Modifica di un lettore CD
Dopo la
realizzazione dell’amplificatore OTL e l’affiancamento ad un paio
di diffusori adeguati ci siamo resi conto che mancava ancora
qualcosa.
Il lettore CD
Marantz CD46 già in possesso di Fabrizio è un discreto lettore ma,
prima delle modifiche, non era adeguato alla qualità
dell’amplificatore valvolare; quindi occorreva fare qualcosa.
In prima battuta
Fabrizio si è preoccupato di modificare l’estetica del lettore
costruendo un nuovo cabinet per riprendere in toto l’estetica
dell’amplificatore.
Prima…..
Il classico
chassis da lettore di fascia economica.
E
dopo….
Uno chassis
realizzato con listelli di legno di noce e base in MDF. La
finitura è la stessa utilizzata per l’amplificatore e quindi
vernice mordente Liberon, passate di turapori e lucidatura finale
a cera.
Da notare i
comandi spostati sul lato destro dello chassis e la soluzione
adottata per mantenere la pulsantiera originale; in pratica sono
stati utilizzati dei tondini di legno che, attraverso alcuni fori
passanti, vanno ad agire sui pulsanti.
A frontale è
rimasto il display e l’interruttore di accensione che, per
mantenere l’estetica analoga a quella dell’amplificatore, è
comandato mediante pressione su una bellissima manopola dorata
piuttosto che sull’anonimo pulsante di plastica nera.
La struttura
finale, oltre ad essere sicuramente più bella a vedersi, risulta
anche più pesante rispetto all’originale e questo non può che far
bene in quanto a smorzamento delle risonanze.
Terminata la
fase estetico-meccanica occorreva passare alla fase elettrica,
come migliorare il suono di questo lettore?
Un’occhiata
all’interno ha svelato che, come gran parte dei prodotti Marantz,
anche questo lettore è praticamente Philips: meccanica di lettura,
chip di decodifica e chip di conversione sono tutti della casa
olandese.
La prima cosa su
cui si è concentrata l’attenzione sono gli stadi di uscita,
realizzati con il classico amplificatore operazionale e l’immondo
condensatore elettrolitico. I condensatori elettrolitici sui
percorsi audio possono essere utilizzati, quando sono di buona
qualità, ma in questo caso….. orrore!
Il chip di
conversione DA è un particolare componente utilizzato da Philips e
Marantz nelle ultime serie di lettori CD, si tratta del TDA1545,
un componente denominato “stereo continuous calibration”. Si
tratta di un convertitore DA del tipo R-2R con uscita in corrente
ma, a differenza dei modelli che lo hanno preceduto, ha la
particolarità di presentare un forte offset in uscita.
Quindi è partita
la ricerca in tutte le direzioni per capire come fare le
modifiche. Dopo aver consultato la rete e la collezione di
riviste, è saltato fuori un progetto che faceva al caso nostro.
Su un vecchio
numero di Costruire Hi-Fi (la rivista delle cose ben fatte) l’autocostruttore
Vincenzo Grazioso ha pubblicato lo schema di uno stadio di uscita
a valvole (ovviamente) per il lettore Philips CD723 che, guarda
caso, utilizza il chip TDA1545. Da questo progetto è partita
l’elaborazione dell’adattamento per il lettore Marantz CD46.
Si potrebbe
pensare che una volta trovato lo schema non ci siano più problemi,
sbagliato, bisogna risolvere il problema dell’implementazione
fisica verificando spazio a disposizione, accoppiamenti
elettromagnetici, ecc….
La soluzione più
economica è quella di montare i componenti su basetta millefiori
ma, comunque occorre studiare un layout razionale per evitare di
fare pasticci soprattutto con ci ritorni di massa.
Qualche studio
al CAD ha permesso di trovare una disposizione dei componenti
abbastanza razionale in modo da ottimizzare gli ingombri ed
evitare di far sporgere le valvole dal coperchio.
Purtroppo lo
spazio è quello che è e non c’è stato modo di far stare
l’alimentatore nello chassis, poco male perché, i trasformatori
più lontano dalle valvole sono e meglio è.
