Inviato: 10 apr 2009, 23:46
Salve a tutti ,
Vorrei proporrre al Forum la mia ipotesi di progetto riguardante un amplificatore per cuffia di riferimento tecnico e sonoro (almeno questa è l’intenzione…) in configurazione bilanciata in grado di pilotare cuffie dinamiche di impedenza compresa tra 25 e 600 Ohm con distorsione trascurabile su tutta la banda audio a qualunque livello di uscita.
Si tratta di di un amplificatore basato su due operazionali ad alta corrente di uscita di tipo “current feedback” in configurazione “SuSy”. Tale configurazione, ideata da Nelson Pass, contribuisce attraverso un sistema di controreazioni incrociate e simmetriche all’abbattimento della distorsione generata dai due amplificatori che compongono lo stadio di uscita bilanciato. Per ulteriori informazioni rigardanti la teoria in questione fate riferimento al sito www.diyaudio.com dove lo stesso Pass coordina la sezione “Pass Lab”.
Lo stadio di uscita costituito dai due LT1210CT7 è preceduto dallo stadio di ingresso realizzato da due operazionali LME49710 in configurazione “ instrumentation amplifier” ciò per consentire allo stadio seguente di lavorare con ingresso bilanciato esprimendo così il massimo delle proprie potenzialità come indicato dallo stesso Pass nella documentazione tecnica.
Per quanto riguarda la componentistica attiva ho scelto operazionali noti per le loro ottime caratteristiche soniche e prestazionali. Soprattutto il recentissimo National LME49710 vanta caratteristiche tecniche allo stato dell’arte e unanimi eccellenti valutazioni sotto il profilo di trasparenza ,dinamica, dettaglio ed equilibrio generale. L’LT1210 seppure meno conosciuto ha il suo punto di forza nella sua alta corrente di uscita ( 1 A di picco) nella estrema velocità e nelle eccellenti doti di trasparenza e dinamica riferite da chi l’ha utilizzato per applicazioni simili.
La struttura bilanciata di questo amplificatore dovrebbe consentire un pilotaggio più coerente e simmetrico del driver e fornire una dinamica disponibile virtualmente illimitata capace di pilotare se configurata per un guadagno adeguato, anche le famigerate AKG K1000. Inoltre, aspetto non trascurabile è possibile scegliere tramite un ponticello se avere un ingresso bilanciato o sbilanciato permettendo così la possibilità di sfruttare al meglio ogni tipo di sorgente.
Descrizione del circuito:
Premetto innanzitutto che non avendo alcuna precedente esperienza progettuale e mancando di sufficiente padronanza degli aspetti teorici inerenti alla progettazione dei circuiti elettronici , il progetto che presento è sicuramente da verificare e contiene probabilmente errori o ingenuità. Spero che risulti comunque interessante, o stimolante tanto da spingere qualcuno degli esperti progettisti che frequentano questo Forum a esaminarlo ed eventualmente correggerlo o contribuire al suo sviluppo in modo che possa magari concretizzarsi la possibilità di realizzare un layout di circuito stampato disponibile per tutti gli interessati. (Una volta realizzato il prototipo ho la possibilità di misurarlo con un Audio Precision Sytem One)
Detto questo, il dubbio fondamentale su questo progetto è il comportamento riguardo all’offset di uscita che in un amplificatore per cuffia deve essere il più possibile tendente allo zero.
Data la particolare configurazione dello stadio di uscita non sono in grado di capire se il notevole offset generato intrinsecamente dagli operazionali “current feedback” sia annullato o meno dalla reazione incrociata che lo caratterizza. Non sapendo quindi prevedere questo comportamento ho in ogni caso provvisto l’amplificatore di un circuito di controllo dell’offset che inietta una tensione continua pulitissima nell’ingresso non invertente dello stadio di ingresso. Questo circuito di servizio potrebbe essere realizzato in un modo alternativo sicuramente più compatto ed elegante utilizzando in chip disponibile presso RS Components,il Ref 200, appositamente progettato per questo scopo che però se utilizzato come indicato nella nota applicativa fornisce uno swing di tensione utile molto più modesto, forse non sufficiente per lo scopo dato anche il basso guadagno dello stadio in questione . Affido agli esperti la sentenza…
I valori delle reti di reazione degli LT1210 sono state scelte per la massima linearità e larghezza di banda (35/40 Mhz) per un carico di 60/100 Ohm , mentre C7/C8 incrementano la stabilità dello stadio per carichi capacitivi fino a circa 1000pF. C5/C6 sono opzionali e limitano la banda passante dello stadio in caso di problemi di stabilità, mentre C3/C4 anch’essi opzionali ,dovrebbero servire a simmetrizzare la capacità vista dall’ingresso invertente , riducendo così la distorsione, in caso di uso dei condensatori C5/C6.
