Diario della realizzazione e del debug di un preamplificatore microfonico valvolare a due canali.
INTRODUZIONE
Questa è la terza unità di Gyraf che mi accingo a realizzare. Dopo aver terminato il G-SSL e iniziato il Calrec EQ, decido che è utile per me avere un buon tube preamp microfonico. Il G9 è un progetto originale di Gyraf, non un clone. Va detto subito: è un progetto difficile. Ci sono centinaia di variabili da considerare e, pur rispettando esattamente gli schemi forniti dall'ideatore, si inciampa in problemi minori che possono comprometterne il risultato. Basta consultare il thread ufficiale sul forum, che ad agosto 2013 conta 73 pagine, per capire quanti problemi possono esserci.
Ciò detto, non saranno queste bazzecole a farci desistere. Si comincia!
Ciò detto, non saranno queste bazzecole a farci desistere. Si comincia!
ORDINE DEI MATERIALI
Dopo aver studiato e verificato, sempre dai progetti di Gyraf, la partlist, la reperibilità degli elementi e l'estetica del pannello frontale, ho eseguito l'ordine dei componenti su Farnell e su Banzai. La lista che ho redatto si riferisce ai componenti specifici di questo progetto. L'unità sarà costruita con un rack 19" che, vista la presenza di valvole montate in verticale sulla PCB principale, avrà un'altezza di 2U.
Il rack è molto bello e solido, quindi realizzerò le serigrafie su acetato trasparente adesivo da applicare sul suo pannello, come illustrato nel layout precedente, senza ricorrere a Front Panel Express.
COSTRUZIONE DEL RACK
Ho realizzato la serigrafia al PC e l'ho stampata su carta per verificare gli ingombri e realizzare i fori sul pannello frontale di alluminio.
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Poi ho eseguito i fori con punte elicoidali e a tazza. L'acciaio con cui è fatto il rack è davvero duro e l'operazione deve essere fatta con strumenti idonei e attrezzature sufficientemente rigide.
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REALIZZAZIONE DELL'ELETTRONICA
Con il metodo della fotoincisione ho realizzato le due PCB. Una è quella principale, l'altra ne comprende due intelligentemente sagomate per entrare su unica piastra di formato standard. Queste saranno utilizzate come supporto per i comandi frontali dei due canali.
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Eseguo la foratura delle piazzole con punte 0,8mm o 1,2mm a seconda delle dimensioni del componente che dovranno accogliere.
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Dalle letture effettuate su discussioni di esemplari riusciti, riguardo ai valori di alcuni componenti:
Inoltre durante la fase di montaggio sono emersi:
- I diodi 1N4001 (D8-D12) si possono sostituire con gli 1N4007 (cambia solo il voltaggio di breakdown)
- I condensatori Interstage (C3-C103) sono da 220nF sul progetto, ma si possono sostituire con quelli da 470nF senza nessun problema.
Inoltre durante la fase di montaggio sono emersi:
- un problema di spazio: i connettori a vite 15VAC che ho acquistato non vanno bene: troppo grandi. Adattati ma da sostituire in futuro.
- un problema di piedinatura sui condensatori Interstage (C3-C103), che sulla basetta hanno la spaziatura dei 220nF. Avendoli sostituiti con i 470nF, la spaziatura reale è più grande. Per risolvere il problema ho praticato un foro aggiuntivo in corrispondenza del piedino di ciascuno dei due condensatori, poi ho piegato il piedino verso la piazzola vicina sul lato inferiore della basetta: si sovrappone perfettamente e raggiunge il contatto, saldatura ben riuscita.
Sottolineo che:
- il rotary switch del Phase è BBM (break-before-make).
- tutti gli altri sono MBB (make-before-break)
MONTAGGIO
Nota: il 78S12 ha lo stesso potenziale della terra. L'isolamento non serve ad evitare un corto, ma soltanto a garantire che il punto di collegamento con la GND sia unico.
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PRIMA ACCENSIONE
Nessun problema! Nessuna nuvoletta grigia e maleodorante. Ed è già qualcosa.
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DEBUG
Ci sono volte in cui il progetto riesce al primo tentativo e l'unità funziona correttamente non appena terminata. Non è questo il caso.
PRIMA ACCENSIONE (senza valvole)
La prima accensione, effettuata senza valvole per motivi di sicurezza, ha avuto successo e ho misurato la tensione ai condensatori esterni. Nessuna 'nuvoletta nera', quindi tutto come da programma. Dopo circa un minuto (misurazione della tensione con il multimetro digitale) i condensatori erano scarichi. I relè di scelta input si rilassano dopo c.a. 2 secondi.
SECONDA ACCENSIONE (con valvole)
Inserite le valvole e provato ad accendere nuovamente. Tutto ok, le valvole funzionano. Non ci sono tensioni anomale ai capi delle uscite ed entrate XLR.
PRIMA PROVA AUDIO (negativa)
Buzz, hum, ronzio elevato e comportamenti strani a seconda delle regolazioni Gain/Volume. Il suono passa ma l'unità è inutilizzabile come preampli. Collegato la chitarra sull'ingresso anteriore e il suono si sente. Purtroppo il ronzio copre tutto. Viste le premesse, non ho provato microfoni a condensatore nè dinamici per non rischiare di bruciarli.
PRIMA ACCENSIONE (senza valvole)
La prima accensione, effettuata senza valvole per motivi di sicurezza, ha avuto successo e ho misurato la tensione ai condensatori esterni. Nessuna 'nuvoletta nera', quindi tutto come da programma. Dopo circa un minuto (misurazione della tensione con il multimetro digitale) i condensatori erano scarichi. I relè di scelta input si rilassano dopo c.a. 2 secondi.
