Blackcube

Blackcube: 18 W, LM3875 based Stereo Audio Amplifier

Si tratta di un amplificatore audio stereofonico sul tipo dei "gainclone", ossia basato su uno degli amplificatori operazionali di potenza prodotti da National Semiconductor, in particolare il LM3875.

Genesi e Requisiti

L'idea nasce dal voler confrontare personalmente le prestazioni ottenibili dagli amplificatori in classe T, in particolare l'o-10, con quelle, supposte di grande rilievo, ottenibili dai cosiddetti gainclone, ossia amplificatori audio basati sugli amplificatori operazionali di potenza prodotti da National (LM3875, etc.) il cui primo esempio di successo commerciale in ambito "hi-end" è attribuibile al Gaincard della 47Lab. Trattandosi di un esperimento, l'obiettivo è stato quello di spendere il minimo possibile, recuperando ove possibile (ossia dove non si ha impatto sulle prestazioni) la maggior parte dei componenti (e qui aiuta molto il fatto di lavorare in un laboratorio di elettronica ...).
Le altre caratteristiche di rilievo:

utilizzo di tool di progettazione SW free (o ancora meglio Open Source)
potenza nominale disponibile non inferiore a 10 W su 8 Ohm
risposta in frequenza (-0.5 dB): 20 - 20000 Hz
Total Harmonic Distortion (T.H.D.) inferiore allo 0.1% a tutte le frequenze e alla potenza nominale

Sviluppo del progetto

La progettazione si è basata su uno degli innumerevoli schemi disponibili su internet, in sostanza si tratta dello schema applicativo proposto da National Semiconductor così come semplificato dalla 47 Lab (ad es. vedi questo link ).

La semplicità dello schema elettrico e l'assenza di reali criticità nel layout ha fatto propendere per una realizzazione senza circuito stampato, utilizzando una basetta millefori per il sostegno dei componenti elettronici.
Nell'ottica della minima spesa, dal cassetto degli scarti di laboratorio sono stati recuperati:

n.2 trasformatori toroidali 220-15V, 50VA, più che sufficienti per cavare circa 20W dal LM3875
n.2 ponti di diodi
n.2 condensatori elettrolitici 6800uF, 35V
n.2 contenitori dissipanti estrusi di Alluminio
n.4 condensatori 2.2uF polipropilene (avanzi o-10 ...)
materiale vario per cablaggio (interruttore, portafusibile, LED, manopolona volume, etc.)

E' stato pertanto sufficiente acquistare i due LM3875, quattro elettrolitici di buona qualità per il filtraggio delle alimentazioni e un potenziometro ALPS blu, per un totale di 32 Euro.

Un minimo di cura nel layout è stata comunque seguita per:

evitare possibili autoscillazioni dell'integrato
evitare possibili accoppiamenti della frequenza di rete.
ridurre al minimo le dimensioni totali, per riuscire ad utilizzare il contenitore reperito
ridurre al minimo i cablaggi e la lunghezza dei collegamenti;

Si è optato inizialmente per NON stabilizzare la tensione di alimentazione, contando sul buon rapporto di reiezione del chip alle basse frequenze e su una bassa ESR dei condensatori di filtro prossimi al chip stesso per le alte frequenze.

Dopo la costruzione l'amplificatore è stato infine ribattezzato "Blackcube" (penso che le foto sotto siano abbastanza esplicite per giustificare questa mancanza di fantasia ...).

Alcuni dettagli tecnici:

l'amplificatore utilizza l'operazionale di potenza LM3875 National Semiconductor (versione non isolata);
il fattore di guadagno impostato (32 volte) rende superfluo l'utilizzo di un preamplificatore per segnali a livello "line" (CD, etc.);
l'alimentazione consente l'erogazione di circa 20W su 8 Ohm con distorsione trascurabile;
l'alimentazione da rete impiega due comuni trasformatori toroidali da 50 VA con singolo secondario a 15 V, seguito da due ponti raddrizzatori per ricavare una tensione duale di alimentazione di +/-20 V;
il controllo di volume è ottenuto con un classico potenziometro ALPS blu (serie RK27) doppio;
il particolare contenitore doppio utilizzato consente un montaggio "distanziato" dell'unità di alimentazione così come il montaggio affiancato sia in verticale (da cui il "cube") sia in orizzontale.

Galleria Fotografica

Blackcube: in montaggio (lato componenti)

Blackcube: in montaggio (lato saldature)

Blackcube: assiemaggio nel contenitore

Blackcube: unità di alimentazione

Blackcube: assieme unità

Blackcube: vista anteriore (vers. verticale)

Blackcube: vista posteriore (vers. verticale)

Blackcube: vista anteriore (vers. orizzontale)

Blackcube: vista posteriore (vers. orizzontale)

Verifica delle Prestazioni

Da pubblicare "in bella" le misure "a banco"

Riepilogando i valori effettivi misurati risultano essere:

risposta in frequenza: TBD
T.H.D.: TBD

Impressioni di Ascolto

Il Blackcube ha effettuato alcune attente (?!?) sessioni di ascolto comparative con l'o-10, con la stessa sorgente (lettore CD Denon DCD-615) e con due differenti tipi di diffusori: Cizek Model 3 (2 vie in sospensione pneumatica) e le H-206 (monovia Bass-Reflex con driver Fostex FE206). Sono entrambi diffusori che presentano un carico molto semplice all'amplificatore: le H-206 non hanno crossover, quello delle Cizek era pubblicizzato all'epoca (1980) per simulare alla perfezione un carico resistivo ...
Certamente si tratta di un test molto limitato, d'altra parte questo è ciò che ho a disposizione e soprattutto sono i diffusori che ascolto di norma...
Pur con i limiti del caso, alcune differenze risultano evidenti anche al mio modesto orecchio (sicuramente oltre i 16kHz non percepisce molto...!) con entrambi i tipi di diffusori. In dettaglio il Blackcube riesce a dare una leggera maggior profondità ai bassi, ma perde molto in chiarezza e trasparenza alle frequenze medio-alte, che risultano molto più "godibili" con l'o-10 (forse una conferma che la retroazione aiuta in basso ma danneggia in alto su carichi reali ?). In definitiva direi una chiara vittoria per la classe T ! e una conferma che i soldi per l'o-10 sono stati spesi bene ...

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Per informazioni contattare:

ing. Francesco Campedelli
via Orsoni, 19 - San Lazzaro di Savena (BO)
posta elettronica: f.campedelli_at_tiscali.it (sostituire _at_ con la @)

Ultimo aggiornamento: 28/04/2006