Un aspetto critico del progetto è la fondamentale perfetta simmetria delle reti di reazione dello stadio di uscita così come i collegamenti tra le uscite del primo stadio e gli ingressi del secondo. Maggiore è la simmetria nella impedenza di queste tracce tanto più sarà efficace il mutuo abbattimento della distorsione tra i due operazionali di uscita. Da qui l’adozione di resistenze allo 0,1% (o più se possibile) di tollereanza nei quattro collegamenti sensibili.
Per quanto concerne l’alimentazione, è prevista la possibilità, sempre opzionale, di mantenere separate le linee del primo e secondo stadio per minimizzare le interazioni tra gli stadi ad alta e bassa corrente. R19 dovrebbe servire a stabilire un carico minimo adeguato al corretto funzionamento dell’alimentatore che si occupa del primo stadio che di solito non gradisce un assorbimento di pochi mA quale quello prodotto dai due operazionali National.
Le resistenze in parallelo da R15 a R18 e da R20 a R23 permettono di scegliere con maggiore libertà un valore ottimale per la rete R/C in parallelo ai condensatori di baypass che essendo realizzata con un condensatore ceramico necessita di una piccola resistenza serie per evitare che il suo stretto picco a bassissima impedenza possa interagire negativamente con l’alimentatore spingendolo alla risonanza ad altissima frequenza nella regione dei MHz.dove le possibilità di reiezione degli operazionali sono ormai quasi inefficaci.
A mio parere , data la bassa reiezione ai disturbi di alimentazione (circa 50 dB) propria degli operazionali “current feedback” sarebbe opportuno adottare come alimentatore un “Jung Super Regulator” che garantisce eccezionali caratteristiche di reiezione ai disturbi, rumore e impedenza di uscita. In questa particolare realizzazione , il maggior costo e complessità dovrebbe essere ben ripagato.
Il valore di R11 come suggerito dallo stesso Pass nel forum DIYAUDIO.COM dovrà essere determinato in modo abbastanza sperimentale in un range compreso grossomodo tra 100 e meno di 1000 Ohm. Secondo l’autore, il valore di questa resistenza ,variando il guadagno ad anello aperto dello stadio determina non solo la stabilità dello stesso ma anche una differente prestazione in termini di distorsione e di impostazione sonora sottolineando che la distorsione più bassa possibile non necessariamente equivarrà al miglior (o al soggettivamente migliore) suono possibile. In ogni caso, la procedura consiste nel trovare il valore resistivo che manda lo stadio in oscillazione e moltiplicare tale valore per un fattore compreso tra 5 e 10.
Citando Pass:” Op amps being what they are, if you set it at 0, it will probably oscillate. On the other hand, at 1 Kohm,you might see more distortion than you like.Best guess offhand? 100 ohms.Better way? Find the highest value that still causes oscillation and multiply by 5 to 10. Like with the resistance to ground on the inputs of the X and Aleph X amps, there will be an alteration in soundas you adjust this. I think similar thing occurs in the Aleph P and BSOZ circuit: there is apparently an optimal sonic value, and it is not the same as the least distortion value.Nelson Pass”
Per ora mi sembra tutto.
Spero comunque che questa idea possa interessare la comunità degli autocostruttori. Personalmente non sono in grado, almeno per ora, di portare a termine questo progetto in tutti i suoi aspetti ( come si vede lo schema l’ho realizzato a mano) ma confido che qualche esperto frequentatore del forum possa dare un aiuto colmando le lacune che si dovessero evidenziare.
Ringrazio anticipatamente tutti quanti vorranno contribuire alla realizzazione di questo progetto.