Quindi Fabrizio
ha realizzato un altro chassis con la stessa estetica di quella
del lettore.
l'alimentazione
Veniamo quindi
alla descrizione della parte elettrica il cui schema è riportato a
parte (per matenere la leggibilità)
Il circuito è
diviso in tre parti, rispettivamente:
-
Convertitore Corrente/Tensione;
-
Circuiti di polarizzazione del convertitore;
-
Stadio
di adattamento di uscita.
-
Il primo stadio
è realizzato con due valvole Philips PC86, due valvole d’epoca non
più in produzione e quindi reperibili solamente come NOS sui
mercatini Vintage che trattano pezzi di ricambio per radio. Queste
valvole sono triodi singoli e quindi ne occorrono due per
realizzare un circuito stereo ma sono caratterizzate da un’elevata
linearità, fondamentale per la funzione che devono svolgere in
questo ambito.
Nella
configurazione adottata le valvole funzionano come amplificatori a
griglia comune per sfruttare la transconduttanza e quindi
convertire la corrente di uscita del DA, applicata al loro catodo,
in una tensione da prelevare sull’anodo.
il dettaglio dell'alimentazione
Da notare che
nello schema elettrico le valvole PC86 sono rappresentate in modo
un po’ diverso dal solito, trattandosi di un triodo singolo su
case Noval ci sarebbero parecchi piedini liberi, così la Philips
ha pensato bene di collegare anodo, catodo e griglia su più pin
(questo consente parecchia libertà nel realizzare le connessioni);
ho dovuto quindi creare un componente custom nella libreria del
cad eagle.
Il punto di
lavoro prevede una tensione di 160V sull’anodo con una corrente di
quiescenza di 8mA. La corrente di riposo di ogni valvola è
determinata dagli stadi di polarizzazione che, costituiscono
l’unica parte a stato solido di questa soluzione.
Sul catodo di
ogni valvola è presente un generatore di corrente costante a
transistor polarizzato con un normale led rosso; per garantire
un’elevata stabilità, il led è a sua volta polarizzato da un
generatore di corrente costante realizzato con un FET. Il tutto
alimentato con una tensione di 5V prelevata con un doppino
dall’alimentatore originale del lettore CD.
La stessa
tensione di 5V viene utilizzata per polarizzare la griglia di ogni
valvola mediante un trimmer multigiri che deve essere regolato con
attenzione (vedi più avanti).
La tensione
anodica viene portata alle valvole mediante dei resistori di
carico da 3,9kohm e disaccoppiata dalla linea di alimentazione
mediante un filtro costruito con un parallelo di varie resistenze
e un condensatore da 47uF disaccoppiato con un polipropilene da
1uF.
Il parallelo di
resistenze è il frutto di vari ritocchi che si devono eseguire
durante la taratura per avere sull’anodo delle valvole la corretta
tensione di 160V.
NOTA:
Nello schema originale c’era solo il parallelo di resistenze da
15kohm, il resistore da 3,3kohm si è reso necessario perché la
tensione misurata sull’anodo era un poco più bassa, consiglio di
partire con le due da 15kohm e poi verificare.
Ogni valvola
PC86 è accoppiata in corrente continua con uno dei triodi
contenuti in una valvola E88CC (Golden Dragon) e configurati come
inseguitori catodici. La funzione di questi triodi è quella di
eseguire l’adattamento di impedenza in uscita ad un valore
sufficientemente basso per pilotare un pre-amplificatore.
La resistenza in
serie tra anodo della valvola PC86 e la griglia della valvola
E88CC funziona come “grid stopper” e ha lo scopo di evitare
l’insorgere di oscillazioni.
Il segnale di
bassa frequenza viene prelevato sui catodi della E88CC e portato
in uscita mediante condensatori di filtraggio e disaccoppiamento.
La valvola E88CC
è alimentata direttamente dalla linea senza interposizione di
filtri RC ma con un semplice disaccoppiamento basato su un
condensatore da 47uF bypassato da un polipropilene da 1uF.
Lo stadio,
alimentatore a parte, è stato implementato su una basetta
millefori posizionando le valvole in orizzontale. Il risultato
finale è piuttosto ordinato (ogni scarafone è bello….) e cablando
le masse nel modo corretto ha funzionato al primo colpo senza
generare ronzii e rumori di vario genere.