SECONDA ACCENSIONE (con valvole)
Inserite le valvole e provato ad accendere nuovamente. Tutto ok, le valvole funzionano. Non ci sono tensioni anomale ai capi delle uscite ed entrate XLR.
PRIMA PROVA AUDIO (negativa)
Buzz, hum, ronzio elevato e comportamenti strani a seconda delle regolazioni Gain/Volume. Il suono passa ma l'unità è inutilizzabile come preampli. Collegato la chitarra sull'ingresso anteriore e il suono si sente. Purtroppo il ronzio copre tutto. Viste le premesse, non ho provato microfoni a condensatore nè dinamici per non rischiare di bruciarli.
Prova 01: scollegato GND dalla presa di alimentazione. La componente fissa dei 50Hz è quasi scomparsa. Stesso problema avuto con il GSSL. Pare che la mia attrezzatura non debba essere collegata a terra.
Prova 02: scollegata GND da punto connettori condensatori esterni e saldata all'input XLR (input 1). Nessun miglioramento. Il rumore elevato persiste. Più che un rumore di massa ora, tolta la componente continua, sembra un rumore grigio, simile a quello che può generare una saldatura difettosa (fredda) o un cavo difettoso.
Prova 03: scollegate tutte le GND dalla star ground. Stesso problema.
Prova 04: smontata la PCB e spazzolato con utensile a setole d'acciaio per togliere eventuali ponti, peli, contatti indesiderati. In sostanza: pulite le tracce e rimontato. Eseguito lo stesso procedimento sulle PCB di controllo. Il problema persiste. Il rumore che emette è direttamente proporzionale al gain e al volume. All'ultimo step di gain diventa quasi silenzioso ma comincia ad oscillare con frequenza (alta) che varia al variare del volume. A gain e volume bassi è un semplice rumore grigio/rosa instabile, come generato da un contatto difettoso. Sospetto più problemi contemporanei.
Prova 02: scollegata GND da punto connettori condensatori esterni e saldata all'input XLR (input 1). Nessun miglioramento. Il rumore elevato persiste. Più che un rumore di massa ora, tolta la componente continua, sembra un rumore grigio, simile a quello che può generare una saldatura difettosa (fredda) o un cavo difettoso.
Prova 03: scollegate tutte le GND dalla star ground. Stesso problema.
Prova 04: smontata la PCB e spazzolato con utensile a setole d'acciaio per togliere eventuali ponti, peli, contatti indesiderati. In sostanza: pulite le tracce e rimontato. Eseguito lo stesso procedimento sulle PCB di controllo. Il problema persiste. Il rumore che emette è direttamente proporzionale al gain e al volume. All'ultimo step di gain diventa quasi silenzioso ma comincia ad oscillare con frequenza (alta) che varia al variare del volume. A gain e volume bassi è un semplice rumore grigio/rosa instabile, come generato da un contatto difettoso. Sospetto più problemi contemporanei.
Prova 05: smontata la PCB nuovamente e pulita punto per punto con una punta metallica, poi spazzolato con setole di ferro e rimontata. All'inizio molto rumore, poi spento-riacceso, mosso qualcosa e alla fine solo buzz di fondo (problema di oscillazione). Microfono e Chitarra funzionano bene (ad esclusione di quel rumore di fondo). Quindi ancora una volta sospetto un problema di contatti/pulizia delle tracce. Forse bisogna pulire meglio le PCB del pannello ed eliminare qualunque tipo di tensione meccanica residua allargando i fori dei controlli sul pannello frontale del rack (sono stati leggermente forzati all'entrata perchè non perfettamente in centro).
SOLUZIONE: dopo innumerevoli prove e sostituzioni ho individuato il problema nelle valvole. Una è sicuramente difettosa. E' davvero strano essendo state acquistate esclusivamente per questo progetto, dunque nuove. Stavo cercando di risovere un problema di wiring per gli instrument jacks e, dovendo liberare la motherboard, ho rimosso cavi e valvole. Nel rimontaggio non ho seguito l'ordine originale in quanto le valvole sono tutte ECC82. All'improvviso il rumore è scomparso. Ho provato a scambiare nuovamente alcune valvole di posizione: rumore. Questo penso sia il problema più improbabile che mi sia mai capitato. Ad ogni modo l'unità ora è pulita e silenziosa.
SCHERMATURA 220V: se dovessi ricostruire l'unità terrei l'interruttore 220V sul lato destro, lontano dalle parti sensibili (es. scheda controlli frontale, trasformatori, ecc.). La 220V produce un ronzio 50Hz di fondo chiaramente udibile sul canale 2 (quello di destra vicino cui passano i fili dell'alimentazione). Per mitigare il problema ho ridotto a 2 i fili (interruttore unipolare), li ho intrecciati in modo molto stretto (twisted) in modo da omogeneizzare i campi e ho installato una schermatura di alluminio davanti alla scheda controlli n.2. Tutto molto più silenzioso.
SCHERMATURA 220V: se dovessi ricostruire l'unità terrei l'interruttore 220V sul lato destro, lontano dalle parti sensibili (es. scheda controlli frontale, trasformatori, ecc.). La 220V produce un ronzio 50Hz di fondo chiaramente udibile sul canale 2 (quello di destra vicino cui passano i fili dell'alimentazione). Per mitigare il problema ho ridotto a 2 i fili (interruttore unipolare), li ho intrecciati in modo molto stretto (twisted) in modo da omogeneizzare i campi e ho installato una schermatura di alluminio davanti alla scheda controlli n.2. Tutto molto più silenzioso.
DOWNLOADS
G9 pcb layouts PDF per l'incisione delle PCB e loro layouts
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RIFERIMENTI |