A presto
Semola

Vorrei proporrre al Forum la mia ipotesi di progetto riguardante un amplificatore per cuffia di riferimento tecnico e sonoro (almeno questa è l’intenzione…) in configurazione bilanciata in grado di pilotare cuffie dinamiche di impedenza compresa tra 25 e 600 Ohm con distorsione trascurabile su tutta la banda audio a qualunque livello di uscita.
Si tratta di di un amplificatore basato su due operazionali ad alta corrente di uscita di tipo “current feedback” in configurazione “SuSy”. Tale configurazione, ideata da Nelson Pass, contribuisce attraverso un sistema di controreazioni incrociate e simmetriche all’abbattimento della distorsione generata dai due amplificatori che compongono lo stadio di uscita bilanciato. Per ulteriori informazioni rigardanti la teoria in questione fate riferimento al sito www.diyaudio.com dove lo stesso Pass coordina la sezione “Pass Lab”.
Lo stadio di uscita costituito dai due LT1210CT7 è preceduto dallo stadio di ingresso realizzato da due operazionali LME49710 in configurazione “ instrumentation amplifier” ciò per consentire allo stadio seguente di lavorare con ingresso bilanciato esprimendo così il massimo delle proprie potenzialità come indicato dallo stesso Pass nella documentazione tecnica.
Per quanto riguarda la componentistica attiva ho scelto operazionali noti per le loro ottime caratteristiche soniche e prestazionali. Soprattutto il recentissimo National LME49710 vanta caratteristiche tecniche allo stato dell’arte e unanimi eccellenti valutazioni sotto il profilo di trasparenza ,dinamica, dettaglio ed equilibrio generale. L’LT1210 seppure meno conosciuto ha il suo punto di forza nella sua alta corrente di uscita ( 1 A di picco) nella estrema velocità e nelle eccellenti doti di trasparenza e dinamica riferite da chi l’ha utilizzato per applicazioni simili.
La struttura bilanciata di questo amplificatore dovrebbe consentire un pilotaggio più coerente e simmetrico del driver e fornire una dinamica disponibile virtualmente illimitata capace di pilotare se configurata per un guadagno adeguato, anche le famigerate AKG K1000. Inoltre, aspetto non trascurabile è possibile scegliere tramite un ponticello se avere un ingresso bilanciato o sbilanciato permettendo così la possibilità di sfruttare al meglio ogni tipo di sorgente.
Descrizione del circuito:
Premetto innanzitutto che non avendo alcuna precedente esperienza progettuale e mancando di sufficiente padronanza degli aspetti teorici inerenti alla progettazione dei circuiti elettronici , il progetto che presento è sicuramente da verificare e contiene probabilmente errori o ingenuità. Spero che risulti comunque interessante, o stimolante tanto da spingere qualcuno degli esperti progettisti che frequentano questo Forum a esaminarlo ed eventualmente correggerlo o contribuire al suo sviluppo in modo che possa magari concretizzarsi la possibilità di realizzare un layout di circuito stampato disponibile per tutti gli interessati. (Una volta realizzato il prototipo ho la possibilità di misurarlo con un Audio Precision Sytem One)
Detto questo, il dubbio fondamentale su questo progetto è il comportamento riguardo all’offset di uscita che in un amplificatore per cuffia deve essere il più possibile tendente allo zero.
Data la particolare configurazione dello stadio di uscita non sono in grado di capire se il notevole offset generato intrinsecamente dagli operazionali “current feedback” sia annullato o meno dalla reazione incrociata che lo caratterizza. Non sapendo quindi prevedere questo comportamento ho in ogni caso provvisto l’amplificatore di un circuito di controllo dell’offset che inietta una tensione continua pulitissima nell’ingresso non invertente dello stadio di ingresso. Questo circuito di servizio potrebbe essere realizzato in un modo alternativo sicuramente più compatto ed elegante utilizzando in chip disponibile presso RS Components,il Ref 200, appositamente progettato per questo scopo che però se utilizzato come indicato nella nota applicativa fornisce uno swing di tensione utile molto più modesto, forse non sufficiente per lo scopo dato anche il basso guadagno dello stadio in questione . Affido agli esperti la sentenza…
I valori delle reti di reazione degli LT1210 sono state scelte per la massima linearità e larghezza di banda (35/40 Mhz) per un carico di 60/100 Ohm , mentre C7/C8 incrementano la stabilità dello stadio per carichi capacitivi fino a circa 1000pF. C5/C6 sono opzionali e limitano la banda passante dello stadio in caso di problemi di stabilità, mentre C3/C4 anch’essi opzionali ,dovrebbero servire a simmetrizzare la capacità vista dall’ingresso invertente , riducendo così la distorsione, in caso di uso dei condensatori C5/C6.
