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Bride Of Zen

 

Introduzione

Il Bride of Zen è un preamplificatore in classe A progettato da Nelson Pass. Maggiori specifiche si trovano sul sito www.passdiy.com; per chi non conosce Nelson Pass, un tour sul sito commerciale www.passlabs.com può essere utile.
Nelson Pass è un disponibilissimo progettista che, oltre a produrre amplificatori da svariate migliaia di euro, si diverte a proporre schemi ed amplificatori dedicati agli autocostruttori e a studiare topologie circuitali svariate, generalmente volte alla semplicità ed al buon suono.

Ho conosciuto questo pre e questo progettista tramite un sito di un francese, Michel Burdin, che ha fatto anche una interessante realizzazione dell’ampli Zen ormai molti anni fa.

Nota: come aggiornamento, il sito non c’è più, un link alla realizzazione si trova ancora qui:

ZEN Class A Amplifier Circuit IRFP140 IRFP9240 – Electronics Projects Circuits (320volt.com)

In un passato lontano avevo realizzato l’amplificatore Zen, poca potenza ma veramente molto interessante. Purtroppo un corto accidentale l’ha reso non funzionante prima di poter completare il pre; andando comunque sul Passdiy si trovano molti progetti interessanti e le varie versioni della serie Zen.

Il circuito

Il Bride of Zen è uno dei progetti proposti; appartiene alla serie Zen per cui è votato alla massima semplicità. Si tratta di un preamplificatore incentrato intorno ad un unico Mosfet per canale come componente attivo, ovviamente lavora in classe A, scaldando come una piccola stufa.

Un principio analogo viene utilizzato nello schema Aleph L, amplificatore commerciale della PassLab di qualche anno fa, dove però la corrente viene gestita da un secondo mosfet invece che regolata da una resistenza come nello Zen. Qua una prova del Passlab Aleph P, sempre principio analogo ma con una costruzione bilanciata.

Pochi gli altri componenti, con condensatori in ingresso ed uscita (necessari visto che si tratta di single endeed), e resistenze per calcolare il punto di lavoro. La messa a punto è altrettanto semplice, poiché si tratta di regolare il potenziometro per avere la corrente totale a 20VCC sul drain del Mosfet. Quello che è più difficile, e secondo me molto importante, garantire la corrispondenza di guadagno tra i 2 canali; ciò può essere ottenuto curando bene la corrispondenza tra i componenti. Il fatto che comunque ci sia il potenziometro aiuta parecchio.

L’alimentazione, con 60 Vcc in ingresso, è piuttosto curata, stabilizzata e regolata tramite l’utilizzo di zener. Questa componente è fondamentale in quanto la circuitazione è molto sensibile ai rumori ed al ripple proveniente dall’alimentazione.
Devo dire che il risultato c’è tutto; io ho utilizzato un unico Zener, invece dei 6 in serie, ma il risultato è notevole. Il fatto di lavorare con tensioni discrete è un punto a favore sulla capacità di gestire segnali anche di livello non basso e amplificarla dovere; non dimentichiamo che questo pre è nato per l’utilizzo con l’amplificatore Zen, che di guadagno in tensione ne ha ben poco. Una upgrade possibile di questa sezione potrebbe essere fatta rendendola completamente dual mono, con un costo aggiuntivo molto limitato.

 

Poche le note ulteriori del progetto e della realizzazione, fatta seguendo le note scaricabili dal sito: il potenziometro del volume in uscita, anziché più comunemente all’ingresso, è un Alps serie Black (ultima upgrade in ordine di tempo) da 10k, caro potenziometro ma adatto, secondo me, al preamplificatore.
La sezione ingressi è tramite relè, niente di particolarmente esoterico, si tratta di un kit acquistato su Ebay di provenienza cinese. Il principale vantaggio è che tiene corti i collegamenti interni.

Qui invece la versione precedente senza la sezione ingressi a relè ma con un classico selettore:

 

Il cabinet utilizzato è della hifi2000, largo circa 35cm, mentre il pannello frontale è in metacrilato, verniciato nella parte interna di nero. Condensatori sono Digitex, Keindeil e Elna; i componenti sono pochi e si riesce a giocare a fare i raffinati senza svenarsi. Il circuito è realizzato utilizzando una piastra ramata doppia faccia e sfruttando il piano superiore come piano di massa. I toroidali sono di Nuova Elettronica, da 30V 60Va l’uno; leggermente surdimensionati rispetto a quanto previsto, devo dire però che rispetto ai precedenti classici a lamierini che avevano un wattaggio inferiore, il passo avanti è gradevole.

