Blog di Mauro Munzi

il crossover elettronico Behringer DCX2496 in realtà non si limita a fornire 6 uscite configurabili a piacere dal punto di vista delle frequenze di incrocio, pendenza e tipo di filtro (fino a 48dB per ottava) ma fornisce anche un sistema di gestione dei diffusori molto completo.

Grazie ad un DSP Sharc della Analog Devices è in grado di fornire anche:

Inoltre l’ingresso 1 è configurabile come ingresso digitale (AES/EBU), in grado di accettare segnali con frequenza di campionamento tra 32KHz e 96Khz con e “Word Lenght” di 16, 20 e 24 Bit.

Ha un buon rapporto qualità prezzo in relazione al suo target d’uso professionale, ma proprio per questo, interfacciandolo con apparecchiature “consumer”, ho incontrato un problema fastidioso che disturba(va) non poco l’ascolto ai livelli più bassi: sto parlando di un rumore di fondo molto evidente, almeno nella mia configurazione dove pilota 3 finali collegati a diffusori molto efficienti, composti da:

• unita bassi con woofer Ciare HW380 ( 98dB/1W)
• satellite composto dal Woofer Ciare PW322 (100dB/W) e da un driver a compressione + tromba, sempre Ciare, per non meno di 100dB/W

Il DCX era inizialmente collegato tramite gli ingressi analogici ad un mixer sempre Behringer, che riceveva a sua volta le uscite di una Sound Blaster collegata al PC o direttamente le uscite analogiche di un lettore CD; il rumore di fondo molto invadente mi stava portando ad un suo accantonamento e ad usarlo praticamente in occasione di qualche “uscita”, dove a causa dell’alto livello riprodotto il rumore di fondo praticamente sparisce 🙂

Mi stava sfuggendo però una cosa: nel settore Pro il livello nominale è +4dBu corrispondente a 1.22V mentre il livello nominale delle apparecchiature consumer è –10dBV corrispondente a 0.316V. Nel dominio digitale il livello corrispondente a 0dBFS (FS = Full Scale) corrisponde a +22dBu (9.75V RMS) per il mondo Pro e a circa +5dBv (1.77V RMS) nelle elettroniche consumer, sia per l’ingresso che per l’uscita. Cerchiamo ora di capire il perchè dei 1.77V RMS.

I convertitori DA (e AD) lavorano con una tensione 5V per quanto riguarda la parte analogica, riferiti a 2.5V: poi normalmente hanno ingressi e uscite bilanciate, riferite ai 2.5V, quindi in opposizione di fase, che con le cadute interne diventano +/-2.4Vpp (picco picco) . Queste due tensioni bilanciate finiscono normalmente in un operazionale in configurazione differenziale con guadagno unitario,usato come filtro sulle uscite del DAC: il risultato è la loro semplice somma per un totale di 4.8Vpp corrispondenti ai nostri 1.77V RMS. Quindi trattandosi di un guadagno unitario il solo rumore presente è quello intrinseco del componente utilizzato sull’uscita e del DAC stesso.

Nel caso del DCX, dovendo fornire 9.75V RMS (27.6Vpp) lo stadio di uscita dei DAC è configurato per un guadagno consistente, 5.5 volte pari a circa 15dB, quasi 12 volte in termine di “percezione”: in sostanza è come se lavorasse come un preamplificatore (anche perchè è l’ultimo “pezzo” prima degli ampli) con la manopola del volume quasi completamente ruotata in senso orario, quindi senza usarla per regolare il volume ma modulando il segnale in ingresso.il risultato è appunto quello di ottenere un rumore di fondo costante con il volume che non permette di “liberare” tutta la dinamica a disposizione, per cui il rapporto Segnale/Rumore (S/N ratio) varia con il livello invece che rimanere praticamente costante.

A questo punto ho pensato che se fossi riuscito ad inserire un potenziometro dopo l’operazionale che si trova all’uscita del DAC e possibilmente prima di un altro stadio avrei 3 risultati di non poco conto:

• eliminato il fastidioso rumore di fondo, migliorando in modo molto consistente il rapporto segnale rumore e la dinamica anche a bassi livelli di ascolto
• sfruttato in pieno tutta la dinamica dei DAC a patto di “presentarmi” all’ ingresso del DCX con un segnale prossimo ai 0dBFS, sia in analogico che in digitale (in un altro post vediamo come ho risolto questo punto).
• tolto do mezzo il mixer … che per natura non si addice ad un ascolto di qualità elevata

Ho iniziato a cercare nella rete con lo scopo di recuperare lo schema elettrico del DCX e alla fine mi sono iscritto a questo gruppo http://tech.groups.yahoo.com/group/DCX2496/, un forum tecnico dedicato all’uso “Home” dello stesso, sul quale è possibile consultare anche lo schema.

Prendendo come riferimento l’uscita del primo canale si nota subito la presenza del condensatore da 47uf che interfaccia il primo stadio di IC1 (l’uscita del DAC) con il secondo stadio che funziona da buffer con un po’ di guadagno, prima di incontrare il secondo integrato che opera come bilanciatore del segnale.

Un condensatore elettrolitico in serie al segnale, per di più di dubbia qualità o quantomeno sconosciuto,  XUNDA, come tutti gli altri all’interno del DCX; un ottimo candidato all’eliminazione per fare posto al potenziometro. Rimane solo da verificare se la sua rimozione può comportare elevati livelli di tensione continua presente sulle uscite, anche se la simulazione aveva già dato delle conferme: operazione effettuata preventivamente cortocircuitando il condensatore con un pezzo di terminale di una resistenza. Risultato –> praticamente nulla è cambiato sulle uscite per quanto riguarda la tensione continua presente.