Un aspetto critico del progetto è la fondamentale perfetta simmetria delle reti di reazione dello stadio di uscita così come i collegamenti tra le uscite del primo stadio e gli ingressi del secondo. Maggiore è la simmetria nella impedenza di queste tracce tanto più sarà efficace il mutuo abbattimento della distorsione tra i due operazionali di uscita. Da qui l’adozione di resistenze allo 0,1% (o più se possibile) di tollereanza nei quattro collegamenti sensibili.
Per quanto concerne l’alimentazione, è prevista la possibilità, sempre opzionale, di mantenere separate le linee del primo e secondo stadio per minimizzare le interazioni tra gli stadi ad alta e bassa corrente. R19 dovrebbe servire a stabilire un carico minimo adeguato al corretto funzionamento dell’alimentatore che si occupa del primo stadio che di solito non gradisce un assorbimento di pochi mA quale quello prodotto dai due operazionali National.
Le resistenze in parallelo da R15 a R18 e da R20 a R23 permettono di scegliere con maggiore libertà un valore ottimale per la rete R/C in parallelo ai condensatori di baypass che essendo realizzata con un condensatore ceramico necessita di una piccola resistenza serie per evitare che il suo stretto picco a bassissima impedenza possa interagire negativamente con l’alimentatore spingendolo alla risonanza ad altissima frequenza nella regione dei MHz.dove le possibilità di reiezione degli operazionali sono ormai quasi inefficaci.
A mio parere , data la bassa reiezione ai disturbi di alimentazione (circa 50 dB) propria degli operazionali “current feedback” sarebbe opportuno adottare come alimentatore un “Jung Super Regulator” che garantisce eccezionali caratteristiche di reiezione ai disturbi, rumore e impedenza di uscita. In questa particolare realizzazione , il maggior costo e complessità dovrebbe essere ben ripagato.
Il valore di R11 come suggerito dallo stesso Pass nel forum DIYAUDIO.COM dovrà essere determinato in modo abbastanza sperimentale in un range compreso grossomodo tra 100 e meno di 1000 Ohm. Secondo l’autore, il valore di questa resistenza ,variando il guadagno ad anello aperto dello stadio determina non solo la stabilità dello stesso ma anche una differente prestazione in termini di distorsione e di impostazione sonora sottolineando che la distorsione più bassa possibile non necessariamente equivarrà al miglior (o al soggettivamente migliore) suono possibile. In ogni caso, la procedura consiste nel trovare il valore resistivo che manda lo stadio in oscillazione e moltiplicare tale valore per un fattore compreso tra 5 e 10.
Citando Pass:” Op amps being what they are, if you set it at 0, it will probably oscillate. On the other hand, at 1 Kohm,you might see more distortion than you like.Best guess offhand? 100 ohms.Better way? Find the highest value that still causes oscillation and multiply by 5 to 10. Like with the resistance to ground on the inputs of the X and Aleph X amps, there will be an alteration in soundas you adjust this. I think similar thing occurs in the Aleph P and BSOZ circuit: there is apparently an optimal sonic value, and it is not the same as the least distortion value.Nelson Pass”
Per ora mi sembra tutto.
Spero comunque che questa idea possa interessare la comunità degli autocostruttori. Personalmente non sono in grado, almeno per ora, di portare a termine questo progetto in tutti i suoi aspetti ( come si vede lo schema l’ho realizzato a mano) ma confido che qualche esperto frequentatore del forum possa dare un aiuto colmando le lacune che si dovessero evidenziare.
Ringrazio anticipatamente tutti quanti vorranno contribuire alla realizzazione di questo progetto.
A presto
Semola
