Il Sonic Frontiers SFCD-1 è un prestigioso lettore CD valvolare Hi-End prodotto in Canada nella seconda metà degli anni ’90, un apparecchio che rappresenta uno degli esempi più interessanti dell’integrazione tra tecnologia digitale e circuitazione analogica a valvole termoioniche.

Presentato nel 1996, il Sonic Frontiers SFCD-1 veniva proposto a un prezzo di listino di circa 3.495 dollari, collocandosi nella fascia alta del mercato audiofilo dell’epoca. La sua architettura impiega una meccanica di lettura Philips CDM 12.4, un convertitore digitale-analogico UltraAnalog D20400A a 20 bit e un decoder HDCD Pacific Microsonics PMD100, una combinazione particolarmente raffinata per quegli anni.

La sezione analogica di uscita è affidata a due valvole 6922/E88CC, una per canale, che lavorano in una configurazione bilanciata. Sul pannello posteriore sono infatti disponibili sia le tradizionali uscite RCA sbilanciate sia le connessioni XLR bilanciate.

Un’altra caratteristica distintiva di questo lettore è la notevole cura dedicata all’alimentazione: ben tre trasformatori indipendenti e dodici stadi di regolazione delle tensioni, una soluzione progettuale pensata per limitare le interferenze reciproche tra la sezione digitale, la meccanica di lettura e i delicati circuiti analogici. A distanza di trent’anni dalla sua commercializzazione, il Sonic Frontiers SFCD-1 rimane un apparecchio interessante e meritevole di essere mantenuto in funzione. Come spesso accade con le elettroniche di questa età, tuttavia, alcuni componenti possono guastarsi e la difficoltà nel reperire ricambi originali può rendere necessaria la realizzazione di soluzioni su misura.

Il guasto: lettore completamente spento e fusibile che salta

Mi è stato portato in laboratorio un Sonic Frontiers SFCD-1 completamente fuori servizio. L’apparecchio non si accendeva più e, tentando di alimentarlo, provocava l’immediata interruzione del fusibile di protezione.

Un comportamento di questo tipo indica la presenza di un assorbimento anomalo particolarmente elevato, generalmente riconducibile a un cortocircuito nel circuito di alimentazione. Una volta aperto l’apparecchio, ho iniziato a esaminare la sezione di alimentazione per individuare l’origine del problema.

All’interno del lettore sono presenti tre trasformatori. Due di questi, incapsulati, forniscono le basse tensioni utilizzate dall’elettronica digitale, dai circuiti di controllo e dalle altre sezioni a stato solido. Il terzo è un trasformatore toroidale dedicato alle alimentazioni della sezione analogica, comprese le tensioni necessarie al funzionamento dello stadio valvolare.

Le verifiche hanno permesso di individuare il responsabile del guasto proprio in quest’ultimo componente: il trasformatore toroidale originale presentava un cortocircuito netto sull’avvolgimento primario. Il trasformatore era quindi irrimediabilmente guasto e doveva essere sostituito.

Il problema del ricambio: un trasformatore toroidale fuori standard

La sostituzione di un trasformatore di alimentazione costruito appositamente per un apparecchio Hi-End non è sempre un’operazione semplice. Nel caso del Sonic Frontiers SFCD-1, il trasformatore originale è un modello toroidale di piccole dimensioni, realizzato con caratteristiche elettriche specifiche per i circuiti che deve alimentare.

Far costruire un solo esemplare su misura da un’azienda specializzata nell’avvolgimento di trasformatori toroidali comporta generalmente costi piuttosto elevati. Inoltre, non tutte le aziende dispongono delle attrezzature necessarie per avvolgere nuclei toroidali così piccoli.

Considerando queste difficoltà, ho deciso di percorrere una strada differente: progettare e costruire un trasformatore sostitutivo utilizzando un tradizionale nucleo a lamierini EI. L’obiettivo non era replicare la forma del componente originale, ma realizzare un trasformatore elettricamente compatibile, capace di fornire le tensioni e le prestazioni necessarie al corretto funzionamento dell’apparecchio.

Realizzazione del nuovo trasformatore SB-LAB

Ho quindi realizzato un nuovo trasformatore di alimentazione con avvolgimenti dimensionati per le esigenze del Sonic Frontiers SFCD-1, impiegando un pacco di lamierini magnetici di tipo EI al posto del nucleo toroidale originale.

Questa soluzione permette di ottenere un componente costruibile con le normali attrezzature di avvolgimento del mio laboratorio, senza dover ricorrere alla produzione industriale di un toroidale personalizzato in esemplare unico. Naturalmente, il nuovo trasformatore presenta una forma e un sistema di fissaggio differenti rispetto a quello montato in origine dal costruttore.

Per risolvere il problema dell’installazione meccanica, ho realizzato una piastrina di supporto in vetroresina, opportunamente adattata per consentire il fissaggio del nuovo trasformatore all’interno del telaio del lettore. In questo modo è stato possibile alloggiare il componente sostitutivo in maniera stabile e ordinata, pur mantenendo una costruzione meccanica diversa da quella originale.

Il risultato è un ricambio che non pretende di essere esteticamente identico al toroidale Sonic Frontiers, ma che ne svolge correttamente la funzione elettrica.

Il Sonic Frontiers SFCD-1 torna a funzionare

Una volta installato il nuovo trasformatore e ripristinati i collegamenti di alimentazione, il lettore CD ha finalmente ripreso a funzionare. Il problema del fusibile che saltava è stato risolto e l’apparecchio è tornato perfettamente operativo, con la sua sezione digitale e lo stadio analogico a valvole nuovamente funzionanti.