Restano ancora
da descrivere due relè che sono montati fuori dalla scheda.
Il primo relè è
una finezza inserita per due scopi:
Come visibile
nello schema elettrico il relè RL1 ha un contatto normalmente
chiuso che consente di collegare l’uscita del chip TDA1541 allo
stadio originale, a relè eccitato l’uscita del TDA1541 viene
invece collegata allo stadio di conversione a valvole. Il trucco
sta nell’attivare il relè nel modo giusto, che vedremo tra poco.
I contatti del
relè RL2 invece tengono l’uscita dello stadio collegata a massa
per evitare bump all’accensione.
Le bobine dei
due relè sono collegate in serie e si attivano contemporaneamente
mediante un comando opportunamente ritardato fornito
dall’alimentatore. In pratica il ritardo consente alle valvole di
riscaldarsi e di collegare il convertitore DA solamente quando
esse sono più o meno a regime stabile.
Il relè RL1 è
stato posizionato il più vicino possibile al chip TDA1541 sulla
scheda principale del lettore, l’operazione di collegamento non è
delle più facili in quanto bisogna andare a tagliare delle piste
sul circuito stampato e saldare dei cavetti schermati sui pin di
un circuito integrato SMD. I cavetti schermati in uscita dal
contatto normalmente aperto del relè sono quindi collegati
sull’ingresso della scheda di conversione.
NOTA:
Per evitare pericolosi loop di massa lo schermo dei cavetti deve
essere collegato a massa solamente da una parte, va bene
indifferentemente la scheda principale o la scheda di conversione.
I cavetti devono comunque essere collegati solo dopo aver
collaudato lo stadio a valvole.
Le piste da
interrompere sono quelle che si dipartono dal piedino 6 per il
canale sinistro e dal piedino 8 per il canale destro. Dai piedini
occorre collegare i cavetti che vanno sui contatti centrali del
relè RL1, sulle piste interrotte occorre collegare i cavetti di
ritorno dai contatti normalmente chiusi del relè RL1.
Purtroppo non ho
fatto fotografie dell’operazione in quanto le mie mani erano già
abbastanza impegnate a tenere una lente di ingrandimento e il
saldatore (evviva i polpi, Oppure comprarsi una lente orientabile
con supporto…). Ad ogni modo una foto trovata su Internet può
rendere l’idea (il TDA1541 è quel cosino in alto a sinistra).
Il relè RL2 è
visibile in una delle foto ed è stato montato a ridosso dei
connettori di uscita.
Le tensioni di
alimentazione necessarie al funzionamento del circuito sono:
-
Alta
tensione: 230V – 35mA per due canali
-
Tensione filamenti valvole PC86: 7,2V -350mA (filamenti delle
due valvole collegati in serie)
-
Tensione filamenti valvola E88CC: 6,3V – 350mA
Queste tensioni
sono portate alla scheda mediante fili di generosa sezione e
opportunamente isolati tra di loro. I fili di alta tensione sono
stati rivestiti con guaina termorestringente, il tutto poi
incorporato in una calza di materiale plastico come visibile da
foto.
Sul retro dello
chassis del lettore è stato montato un connettore circolare
maschio a 9 poli del tipo utilizzato per applicazioni militari.
Vediamo
l’alimentatore, il cui schema è riportato a parte.
L’implementazione utilizzata differisce da quella originale
presentata da Vincenzo Grazioso che prevede un impiego massiccio
di regolatori LM317 . Per l’alta tensione ho utilizzato la
configurazione “virtual battery” che utilizza un MOSfet come
regolatore di tensione.
La particolarità
di questa configurazione sta nel fatto che permette di ottenere
una tensione continua alquanto pulita ed immune da rumore, molto
simile a quella prelevabile da una batteria. Il trucco sta nel
pilotaggio in tensione del MOSfet, realizzato con una tensione di
riferimento ben stabilizzata mediante diodi zener polarizzati con
corrente costante e filtrata con una cella CRC.
La tensione
continua di partenza è ottenuta con il solito ponte di diodi e
condensatore di livellamento.