 

Utile per l’ottenimento di un basso rumore è l’uso di un filtro Emi, inglobato nella presa. I mosfet ed il transistor di stabilizzazione dell’alimentazione devono essere dotati di radiatori, poiché scaldano parecchio; così come le resistenze di carico dei Mosfet; avendo provato anche quelle ceramiche, devo dire che dei modelli anti-induttivi di qualità in questa posizione fanno la differenza: in questo modo si riesce facilmente a tarare i 2 canali, cosa che con le ceramiche era stata una operazione difficile e ben lontano dall’essere perfetta.

Ascolto e conclusioni


Il prezzo totale della realizzazione si aggira, molto a braccio, intorno ai 150 euro; a braccio perché su un progetto di questo tipo è possibile spendere molto meno o molto di più; il circuito in se potrebbe costare sui 50 euro, il resto sono componenti di contorno, importanti ma che comunque modificano il suono di una piccola percentuale.

il suono? notevole; a distanza di anni, dopo aver provato anche qualche altro pre, devo dire che affascina tantissimo. Offre una ricostruzione scenica impressionante; dettaglio, ritmo ed una musicalità affascinante sono le armi di questo preamplificatore. Ha un guadagno elevato, che può essere un’arma a doppio taglio, se si vuole abbinare ad ampli che richiedono più un buffer che un pre.
Una recente evoluzione lo ha portato ad abbinarsi ad un F5; il guadagno in questo caso è superiore al necessario, il risultato però è veramente gradevole: ottima ricostruzione scenica, dettaglio, bassi, dolcezza, insomma c’è un po’ di tutto per un ascolto piacevole.

Immagini

 

Pass F5

Il Progetto

L’amplificatore del progetto è un clone del famoso schema proposto da Nelson Pass per il suo amplificatore F5. Forse “clone” è sempre un termine un p0′ altezzoso, comunque la circuitazione è quella, così come tensioni e caratteristiche tecniche. In rete si trovano molte informazioni, a partire dal sito del produttore (che per questa serie di amplificatori utilizza il brand Firstwatt, anziché quello storico della Pass Labs), realizzazioni di autocostruttori e il noto forum di supporto.

 

Un giro sul sito ufficiale, per conoscere modelli e filosofia:
Perché proprio l’F5? sono presenti vari schemi, tutti curiosamente accomunati dalla stessa alimentazione. L’f5 è quello che si designava come il modello più facile da inserire in un impianto esistente, bassa distorsione e capacità di pilotaggio di impedenze basse.

Anche bassa potenza però!

Il principale problema degli amplificatori operanti in completa classe A è dovuto al basso rendimento, che si traduce in bassa potenze/elevata dissipazione in calore. Ma in questo caso non va neanche male, a fronte dei 25+25 watt l’F5 consuma tra i 160 e i 200 watt.


La realizzazione

 

Il Dissipatore

Data la numerosa presenza di letteratura in rete su questo ampli, ben qualificata, in queste pagine si riporta solo le caratteristiche generali della realizzazione, senza entrare nei dettagli tecnici.

Per dissipare il calore prodotto, senza utilizzare radiatori di dimensioni eccessive, è stato utilizzata un radiatore dotato di ventola; originario di un surplus elettronico, ha avuto in regalo solo una nuova ventola, non perché l’originale non funzionasse, ma perché comunque non era possibile farla scendere al di sotto di una velocità di rotazione abbastanza elevata che generava abbastanza rumore.
Con la nuova ventola il rumore prodotto è oggettivamente ridotto e inudibile dal punto di ascolto. La ventola viene alimentaataa circa 7 volt, contro i 12 nominali.
Nella foto le prime prove con la circuitazione montata; il dissipatore è comunque abbastanza grande e su di esso ruoterà la struttura dell’amplificatore.

Le pcb

I pcb ed i componenti sono stati acquistati da un venditore su ebay, che propone un kit comprensivi di Mosfet selezionali, importanti per questa realizzazione, soprattutto i difficilmente reperibili jfet di ingresso. Il kit non è più indicato come copia dell’F5, mentre un tempo lo era.. all’epoca c’erano comunque vari venditori; la qualità di queste pcb è comunque buona. Per i componenti, in alternativa, si possono trovare anche qui:
http://www.tech-diy.com/Store/CloneKits.htm


Lo schema è semplice e i componenti sono pochi: consente di sceglierli di qualità, senza avere grandi ripercussioni sul portafoglio.

