in casa, però dal punto di vista dello "sperimentatore della domenica", che forse non dispone neanche di strumenti in grado di rilevare cosa succede dopo i 10MHz (ad es. uno a caso, IO
), forse non è il caso.
Ci sono altri effetti, fenomeni e interazioni comunque, che in condizioni particolari forse possono portare a preferire la RIAA passiva. Ho parlato degli A.O. perchè sono un esempio semplice, quando ci si immischia con i circuiti discreti i problemi aumentano esponezialmente. Si immagini solo l'interazione tra l'inevitabile diversità di parametri dei bjt anche con lo stesso "nome", e invece la risposta della RIAA, che ha bisogno di sapere com precisione l'impedenza con cui è pilotata, se aspiriamo a margini d'errore del 0.1dB o simili... peraltro raggiungibili ma che necessitano di un po' di tweaking "sul campo".
3) Questione FET/BJT. E' verissimo che i dispositivi "low noise" si fanno pagare TANTO, la reperibilità è problematica spesso e, datasheet alla mano, non si distinguono poi così tanto dai colleghi "normali" (si veda il NF nel datasheet ad es. del 2SK389, a confronto con un banalissimo BF245...). Conta molto come vengono gestiti questi dispositivi, più della dicitura "low noise" o meno: a seconda della polarizzazione il rumore può variare anche di ordini di grandezza (scusatemi per la banalizzazione, qui infatti dovremmo capire di che rumore parliamo e quale ci interessa...), senza però dimenticare l'ordine di grandezza dei fenomeni. Diminuire la corrente in un BJT, ottenendo 1dB in meno di noise figure, quando la THD è aumentata di un ordine di grandezza...
Facendo le dovute generalizzazioni, comunque, per minimizzare il rumore di uno stadio a BJT, posto che la scelta dei componenti passivi è stata oculata, si può agire su più fronti:
a) il BJT, deve avere elevato beta, elevata frequenza di transizione e bassa resistenza intrinseca di base. Qui già caschiamo male perchè di solito questa proprietà è tipica dei BJT di potenza... i quali paradossalmente in alcuni circuiti sono molto meno rumorosi dei colleghi "low noise".
b) la polarizzazione: non è mia intenzione di analizzare nel dettaglio il modello di rumore dei BJT, per gli interessati rimando al libro di Henry W. Ott, "Noise Reduction Techniques in Electronic Systems". Però generalizzando appunto si vede che il rumore, specialmente in bassa frequenza, è proporzionale alla corrente di collettore, la quale va quindi minimizzata senza dimenticare la questione degli "ordini di grandezza" già citata.
c) la resistenza della sorgente del segnale: si può dimostrare che il minimo del rumore tipicamente si ha nelle condizioni di massimo guadagno in potenza dello stadio a BJT, in ogni caso la formulina molto semplificata è Rs = re * sqrt(beta), dove re è la resistenza di emettitore.
Per i JFET, valgono le stesse considerazioni dei BJT, la scelta del componente dev'essere fatta per un'elevata transconduttanza e una bassa corrente di perdita di gate. Questo dovrebbe accendere una lampadina ai più smaliziati, che pensano già al Mosfet: è vero che il rumore dovuto a quel fattore diminuisce, ma spesso nei dispositivo MOS il rumore proporzionale a 1/f (che forse è quello che ci interessa di più?) è solitamente più elevato.
Non apro neanche il capitolo "rumore negli A.O." perchè sennò ci vorrebbero pagine
4) L'ingresso del pre phono: single ended o ... bilanciato. Eh si, c'è pure questa possibilità, che sto esplorando in questo periodo. Si dovrebbe guadagnare molto sul rumore iniettato nel cavo tra giradischi e pre phono: anche qui non mancano controindicazioni. Sia perchè bisogna intervenire sul cablaggio del giradischi, sia perchè non tutte le testine possono supportare un collegamento totalmente flottante: molte di loro hanno la carcassa metallica collegata internamente al corpo testina ad uno dei quattro terminali, tipicamente la massa del canale destro. Se la rimozione di questo ponticello è fattibile, forse non tutti hanno il coraggio di aprire la propria preziosa testina
. Il carico alla testina poi può essere offerto collegando ciascuna "fase" del segnale bilanciato a massa tramite una R pari alla metà del carico tipico consigliato (anche per il carico capacitivo vale lo stesso discorso). Per questo tipo di soluzioni se n'è parlato un po' su DIYaudio, una ricerca potrà trovare facilmente le discussioni.
Anche qui: dove il rumore è un parametro importante (e si noti che non abbiamo neanche aperto il capitolo PSRR degli stadi, VITALE perchè del rumore bianco/rosa ce ne freghiamo quando c'è il hummmmmmm di sottofondo), vale la candela l'inserimento di ulteriori stadi attivi per la conversione bilanciato-sbilanciato? Tralasciando l'eventualità dei trasformatori d'ingresso, costosi quando garantiscono prestazioni al minimo sindacale per uno stadio attivo, non parliamo di quelli meno costosi. Insomma, c'è da valutare che direzione prenda il rapporto tra complicazione e prestazioni effettive.
In circuiti dove il layout, il contenitore, lo schema delle masse possono fare la differenza, mi asterrei sinceramente da giudizi "sonici" su questo o quello schema, le variabili sono talmente tante... ad esempio come in questo caso, sicuramente un bilanciato realizzato male andrà da schifo.
Beh, vi ho tediato pure troppo per stasera, alla prossima
PS sosteniamo la scena dello stato solido su AudioFaiDaTe!!!
Saluti termoionici
Giaime Ugliano
http://giaime.altervista.org
