Modifica di un lettore CD Marantz CD-6000 - parte III

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Categoria principale: Elettronica Categoria: Audio
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Modifica di un lettore CD Marantz CD-6000

Parte III


Proseguono le modifiche elettriche presentate nei precedenti articoli

  
Nella puntata precedente ci eravamo fermati alle modifiche degli amplificatori differenziali, in questo nuovo articolo vediamo come proseguire con le modifiche elettriche del primo livello.

Modifiche sezione di conversione D/A

Materiale necessario
 
 
Come già accennato nell’introduzione, la sezione di conversione D/A di questo lettore è incentrata su due DAC SM5872BS.
Questo chip di produzione Nippon Precision è un convertitore di tipo Delta/Sigma.
Per livelli di uscita vicini al fondo scala, le prestazioni di distorsione e rumore di fondo di un convertitore Delta/Sigma sono pressochè equivalenti a quelle di un convertitore R2R (ad esempio TDA1541, PCM63, PCM1704).
Sui segnali a basso livello, invece, un convertitore R-2R si comporta molto meglio, tipicamente si considera un livello di -60dB rispetto al fondo scala 0dB.

Ci sono tuttavia altri fattori da considerare, quali ad esempio gli errori di linearità che, per un convertitore Delta/Sigma, possono essere inferiori a ± 1dB nella gamma dinamica da –100 a –80dB.
Per contro, alcuni dei più costosi lettori equipaggiati con chip R-2R mostrano errori di linearità di ± 4dB per segnali fino a –75dB.
Quindi, come sempre, per ogni tipo di chip esistono pregi e difetti che non possono essere descritti oggettivamente.
La fedeltà del segnale in ogni tipo di convertitore può essere eccellente ma dipende soprattutto dall’implementazione circuitale.
Le differenze udibili sono dovute principalmente a:
 
Il chip SM5872BS presenta un’uscita di tipo PWM (Pulse Width Modulation) organizzata su 13 livelli con uscite di tipo differenziale (LO/LON e RO/RON). Le tensioni realmente presenti sui pin LO/LON e RO/RON sono determinate dalle tensioni presenti sui pin AVDD1, AVDD2, AVDD3, AVDD4 e AVSS1, AVSS2.

I pin AVSS determinano il livello di uscita più basso, e non devono essere confusi con gli altri pin di massa XVSS e DVSS. I pin AVDD determinano il livello di uscita massimo e devono quindi essere considerati come terminali di alimentazione analogica.

 

 

 

Lo stadio di uscita, per mezzo di MOSfet, semplicemente commuta verso l’uscita la tensione AVDD in corrispondenza di un livello logico H e la tensione AVSS per un livello logico L.
Con questa particolare configurazione, qualsiasi variazione del potenziale AVSS provoca modulazioni sull’uscita del DAC. Quindi occorre curare la regolazione ed il filtraggio dell’alimentazione ed utilizzare condensatori di bypass nei punti giusti, infatti le specifiche indicano che AVSS deve avere un valore quanto più vicino a 0 e quindi a massa.

Il datasheet indica che occorrono tre diverse tensioni di alimentazione (DVDD, AVDD e XVDD) che, possibilmente, devono essere derivate da un alimentatore comune in quanto ci sono delle sequenze ben precise da rispettare e, soprattutto, la massima tolleranza ammessa tra AVDD e DVDD non deve eccedere ±0.5V.

La tensione XVDD non è critica, questa serve a far funzionare i circuiti di clock interni, se la tensione non è presente il chip non si sincronizza e non entra in funzione.

Guardiamo ora l’implementazione adottata sul CD6000, seguendo tutto il percorso del segnale, passando attraverso gli amplificatori operazionali e lo stadio HDAM vediamo che ogni chip SM5872BS opera su un solo canale.
In pratica il segnale analogico di un canale è erogato su due diverse uscite differenziali.
Ogni uscita è poi filtrata mediante reti RC realizzate con resistenze SMD a strato metallico e condensatori in polipropilene Elna for audio.
I segnali filtrati sono quindi inviati a due amplificatori differenziali (vedi pag.27), le uscite sono poi sommate sullo stadio HDAM per ottenere il segnale sbilanciato da inviare al connettore RCA.
Questa configurazione è alquanto insolita, ma consente di risolvere alcuni dei problemi imputabili ai convertitori DS, soprattutto il comportamento ai bassi livelli di segnale.
 