L’alimentazione

Lo schema di alimentazione riportato nel pdf, prevede grossi trasformatori e grossi condensatori. Per chi è abituato alla classe A, in realtà non sono neanche esagerati o comunque cose di difficile reperibilità.


Comunque rappresentano il costo maggiore di tutto l’amplificatore: contro circa i 50 euro di sezione di alimentazione, o i 20 del dissipatore + ventola, qui si vanno a spendere tranquillamente circa 200 euro, a men o di non recuperare anche questi.

I condensatori

In questa realizzazione i condensatori di alimentazione sono 6 per canale, 3 per ramo, da 10000mF ciascuno, per una capacità complessiva di 120000mF. Da notare l’utilizzo di resistenze tra il primo condensatore e i 2 successivi di resistenze per formare una cella “Pigreco”, che riduce notevolmente il ripple.

L’implementazione della Psu è quindi leggermente diversa da quanto fatto nel modello originale, dove la stessa alimentazione viene condivisa tra i 2 canali, mentre in questo progetto è completamente dual mono. I condensatori dell’F5 sono 8 da 15000mF, per gli stessi 120000mF complessivi; il montaggio è stato fatto su una piastra di vetronite ramata sulle 2 facce; si notano anche 2 piccoli condensatori in polipropilene.

I trasformatori

Per i trasformatori la ricerca è stata più complessa, ma alla fine sono stati trovati qui:
http://www.futurashop.it/index.html
nella sezione “trasformatore toroidale”; il modello non costa poco, però è prodotto dalla Vellman ed è comunque di qualità. Ne servono 2 , che sono stati montati in verticale per risparmiare un pò di spazio, dopo innumerevoli prove di fattibilità.

I ponti raddrizzatori sono degli elementi comuni con corpo metallico; ce ne vanno 4 in totale, da sistemare possibilmente a contatto con il cabinet di metallo.

Posizionato su un’aletta del dissipatore, è inserito un termistore che provvede a staccare l’alimentazione qualora la temperatura superi i 70 gradi. Di norma non l’avrei inserito, ma qui data la presenza di una ventola che potrebbe guastarsi o bloccarsi ho preferito guadagnare in serenità; semplice ma efficace.

La struttura portante

Il telaio sfrutta l’effetto portante del dissipatore, e si compone di alcune longarine di alluminio fissate al dissipatore che corrono per tutta la lunghezza; si occupano di reggere i trasformatori ed i pannelli anteriore e posteriore. Degli altri profilati collegano il frontale al posteriore reggendo i condensatori di alimentazione.

La verniciatura in nero, essendo alluminio, da ovviamente qualche problema a meno di non usare un fondo aggrappante, che per la struttura non ho utilizzato.

Il frontale è ottenuto con una lastra di alluminio con sovrapposto una di plexiglass verniciato dal lato interno; un piccolo foro fa intravedere un led blu (solo quando è acceso) dalla luce molto tenute. All’interno c’è il supporto per l’alimentatore regolabile della ventola di raffreddamento.

La copertura

La copertura avviene tramite 4 pannelli, fissati 2 a 2, in modo da coprire il lato e parte del sopra. Presentano fori per essere avvitati un po’ a tutti gli altri pannelli ed al dissipatore, in modo che una volta serrato il tutto si ottiene una buona rigidità torsionale (che permette di spostarlo con facilità, il peso non è ridottissimo ma la compattezza aiuta).

Resta così un’apertura superiore che corre lungo tutto l’amplificatore, lasciano scoperti dissipatore e lascia parzialmente a vista i toroidali. Aiuta l’afflusso d’aria, che viene tirata dentro dalla ventola le alette di raffreddamento e poi mandata fuori dal retro dell’amplificatore; questo di contro sconsiglia l’avvicinamento eccessivo dell’amplificatore ad una parete di fondo per lasciare libera la fuoriuscita dell’aria.