Per evitare di
far avvolgere un trasformatore su misura è stato utilizzato un
trucchetto che consiste nell’accoppiare back-to-back due
trasformatori uguali. Questo accorgimento consente di avere un
trasformatore di isolamento che, perdite a parte consente di avere
una tensione alternata di 230V.
Visto il costo
dei trasformatori di isolamento la soluzione adottata si è
rivelata più economica.
NOTA:
Mai utilizzare direttamente la tensione di rete senza mettere un
trasformatore di isolamento.
Per le
alimentazioni dei filamenti è stata mantenuta la configurazione
iniziale che prevede i classici regolatori serie con LM317. I
trimmer di cui sono corredati i circuiti devono essere regolati
per ottenere rispettivamente 7,6V e 6,3V.
Da notare che la
massa del regolatore a 6,3V (filamenti della E88CC) è riferita ad
una tensione di 160V ottenuta mediante un partitore resistivo
sull’alta tensione.
Per questi
regolatori si è utilizzato un terzo trasformatore toroidale dotato
di due avvolgimenti secondari a 9V.
L’alimentatore è
completato dal circuito di ritardo realizzato con un doppio timer
LM556. Questo circuito integrato contiene due arcinoti LM555 che
possono essere configurati a piacere, in questo caso uno come
monostabile ed uno come astabile.
Il monostabile
determina il tempo di ritardo con cui attivare i relè descritti in
precedenza che, visti i componenti utilizzati, risulta essere di
circa 25 secondi.
I relè sono
pilotati mediante un transistor di bassa potenza, sufficiente allo
scopo.
Per tutto il
tempo di ritardo il led blu posto a frontale lampeggia ad una
frequenza determinata dal secondo timer configurato come astabile,
una volta scaduto il tempo di 25 secondi il led si accenderà a
luce fissa.
Collaudo e Taratura
Dopo aver
completato il montaggio ricontrollare visivamente il tutto più
volte. Quindi procedere come riportato di seguito:
-
Verificare che la scheda sia ancora scollegata dalla scheda
principale del lettore CD.
-
Lasciare l’alimentatore scollegato e accenderlo. Controllare che
le tensioni corrispondano ai valori dichiarati nel testo,
quindi:
·
Alta tensione: 230V
·
Alimentazione filamenti PC86: 7,2V
·
Alimentazione filamenti E88CC: 6,3V
-
Lasciare scaldare un po’ l’alimentatore e verificare nuovamente
le tensioni, quindi spegnere l’alimentatore.
-
Attendere qualche minuto per scaricare i condensatori. Collegare
le sole alimentazioni dei filamenti alla scheda principale e
verificare le tensioni sui pin delle valvole:
·
7,2V tra il pin 4 di una PC86 e il pin 5 dell’altra
PC86
·
6,3V tra i pin 4 e 5 della E88CC
Eventualmente
ritoccare le tensioni mediante i trimmer sugli alimentatori, ad
ogni modo è consentita una tolleranza di +/- 10% sul valore
nominale.
-
Spegnere l’alimentatore e attendere lo scaricamento dei
condensatori.
-
Sulla
scheda delle valvole verificare che i due trimmer di
polarizzazione delle valvole siano regolati in una posizione
centrale (mai comunque ad uno degli estremi).
-
Collegare tutte le alimentazioni alla scheda delle valvole e
accendere l’alimentatore.
-
Verificare che non esploda niente e che non ci siano eccessivi
arrossamenti di filamenti ed anodi.
-
Se
tutto va bene attendere 10 – 15 minuti per la stabilizzazione
del punto di lavoro, quindi con estrema attenzione collegare un
voltmetro tra il catodo di una PC86 e massa, regolare il trimmer
corrispondente fino a leggere 3,2V.
-
Sempre
con estrema attenzione collegare il voltmetro tra il catodo
dell’altra PC86 e massa e regolare il trimmer corrispondente
fino a leggere 3,2V.
-
Attendere ancora 10 – 15 minuti e verificare nuovamente le
tensioni tra catodo e massa.
-
Se
tutto è a posto spegnere l’alimentazione.
-
Aspettare qualche minuto per lo scaricamento dei condensatori,
quindi collegare le uscite del chip TDA1545 alla scheda delle
valvole.
-
Accendere l’alimentatore, mettere un CD nel lettore e…. buon
ascolto.