Ho tolto quindi i 6 elettrolitici e saldato al loro posto dei fili che vanno ai terminali di un potenziometro a 6 canali che momentaneamente ho posizionato sul lato sinistro del crossover. L’immagine di seguito evidenzia il dettaglio dell’operazione

Nella foto il filo bianco preleva il segnale dall’uscit della sezione A di IC1, lo porta al potenziometro e ritorna sulla scheda tramite il filo verde: si vedono anche i 3 piedini rimasti liberi dalla rimozione del transistor di muting e … I piedini di IC1 che mostrano saldature che non sono più quelle originali 🙂

In aggiunta al potenziometro ho effettuato un’altra operazione, il cui risultato dovrebbe essere forse un  minimo ( nel senso che potrebbe essere  maggiore ma non inesistente) guadagno sulla qualità del suono riprodotto: ho rimosso il transistor T1, e gli altri 5 nello stesso punto, usato all’accensione per effettuare il “MUTE” analogico delle uscite, onde evitare il classico bump: l’intervento non compromette assolutamente il funzionamento dei tasti sul pannello frontale, che effettuano l’operazione di silenziamento nel dominio digitale. All’accensione del crossover il transistor viene polarizzato tramite la resistenza da 10K ed entra in conduzione, collegando a massa  il punto di giunzione delle due resistenze da 499Ohm ed azzittendo le uscite: dopo alcuni secondi il processore SHARC toglie tensione e il transistor passa in interdizione, presentando in teoria un’impedenza verso massa altissima e lasciando quindi fluire il segnale alle uscite. In teoria, perché in realtà oltre alla resistenza molto elevata le due giunzioni Collettore ed Emettitore del transistor costituiscono due diodi in serie e collegati ancora a massa, con il risultato che anche se “spento” il transistor in questa condizione rappresenta un carico complesso collegato sia all’uscita di IC1A che all’ingresso di IC1B: inoltre il tutto è ulteriormente aggravato dal fatto che ogni giunzione presenta una sua capacità, che contribuisce a rendere ancora più difficile il carico collegato. Alla fine un veloce collegamento in loopback analogico del DCX con una Sound Blaster Live 24 ha confermato che almeno un minimo guadagno sulla distorsione e sul rapporto Segnale/Rumore lo si ottiene, considerando anche il fatto che il livello di uscita della SB è di circa 0.7V RMS e che come tale, per quanto visto sopra, non permette di sfruttare al massimo le dinamica a disposizione, altrimenti il risultato sarebbe stato ancora più evidente.

Questa soluzione di muting non è per niente elegante, ma non si critichi BEHRINGER per la scelta effettuata perché questo approccio è molto diffuso nel mondo delle apparecchiature HI-FI di livello consumer ed utilizzato anche da marchi che creano prodotti di fascia alta…

Quindi partendo dall’idea del potenziometro un effetto collaterale benefico è stato automaticamente ottenuto dall’eliminazione  del  condensatore di accoppiamento tra le due sezioni di IC1, mentre il transistor di muting è stato eliminato dopo una pausa riflessiva sullo schema elettrico e sui sui possibili effetti collaterali.

Dal momento che come si dice in gergo “l’appetito viene mangiando…” ho proseguito l’analisi dello schema elettrico e da li sono nate altre idee di modifiche, alcune già effettuate e altre da completare:

• Sostituzione di tutti i condensatori dell’ alimentatore, degli elettrolitici sulla scheda DSP che contiene ulteriori pezzi dell’alimentatore e altro ancora
• Sostituzione degli operazionali sulle uscite dei DAC, e quelli dello stadio di ingresso se si usa anche l’entrata analogica
• Sostituzione dello stadio d’uscita bilanciato con uno più “performante”

A questo punto, completate tutte le modifiche, non mi rimane che portare il crossover a casa del mio amico Paolo per una review approfondita 🙂

Aggiornamento del 02/01/2013

Come anticipato in precedenza ecco alcuni aggiornamenti sulle modifiche effettuate.

Per prima cosa ho sostituito tutti i condensatori sull’alimentatore switching e gran parte di quelli presenti sulla scheda DSP, ed i risultati sono descritti in questo articolo. Ho utilizzato dei Panasonic della serie FM a bassissima impedenza e degli OS-CON per quelli nelle dirette vicinanze dei DAC, ADC e del CS8420. Già questa modifica, dal costo di alcune decine di € (da RS Components che notoriamente non è molto economico ma è a qualche Km dal mio ufficio) ha contribuito a ridurre in modo consistente il rumore di fondo.

Ho poi sostituito gli operazionali a valle dei 3 DAC (quindi 6 in tutto) con degli LME49860 della National, assorbita di recente dalla TI; si possono usare anche altri modelli tipo LM4562, che leggendo sui vari forum sembra avere un suono fin troppo dettagliato, LME49720, oppure altri modelli e altre marche con piedinatura compatibile.

Ho sotituito i due condensatori tra lo stadio di ingresso e quello prima del buffer a monte del bilanciatore all’ingresso dell’ADC  con uno elettrolitico non polarizzato di qualità, di quelli usati nei crossover passivi; lo spazio a disposizione in quella zona è poco, quindi un condensatore in poliestere non ci sta, cosa che invece si può fare nel convertitore AD/DA SRC2496 dove ho messo dei poliestere della Audison.

Per un uso Hi-Fi Home si può aumentare la sensibilità di ingresso di 6dB e ridurre il guadagno di quella in uscita dello stesso valore, arrivando così a circa 2,3V RMS sia in ingresso che in uscita (4,6V RMS circa l’originale), che sono valori tipici per l’impiego Home; per fare questa operazione occorre saldare in parallelo alle resistenze che determinano i guadagni dei due stadi delle resistenze di valore opportuno, operazione per la quale ho usato un simulatore (LTSpice)