 

Prova d’ascolto

In conclusione, un progetto di grandi soddisfazioni, non economicissimo (a seconda di cosa si riesce a riciclare) e che mi ha fatto pensare parecchio per cercare di far entrare tutto tenendo le dimensioni contenute (38×33,5×14.5). Sicuramente uno dei maggiori problemi è stato rappresentato dalla verniciatura; anche utilizzando del fondo aggrappante per metalli, lo strato di nero è comunque delicato e tende ad andarsene soprattutto sui profilati di alluminio, mentre regge meglio sui pannelli.

Per i risultati sonori, che dire, sono di altissimo livello; l’amplificatore offre una scena ampia, profonda e di grande respiro. La gamma è ben bilanciata, un buon basso esteso accompagnato da una gamma medio-alta di grande raffinatezza. Assolutamente da abbinare ad un pre di buone caratteristiche: il guadagno dell’amplificatore è buono, per cui non richiede un pre particolarmente esagerato in termini di guadagno.
Accoppiato all’altrettanto noto buffer B1, il risultato è di grande trasparenza ma di poco impatto: anche la tridimensionalità perde parecchio; sicuramente però pecca il fatto che si parla appunto di un buffer con guadagno unitario. Abbinato al pre Bride of Zen, sempre di Nelson Pass, il risultato è affascinante, e si riesce così a pilotare degnamente l’amplificatore.

Discorso a parte va fatto per la potenza erogata: per un ascolto casalingo, accoppiata a casse di media efficienza, 89-92 db, si riesce ad ascoltare a ottimi volumi senza mandare in crisi l’amplificatore. La cosa cambia con casse a bassa efficienza, 85-88 db, in cui la “birra” fornita dall’ampli potrebbe essere un po’  limitata (e ovviamente dipende da ambiente ed abitudini di ascolto). Per ogni evenienza si può passare all’f5 “turbo”, dal sito del progettista; qui comunque le esigenze diventano piuttosto soggettive, la potenza c’è ma non è elevatissima.

Aggiornamenti

 

Approfittando di una rivisitazione del resto dell’impianto, ho tolto dalla sua stabile collocazione l’F5 per un aggiornamento e verifica.
La verifica riguarda ovviamente la taratura del bias; l’aggiornamento invece riguarda l’aggiunta di un pulsante di accensione (prima si sfruttava una ciabatta trimmerata dal preamplificatore) e due relè di ritardo collegamento degli altoparlanti.

Rumorosità della ventola

 Nell’occasione ho fatto una verifica, con il precisissimo microfono dell’ipod (..), per capire: “quanto da fastidio il rumore di una ventola in un amplificatore?”
Per avere la situazione peggiore, ho appoggiato direttamente sulla ventola stessa lo strumento; a sopra spenta, a sotto accesa:

Considerato che la misura è fatta direttamente sulla ventola, si ricava che in ambiente, dal punto di ascolto, una ventola sotto-voltata è inudibile e utilizzabile anche in campo audio.
Proseguendo con le modifiche, ho riverniciato parte della struttura utilizzando un buon spray aggrappante, un promer per leghe metalliche, che si è rivelato un’ottima base di verniciatura, e devo dire che rispetto al prime utilizzato in precedenza, in barattolo, ben più denso e complicato da utilizzare, il passo avanti è notevole; qui un risultato sui pannellini posteriori:

 

I relè sugli altoparlanti

Per la gestione dei relé di ritardo accensione, ho utilizzato 2 pcb con i relè vicino agli altoparlanti, lo scatolotto di colore arancione che si vede in foto; per tenere corti i cavi di potenza, sono stati posizionati vicini alle uscite:


La logica di controllo è contenuta dietro il pannello frontale, assieme al circuito che controlla la velocità della ventola, fatto con il classico Lm317 ed un potenziometro che ne regola la tensione fornita. La tensione usata è in pratica la minima possibile che permette alla ventola di partire, circa 7 volt.
Il circuito di ritardo accensione invece è ricavato da un vecchio circuito di ritardo e protezione altoparlanti, che non funzionava correttamente. Tolto il relè originario, l’alimentazione dello stesso relé è stata sdoppiata e prolungata fino ai 2 relè posti “in coda”. In questo modo, mentre è stata eliminata la protezione dalla corrente continua degli altoparlanti che era prevista dal circuito, resta funzionante la parte di ritardo, che consente di evitare dei bump in accensione (o comunque dei movimenti eccessivi del cono dei woofers), e nella pratica anche in spegnimento, vista l’ingente capacità dell’alimentazione dell’F5 e la rapidità con cui al contrario i 2 relè si staccano al chiudere della corrente.