 

Per ottenere questo particolare funzionamento ogni singolo convertitore non è interfacciato direttamente con il chip di decodifica SAA7372 (siglato 7405) , ma sul percorso del segnale digitale si trova un particolare gate-array (siglato 7315 nello schema elettrico e qui non riportato per non complicare troppo lo schema).

 
Questo gate array svolge le seguenti funzioni:
Le operazioni effettuate in questa sezione sono piuttosto delicate e, come già detto in precedenza, occorre una tensione di alimentazione quanto più pulita possibile.

Le modifiche principali sono quindi incentrate sulle celle di filtraggio delle linee di alimentazione.
Bisogna dire che i condensatori di filtro siglati 2323 e 2324 posizionati sull’alimentazione delle linee AVDD sono già degli ottimi Elna Silmic anche sul modello base.



 

 

Di seguito sono illustrate alcune modifiche per migliorare l’alimentazione dei circuiti DAC.
Sostituire i quattro condensatori siglati 2311, 2312, 2316 e 2317 da 470uF di tipo Elna standard con Elna Silmic 470uF-16V e applicarvi sopra blu tack.
Preparare quattro induttanze assiali da 470uH-2.5ohm con due anelli di ferrite.
Rimuovere le resistenze di alimentazione siglate 3311 – 3314 da 4.7ohm.
Sostituire le resistenze di alimentazione siglate 3311 – 3314 con le induttanze.

 




Saldare un condensatore ceramico da 100nF tra i terminali del condensatore 2311 direttamente sul lato rame.

Saldare un condensatore ceramico da 100nF tra i terminali del condensatore 2312 direttamente sul lato rame.

Saldare un condensatore ceramico da 100nF tra i terminali del condensatore 2316 direttamente sul lato rame.
Saldare un condensatore ceramico da 100nF tra i terminali del condensatore 2317 direttamente sul lato rame.
 
Sostituire il condensatore siglato 2327 da 220uF di tipo Elna Standard con Elna Silmic da 220uF-16V e applicare blu tack. Saldare un condensatore ceramico da 100nF tra i terminali sul lato rame.
 
Preparare un’induttanza assiale da 470uH-2.5ohm con due anelli di ferrite.
 
Rimuovere la resistenza siglata 3327 da 4.7ohm.
 
Sostituire la resistenza di alimentazione siglata 3327 con l’induttanza.



 

Modifiche ai circuiti di lettura e decodifica

 Materiale necessario
In questa fase si agisce sui circuiti di alimentazione di sezioni meno critiche dal punto di vista prettamente audio ma, che in un’ottica globale, possono influire sulla resa sonora globale.
Dapprima si modifica l’alimentazione del chip di decodifica che estrae le informazioni digitali dal segnale ricevuto dal pickup ottico.
 
Sostituire i due condensatori siglati 2400 e 2401 da 47uF di tipo Elna standard con Rubycon ZLH da 100uF-16V.

Preparare due induttanze assiali da 470uH-2.5ohm con due anelli di ferrite.

Rimuovere le resistenze siglate 3451 e 3452 da 4.7ohm.

Sostituire le resistenze di alimentazione siglate 3451 e 3452 con le induttanze.





 

Si procede quindi a modificare l’alimentazione dei driver di potenza che gestiscono tutti gli attuatori della meccanica di lettura (motore di spindle, motore della slitta di caricamento, motore della slitta del pickup, sistema di messa a fuoco, sistema di tracking).
 
Sostituire i condensatori siglati 2440 e 2442 da 47uF di tipo Elna standard con Rubycon ZLH da 100uF-16V.



 

Saldare un condensatore ceramico da 100nF tra i pin 5 e 10 di ognuno dei chip siglati 7401 – 7403, direttamente sul lato rame.



 

A questo punto bisogna prendere la meccanica di lettura e cercare la scheda amplificatore HF avvitata nella parte inferiore. Occorre modificare l’alimentazione del circuito amplificatore HF.

Sostituire il condensatore siglato 2505 da 47uF di tipo Elna standard con un Rubycon ZLH da 220uF-16V e collegare un condensatore da 100nF multistrato in parallelo.



 

Un’ulteriore modifica da provare, consiste nell’installazione di un led blu in modo che illumini la parte sottostante del disco.

Questa modifica si basa sul principio adottato dalla YBA sul CD-1, ovvero la risonanza stocastica che, in certi casi, permette di amplificare segnali di piccole dimensioni mediante l'aggiunta di “rumore ottico” generato da un diodo led blu.

