Premessa

Sin dagli albori della civiltà la musica ha rappresentato per l'animo umano una forma d'arte e continua ad essere il più potente ed universale mezzo di comunicazione tra i popoli.

Il Maestro si propone, come obiettivo principale, di riprodurre questa forma d'arte in tutta la sua purezza e dettaglio.

E' importante sottolineare che la mente umana é perfettamente in grado di ricreare l'atmosfera di un evento sonoro quando é posta in condizione di ascoltare una buona incisione attraverso un impianto di alta qualità, anche in mancanza di altri elementi essenziali quali la visualizzazione, la presenza fisica ed il coinvolgimento emotivo e la qualità globale di un progetto deriva dal grado di coerenza con cui un'insieme complesso di elementi interagisce nella sua definizione.

Anche il design dell'oggetto é importante e deve seguire la funzionalità: il progetto va pertanto indirizzato verso questo principio. Il prodotto finale sarà quindi gradevole al tatto, piacevole da utilizzare e, naturalmente, dovrà realizzare lo scopo per cui é stato concepito, ovvero riprodurre musica.

Le scelte progettuali

L'utilizzo a cui fu destinato il prototipo dell'amplificatore integrato "IL MAESTRO" definì le sue caratteristiche essenziali. Doveva essere uno strumento di analisi di registrazioni pianistiche utilizzato da un giovane e valente concertista, il Mo Maurizio Moretta. L'entusiasmo del musicista per le prestazioni della catena di amplificazione installata nella sua abitazione, costruita attorno all'ampli in oggetto e completata da un buon giraCD Rotel e soprattutto dai diffusori Rogers LS3/5a, mi convinse poi a realizzarne alcuni esemplari per gli amici apportando inoltre qualche miglioramento.

Nel progetto ho ricercato la massima semplicità:

Gli ingressi dell'amplificatore sono selezionati da relè per minimizzare il percorso del segnale ed entrano direttamente sul potenziometro di regolazione del volume che deve essere di ottima qualità dovendo trattare segnali di basso livello.

L'amplificatore di tensione è costituito da uno stadio differenziale in configurazione cascode con ingresso a FET. Per la verità si tratta di un "cascode inverso" configurato in modo da avere le uscite a potenziale di massa in modo di non dover utilizzare condensatori di accoppiamento. La scelta dello stadio differenziale è dovuto al ben preciso scopo di evitare che correnti di segnale circolino nei condensatori del circuito di alimentazione. Ho visto famosi progettisti affermare che i loro circuiti non hanno condensatori sul percorso del segnale solo perché i necessari condensatori di livellamento dell'alimentatore non sono riportati sullo schema dell'amplificatore, ma sullo schema dell'alimentatore stesso: basterebbe un minimo di analisi del percorso di chiusura delle correnti per rendersi conto che l'unico modo di escludere l'alimentatore e tutti i suoi problemi dal circuito del segnale consiste nell'utilizzare la configurazione differenziale.

Lo stadio ha anche la funzione di invertitore di fase per poter pilotare in opposizione i due amplificatori finali configurati a ponte. Il generatore di corrente del differenziale è costituito da una resistenza da 3.9 kohm alimentata dalla tensione a -24 V. Essa è ben lungi da essere un generatore ideale di corrente, ma la sua impedenza è sufficientemente alta rispetto all'ammettenza dei FET che è di circa 3 mS (333 ohm) e la differenza di corrente di segnale nei due rami del differenziale con segnale sbilanciato in ingresso rimane contenuta in circa 0.7dB; ne consegue inoltre che questa corrente (a circa 22 dB sotto il livello di segnale) circola nei condensatori di livellamento della tensione di alimentazione. Ho ritenuto tale situazione accettabile anche alla luce del fatto che l'utilizzo di un pozzo di corrente ha dato risultati sonici peggiori. Si può ottenere un miglioramento utilizzando una resistenza di drain da 8200 ohm alimentata a -50 V; in questo caso la differenza nei due rami scende a 0.3 dB e il segnale che circola nell'alimentatore a -27 dB.

Il guadagno dello stadio è di 33 dB sufficienti a garantire 30 Wrms su 8 ohm in uscita con 350 mVrms in ingresso.

La tensione di polarizzazione dei transistor bipolari PNP del cascode è controllata dai due amplificatori operazionali del servocircuito di regolazione della tensione di offset di uscita opportunamente disaccoppiati. Si noti che il condensatore di disaccoppiamento sulla base dei transistor 2N2907 è attraversato dalla corrente di base dello stesso e di conseguenza, seppur in una configurazione a bassa impedenza ed a tensione costante, dal segnale: attenzione quindi alla sua qualità che deve essere molto alta.

Lo stadio amplificatore di corrente

La sezione amplificatrice di corrente è configurata a ponte, sempre con il preciso scopo di evitare correnti di segnale che attraversino l'alimentatore, almeno finché lo stadio lavora in classe A.

Il segnale proveniente dall'amplificatore di tensione pilota un inseguitore di emettitore che a sua volta pilota il push-pull di uscita costituito da due coppie di bipolari in configurazione darlington.