La sezione valvole del CD
Elenco Componenti
Stadio valvolare
R101, R105,
R201, R205: 1kohm – 1/4W strato metallico (Beyshlag)
R102, R202:
130ohm – 1/4W strato metallico (si può ottenere con un parallelo
di 150ohm e 1kohm) (Beyshlag)
R103, R110,
R203, R210: 330ohm – 1/4W strato metallico (Beyshlag)
R104, R204:
3,9kohm – 1W strato metallico (Beyshlag)
R106, R107,
R206, R207: 15kohm – 1W strato metallico (Beyshlag)
R108, R109,
R208, R209: 47kohm – 4,5W Ossido di metallo (Resista)
R111, R211:
470kohm – 1/4W strato metallico (Beyshlag)
P101, P201:
trimmer 5kohm – multigiri in cermet
C101,
C105, C201, C205: 2,2nF – 400V Wima MKP
C102,
C202: 100nF – 400V MKS
C103, C203:
100uF – 25V Elettrolitico
C104, C204:
4,7uF – 400V Polipropilene Audin Cap
C106, C108,
C206: 47uF – 400V Elettrolitico
C107, C109,
C207: 1uF – 400V Polipropilene Audin Cap
Q101, Q201:
transistor 2N2222
Q102, Q202: fet
BF256
DL101, DL201:
led rosso normale
V101, V201:
valvola PC86 Philips
V102: E88CC,
6922, 6DJ8, ECC88
RL1, RL2: Relè 2
scambi con bobina a 6V (Omron, NEC)
Alimentatore
R1: 100kohm – 2W
carbone
R2:
270ohm - 2W carbone
R3: 10kohm –
1/4W strato metallico (Beyshlag)
R4, R6, R9:
220ohm – 1/4W strato metallico (Beyshlag)
R5: 15kohm -
1/4W strato metallico (Beyshlag)
R7, R10: 680ohm
– 1/4W strato metallico (Beyshlag)
R8, R11: trimmer
500ohm – multigiri in cermet
R12: 330kohm –
1W strato metallico (Beyshlag)
R13: 180kohm –
1W strato metallico (Beyshlag)
R14: 2,2Mohm – 1/4W carbone
R15: 680ohm – 1/4W carbone
R16:
1kohm – 1/4W carbone
R17:
10kohm – 1/4W carbone
R18:
4,7kohm – 1/4W carbone
C1: 220uF – 400V
Elettrolitico Kendeil
C2: 100nF – 400V
Wima MKP
C3,
C4, C5, C6, C7: 10nF – 400V MKS
C8, C9: 10uF –
400V Elettrolitico
C10: 22uF – 400V
Elettrolitico
C11, C15: 4700uF
– 25V Elettrolitico
C12, C14, C16,
C18: 1uF – 63V MKS
C13, C17, C20,
C22: 10uF – 63V Elettrolitico
C19: 1uF – 400V
Polipropilene Audin Cap
C21: 100nF –
multistrato
C23: 330nF –
400V classe X2
D1, D2, D3, D4:
Diodo BA159
D5, D6, D7, D10:
Diodo 1N4148
D8, D9: Diodo
1N4007
DZ1,
DZ2: Diodo zener 100V – 5W
DZ3:
Diodo zener 30V – 5W
DZ4:
Diodo zener 7,5V – 5W
NOTA:
la combinazione di 237V può essere ottenuta in vari altri modi
combinando opportunamente in serie vari diodi zener
B1, B2: Ponte
raddrizzatore 4 A
DL1: led blu 3mm
Q1: transistor
MPSA92
Q2: Mosfet
IRF830
Q3: transistor
BC327 o equivalente
IC1, IC2: LM317
IC3: LM556
TF1, TF2:
trasformatore 230V – 2x9V – 15VA da accoppiare back-to-back
TF3:
trasformatore 230V – 2x9V – 15VA
Varie
Zoccoli noval
per valvole
Morsettiere per
circuito stampato
Zoccoli per
integrati
Dissipatori
Spero di non
aver dimenticato niente, ad ogni modo siamo disponibili per
chiarimenti e suggerimenti all’indirizzo di posta
Maurizio.daniele@ericsson.com
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