Questo diodo permette di ottenere più informazioni dal flusso di dati digitali e di ridurre l'intervento degli algoritmi di correzione degli errori.

La riproduzione sonora è conseguentemente più fedele all'originale.

 
La modifica è semplice.

Montare un led blu ad alta luminosità ed una resistenza di polarizzazione da 220-270ohm su una pistrina millefori. Il circuito può essere alimentato dalla linea +5D presente ai capi del condensatore 2122.

 
Montare il led in modo che il fascio di luce illumini la zona di lettura del laser. La posizione consigliata è quella illustrata nella fotografia, la piastrina è fissata con blu tack in modo che possa essere spostata facilmente.



 

 

 
Completata così questa serie di modifiche elettriche abbiamo già provveduto a migliorare le prestazioni del lettore.
La fotografia riportata di seguito illustra le modifiche effettuate finora (e altro), sono piuttosto evidenti i condensatori spalmati di blue tack.



 

Verificare attentamente tutto il lavoro fatto finora.

Controllare il corretto posizionamento dei condensatori elettrolitici.

Ripulire accuratamente le saldature dai residui di flussante con un prodotto adeguato.

Controllare l’assenza di cortocircuiti tra piste e/ punti di saldatura.

Verificare che non ci siano piste interrotte.

Con un pennellino morbido ripulire tutta la scheda e scrollarla per eliminare eventuali impurità metalliche.

Se ci si ferma qui si può riassemblare il lettore seguendo le procedure illustrate negli articoli precedenti.

 

Modifiche elettriche di secondo livello

In questo secondo livello di upgrade si modificano gli alimentatori del lettore.

Nella sua configurazione originale il lettore utilizza un normale trasformatore a lamierini (siglato 5110) con potenza pari a circa 13VA che è saldato direttamente sul circuito stampato.

La configurazione degli avvolgimenti è la seguente
 
Secondario 1:           12.7V per l’alimentazione del display
Secondario 2:           14.7V+14.7V per l’alimentazione dei circuiti analogici
Secondario 3:           8.3V + 8.3V per le alimentazioni dei circuiti digitali e di controllo
Secondario 4:           3.4V per l’alimentazione dei filamenti del display
 
Dallo schema elettrico originale risultano i seguenti circuiti di alimentazione:
 
+12V e -12V per l’alimentazione dei circuiti analogici;
+5Z per l’alimentazione dei circuiti DAC e Gate-array;
+5S per l’alimentazione della meccanica di lettura;
+5D per l’alimentazione del laser, decoder e logiche di controllo, uscita ottica;
VFTD (-26V) per l’alimentazione del display;
VF1 e VF2 per l’alimentazione dei filamenti del display.
 
Bisogna notare che le tensioni +5Z, +5S e +5D sono generate da tre regolatori distinti (siglati 7113, 7114, 7115) ma a partire dalla stessa tensione continua grezza.

Per fare le cose veramente bene bisogna partire dall’origine e quindi la cosa migliore da fare è sostituire il trasformatore di alimentazione originale con un trasformatore toroidale, come del resto avviene nella versione KIS.

La sostituzione del trasformatore di alimentazione consente inoltre di apportare un paio

di modifiche fondamentali, e cioè separare l’alimentazione dei circuiti DAC (+5Z) dalle altre alimentazioni a 5V e avere una sorgente ausiliaria per l’alimentazione di moduli aggiuntivi.

 

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Occorre quindi un trasformatore toroidale di potenza con le seguenti caratteristiche principali:
 
Secondario 1:           12.7V per l’alimentazione del display
Secondario 2:            14.7V+14.7V per l’alimentazione dei circuiti analogici
Secondario 3:            8.3V + 8.3V per le alimentazioni dei circuiti digitali e di controllo
Secondario 4:           8.3V per l’alimentazione dei DAC
Secondario 5:           3.4V per l’alimentazione dei filamenti del display
Secondario 6:           8.3V per l’alimentazione dei moduli ausiliari
 
In merito agli assorbimenti di corrente non ci sono valori particolarmente critici.
 
Purtroppo è difficile reperire in commercio un trasformatore come questo, allora bisogna armarsi di pazienza e farselo da soli.

Bisogna avere un toroide di diametro adeguato in modo che sia possibile alloggiare tutto il rame necessario.