Per la polarizzazione di base dei transistor di uscita viene utilizzata la caduta di tensione su un trimmer da 500 ohm percorso da una corrente costante. Questa soluzione è stata scelta per il fatto che, a differenza di altri sistemi di polarizzazione, tra le basi dei transistor di uscita non sono presenti semiconduttori, ma solo componenti passivi. La corrente è regolata dal transistor T4 polarizzato dalla tensione di giunzione di un darlington BD679 o BD680 montato direttamente sul dissipatore dei finali per garantire la necessaria compensazione in temperatura. Il valore di questa corrente è di circa 15 mA che significa avere la possibilità di più di 50 A di picco per la corrente erogata in uscita, considerando un  hfe complessivo minimo delle coppie di transistor T6-T8 e T5-T7 di 3500 (hfe>50 per 2SC3281/2SA1302 e hfe>70 per 2SC2238/2SA968).

La corrente di riposo dei transistor finali, regolata dal trimmer da 500 ohm, può avere valori che vanno da un minimo di 200 mA a 1 A . Correnti più elevate spostano verso l'alto il punto di transizione tra funzionamento in classe A e classe AB. Con 1 A su 8 ohm ciò avviene a circa 15 Wrms  e la dissipazione a riposo dei transistor finali di ciascun canale è di 80 W. I dissipatori dei transistor finali devono essere dimensionati di conseguenza. Con il trasformatore di uscita consigliato (225 VA) è consigliabile non oltrepassare il valore di 1 A per la corrente di riposo. Volendo avere un funzionamento in classe A sino alla massima potenza di 60+60 Wrms  su 8 ohm occorre portare la corrente di riposo a 2 A e sdoppiare l'alimentazione di potenza utilizzando 1 trasformatore da 225 VA con relativo filtro LC per ciascun canale. la potenza da dissipare a riposo nei finali di ciascun canale sale naturalmente a 160 W.

Il condensatore da 2.2 µF in parallelo al trimmer da 500 ohm serve per mantenere alto il limite di funzionamento in classe A anche nel caso di forti erogazioni di corrente; può essere omesso ridicendo così il numero di condensatori interessati dal segnale.

Le alimentazioni

Data la natura differenziale della totalità del circuito di amplificazione e quindi la notevole reiezione ai disturbi di modo comune non esiste la necessità di un alimentatore molto sofisticato. Ritengo comunque necessario adottare dei semplici accorgimenti per migliorare le prestazioni sonore dell'amplificatore.

Per lo stadio amplificatore di corrente e il driver dei finali viene utilizzato un alimentatore duale +24/-24 V che utilizza regolatori integrati di tensione 7824 e 7924. Sulla scheda dell'amplificatore alcuni filtri LC provvedono poi al disaccoppiamento tra i canali, tra lo stadio differenziale e il driver dei finali e tra l'intero amplificatore e lo stesso alimentatore e quindi la rete elettrica.

Per lo stadio finale la tensione non è regolata, ma il filtraggio con cella LC (ingresso induttivo) provvede intrinsecamente ad una sufficiente stabilizzazione della tensione. Ho scelto questa soluzione per i notevoli e documentati vantaggi sonori  anche se comporta un aggravio di costo (non molto) e di peso (molto) rispetto al filtro ad ingresso capacitivo.

La costruzione

Per il circuito principale dell'amplificatore è stato disegnato un circuito stampato ad una faccia facilmente realizzabile che raggruppa tutti i componenti degli stadi di selezione ingressi, amplificazione di segnale e di potenza. Il layout è stato ottimizzato per minimizzare il percorso del segnale soprattutto nella sezione a basso livello.

Il circuito ospita anche i condensatori dell'alimentatore di potenza in modo da avere una bassa impedenza per l'erogazione della corrente agli stadi di uscita. Sulle piste del circuito stampato interessate da alte correnti deve essere saldato un conduttore in rame argentato da almeno 1 mm di diametro.

Un secondo circuito stampato ospita l'alimentatore degli stadi di segnale e un terzo la semplice logica di controllo delle funzioni dell'amplificatore per il quale è prevista anche l'accensione servoassistita comandata da una tensione esterna che può andare da 12 a 24 V.

Note di ascolto

L'amplificatore è stato inserito in configurazioni utilizzanti sorgenti di buon livello (Rotel - AMD con uscita valvolare) e diffusori con differenti impostazioni (LS3/5a - Sonus Faber Concertino)

In tutte le situazioni l'amplificatore denota ottime caratteristiche di trasparenza e di analiticità e buon controllo dei bassi in relazione al fattore di smorzamento non eccessivamente elevato. I medi e gli acuti sono presenti e dettagliati, ma non affaticanti.

Naturalmente con le LS3/5a la capacità di estrarre i minimi dettagli viene esaltata e l'amplificatore assolve il compito per cui fu realizzato tanto che per il M° Moretta è compagno quotidiano di lavoro e di piacere.

L'accoppiamento con le Concertino è un poco più "ruffiano", ma molto apprezzato da altri utilizzatori con orecchie meno raffinate anche se comunque esigenti.

Le caratteristiche e le prestazioni

·    Caratteristiche

 

·    Circuitazione

 

·    Prestazioni

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Elenco dei componenti

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