In questo caso è stato utilizzato un trasformatore da 30VA prodotto dalla Noratel che ha un diametro di 70mm, il massimo che può essere alloggiato sulla scheda. Questo modello ha anche la protezione termica ed è facilmente smontabile.
Una volta in possesso del trasformatore bisogna armarsi di pazienza e procedere come riportato di seguito:
 
Disfare lo strato isolante che protegge gli avvolgimenti, possibilmente senza distruggerlo in quanto tornerà utile dopo. Generalmente si tratta di uno stretto nastro di plastica avvolto a spirale intorno al toroide.
Dissaldare i fili di collegamento esterni degli avvolgimenti secondari.
Srotolare gli avvolgimenti secondari fino a raggiungere lo strato di isolamento intermedio che protegge l’avvolgimento primario.
A questo punto bisogna individuare i V/spira in modo da calcolare la quantità di rame necessaria. Il procedimento è molto semplice, basta avvolgere 10 spire di filo di rame smaltato sull’anello toroidale, quindi collegare un voltmetro CA ai capi dell’avvolgimento ed alimentare il primario.
La tensione misurata va divisa per 10 e questo valore ci indica i V/spira. Nel caso del modello Noratel ho verificato una tensione pari a circa 0.1V/spira.

A questo punto, fatti un po’ di calcoli abbiamo il numero di spire da avvolgere sul nucleo.
 

Secondario 1:       12.7V, occorre avvolgere 127 spire di filo di rame diametro 0.16   

Secondario 2:      14.7V-0-14.7V, occorre avvolgere 147 spire in bifilare usando filo di rame diam. 0.3
Secondario 3:      8.3V-0-8.3V, occorre avvolgere 83 spire in bifilare usando filo di rame diametro 0.5
Secondario 4:      8.3V, occorre avvolgere 83 spire usando filo di rame diametro 0.5
Secondario 5:      3.4V, occorre avvolgere 34 spire usando filo di rame diametro 0.3
Secondario 6:     8.3V, occorre avvolgere 83 spire usando filo di rame diametro 0.3
 

Nel calcolare la lunghezza del filo di rame necessario è meglio abbondare un poco, in quanto la lunghezza delle spire aumenta con l’aumentare degli avvolgimenti già presenti sul nucleo.

Una volta completati gli avvolgimenti bisogna effettuare i collegamenti ai fili di uscita rispettando le fasi, lo schema riportato di seguito illustra l’organizzazione del trasformatore (i colori dei fili sono del tutto indicativi).

 

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Da notare che l’avvolgimento a 12.7V ha un filo collegato direttamente al filo centrale dell’avvolgimento 8.3V+8.3V. Inoltre l’avvolgimento a 14.7V+14.7V ha il filo centrale isolato (diversamente dal trasformatore originale).

Una volta completati gli avvolgimenti e verificate le tensioni, si può ripristinare l’isolamento del trasformatore.

Procedere quindi come riportato di seguito:

Dissaldare i terminali del trasformatore originale siglato 5110.
Svitare le due viti che bloccano le alette di supporto del trasformatore sulla scheda.
Usando come riferimento le alette di supporto del trasformatore originale bisogna creare un supporto ad “U” per sopraelevare il trasformatore toroidale dalla scheda. La fotografia illustra la soluzione adottata, in pratica si tratta di una lastra di alluminio da 1.5mm di spessore, larga 30mm e lunga circa 130mm, piegata e forata. Nella fotografia si vede anche il dettaglio della vite che fissa il supporto alla scheda e i due fori che fissano la staffa al telaio attraverso la scheda principale.



 

Il trasformatore deve essere bloccato sul suo supporto utilizzando il kit di montaggio fornito a corredo (disco metallico, due dischetti isolanti, vite, rondella e dado). Sulla parte superiore applicare bitume e qualche pezzetto di materiale gommoso (o sorbothane) con funzioni di distanziatore dalla barra di rinforzo.

Effettuare i collegamenti degli avvolgimenti alla scheda (si fa riferimento ai colori dei fili precedentemente citati).
Avvolgimento primario:        Filo di fase alla piazzola 9159

                                                Filo di neutro alla piazzola 9158
Secondario 1:                       Filo verde (12.7V) alla piazzola 9161
                                                Filo bianco (0) alla piazzola 9165
Secondario 2:                       Filo viola (14.7V) alla piazzola 9162
                                                Filo viola (14.7V) alla piazzola 9163
                                                Filo grigio al punto centrale di massa dei condensatori 2113 e 2114
Secondario 3:                       Filo rosso (8.3V) alla piazzola 9164

                                                Filo nero (0) alla piazzola 9165
                                                Filo rosso (8.3V) alla piazzola 9166

Secondario 4:
                        Filo arancio (0) alla piazzola 9167

                                                Filo marrone (0) alla piazzola 9168



 

I fili degli altri avvolgimenti per ora devono essere isolati accuratamente e lasciati scollegati.

Verificare attentamente tutto il lavoro fatto finora.

Ripulire accuratamente le saldature dai residui di flussante.
Controllare l’assenza di cortocircuiti tra piste e punti di saldatura.
Verificare che non ci siano piste interrotte.
Con un pennellino morbido ripulire tutta la scheda e scrollarla per eliminare eventuali impurità metalliche.
Per verificare il corretto funzionamento delle modifiche effettuate bisogna ri-assemblare in modo provvisorio la scheda principale e la meccanica di lettura nel telaio.
Una volta riassemblato il lettore si può procedere ad una prova per verificare che tutto funzioni correttamente e che il trasformatore non si surriscaldi.

Modifiche alla sezione di alimentazione - fase 2

 

Una volta verificato il corretto funzionamento del nuovo trasformatore si possono apportare altre modifiche più sostanziali ai circuiti di alimentazione.
Le modifiche più semplici riguardano la sostituzione dei diodi e dei condensatori di livellamento.
Le modifiche più complesse riguardano la sostituzione completa degli alimentatori della sezione analogica e dei DAC.
 
Materiale necessario
 
 

Alimentatori 5V e -26V

Procedere come riportato di seguito.

Rimuovere i condensatori ceramici siglati 2111, 2112, 2117 e 2118.



 

Sostituire i diodi siglati 6115 – 6120, 6123, 6125 di tipo 1N4003 con diodi veloci tipo UF4005 o simili.

L'immagine è stata ridimensionata. Clicca qui per vedere l'immagine ingrandita. Le dimensioni originali sono 518x497
Sostituire il condensatore elettrolitico siglato 2119 da 4700uF di tipo Elna Standard con un condensatore elettrolitico Panasonic FC da 4700uF. Applicare blu tack e saldare un condensatore MKT da 1uF in parallelo (sul lato rame).

Sostituire il condensatore elettrolitico siglato 2121 da 47uF di tipo Elna Standard con un condensatore elettrolitico Rubycon ZLH da 1000uF-16V.

Sostituire il condensatore elettrolitico siglato 2122 da 3300uF di tipo Elna Standard con un condensatore elettrolitico Panasonic FC da 4700uF. Applicare blu tack e saldare un condensatore MKT da 220nF in parallelo (sul lato rame).

 



Alimentatore sezione analogica

Per l’alimentatore della sezione analogica ci sono due opzioni:
 
 

Modifica dell'alimentatore originale 

 
Materiale necessario
 
 
Sostituire i diodi siglati 6111 – 6114 di tipo 1N4003 con diodi veloci tipo UF4005 o simili.
Sostituire i condensatori elettrolitici siglati 2113 e 2114 da 470uF di tipo Elna Silmic con condensatori elettrolitici Panasonic FC da 4700uF. Applicare blu tack.
Sostituire i condensatori elettrolitici siglati 2115 e 2116 da 470uF di tipo Elna standard con condensatori elettrolitici Elna Silmic da 220uF-16V. Applicare blu tack.
Assemblare un regolatore con LM317 e un regolatore con LM337 sulla base degli schemi elettrici riportati di seguito. Le fotografie illustrano come montare questi regolatori in modo che i terminali di collegamento corrispondano ai pin dei regolatori LM7812 e LM7912 (siglati rispettivamente 7111 e 7112).




 

Sostituire il regolatore siglato 7111 con il regolatore assemblato LM317 montandolo in modo da rispettare il pin-out del regolatore LM7812.

Sostituire il regolatore siglato 7112 con il regolatore assemblato LM337 montandolo in modo da rispettare il pin-out del regolatore LM7912.
 



 

Anche per questa terza parte, il tempo a mia disposizione è scaduto, vi rimando alla prossima parte per illustrarvi le modifiche degli alimentatori e le modifiche di terzo livello (quelle più pesanti).

Grazie per l'attenzione e alla prossima.