Questa riparazione dimostra come, anche nel caso di elettroniche Hi-End con componenti originali difficili da reperire, sia possibile intervenire in maniera efficace senza dover necessariamente riprodurre ogni particolare costruttivo del pezzo guasto.

Nel caso specifico, la sostituzione del trasformatore toroidale originale con un modello a lamierini EI ha consentito di recuperare completamente il Sonic Frontiers SFCD-1, evitando i costi e le difficoltà legati alla realizzazione di un toroidale custom.

Trasformatore di ricambio Sonic Frontiers SFCD-1 – Codice SB-LAB 26S133

Il trasformatore realizzato per questa riparazione è disponibile anche come ricambio sfuso, per chi possiede un Sonic Frontiers SFCD-1 con il trasformatore di alimentazione della sezione valvolare guasto. Il componente può essere ordinato presso SB-LAB facendo riferimento al seguente codice: 26S133 – Trasformatore di alimentazione sostitutivo per Sonic Frontiers SFCD-1.

Si tratta di un trasformatore elettricamente compatibile con l’originale, ma costruito su nucleo a lamierini EI. Poiché le dimensioni e il fissaggio sono differenti da quelli del componente toroidale di fabbrica, la sua installazione richiede un opportuno adattamento meccanico. Una soluzione per riportare in vita un lettore CD valvolare di pregio, senza dover rinunciare a un apparecchio ancora perfettamente valido soltanto a causa di un trasformatore di alimentazione guasto.

Mi è capitato nuovamente sul banco un amplificatore Audio Space, marchio del quale avevo già avuto occasione di riparare altri apparecchi, in particolare alcuni modelli equipaggiati con valvole EL34. Questa volta si tratta di un Audio Space Reference 3.1, un integrato valvolare piuttosto imponente, sia per dimensioni che per peso, che utilizza quattro 300B in configurazione push-pull.

Il Reference 3.1 veniva dichiarato dal costruttore per 21 watt per canale in classe A (in realtà è un classe AB). La dotazione di valvole comprende quattro 300B finali, due 6SN7 (o 6N8P) come driver e quattro 12AX7/ECC83, due delle quali sono impiegate nello stadio phono MM. Sono presenti inoltre un ingresso Direct, che permette di escludere selettore degli ingressi e controllo di volume (che però di fatto è un attenuatore passivo), e la possibilità di scegliere fra due differenti livelli di controreazione negativa.

È quindi un apparecchio interessante e anche abbastanza ambizioso sulla carta. Purtroppo, come vedremo, durante la riparazione sono emerse alcune scelte progettuali decisamente meno raffinate di quanto l’aspetto esterno possa far pensare.

I problemi dell’amplificatore

L’apparecchio mi è stato consegnato principalmente per due difetti. Il primo riguardava la regolazione del bias delle quattro 300B. Su una valvola in particolare la corrente risultava instabile e difficile da regolare, mentre più in generale risultava complicato raggiungere i 50 mA indicati dal costruttore. Il secondo problema era ancora più fastidioso durante l’ascolto: i due canali avevano livelli differenti. Uno dei due suonava costantemente un po’ più piano dell’altro, abbastanza da rendere chiaramente percepibile lo spostamento dell’immagine stereo.

Come prima cosa ho quindi provato tutte le valvole che mi erano state consegnate insieme all’amplificatore, misurandole e selezionando gli esemplari migliori. In questo modo ho potuto escludere fin dall’inizio che lo sbilanciamento fra i canali dipendesse semplicemente da una cattiva selezione delle valvole. A questo punto è iniziata la ricerca dei problemi all’interno dell’apparecchio.

Bias instabile

Il difetto più evidente era l’instabilità della lettura della corrente di una delle 300B. Il Reference 3.1 dispone di uno strumento sul pannello frontale che, tramite un commutatore, permette di controllare la corrente delle quattro valvole finali e procedere alla regolazione individuale del bias. In questo caso il problema non era particolarmente misterioso: erano presenti falsi contatti dovuti all’ossidazione e allo sporco sia negli zoccoli delle valvole sia nel commutatore utilizzato per selezionare la 300B da visualizzare sullo strumento.

Ho quindi pulito accuratamente tutti gli zoccoli e i commutatori dell’apparecchio. Dopo questa operazione le letture sono tornate stabili e il problema specifico della corrente che sembrava cambiare continuamente è scomparso. Rimaneva però un’altra questione.

Perché alcune 300B non arrivano a 50 mA?

Secondo le indicazioni del costruttore il bias dovrebbe essere regolato a circa 50 mA per ciascuna 300B. Durante le prove mi sono però accorto che con diverse valvole perfettamente efficienti non era possibile raggiungere questo valore: il trimmer arrivava semplicemente a fine corsa prima di ottenere la corrente richiesta. Il fenomeno diventa ancora più evidente quando la tensione di rete è leggermente inferiore ai 230 volt nominali.

Dopo aver verificato il circuito è risultato evidente che non si trattava di un problema delle valvole ma, a mio giudizio, di un dimensionamento poco felice del circuito che genera e regola la tensione negativa di griglia delle finali. Il campo di regolazione disponibile è semplicemente troppo limitato. Non ho ritenuto sensato modificare l’amplificatore solamente per obbligarlo a raggiungere i 50 mA indicati dal costruttore. In una situazione di questo tipo preferisco tranquillamente regolare le quattro valvole a una corrente leggermente inferiore, per esempio 40 mA, purché le correnti siano correttamente bilanciate.

Bisogna inoltre considerare che in questo apparecchio il punto di lavoro risente parecchio delle variazioni della tensione di rete. Pretendere che i 50 mA rimangano inchiodati allo stesso valore indipendentemente dal fatto che dalla presa arrivino 220, 225, 230 o 235 volt non ha molto senso.

Il problema più interessante: i due canali sbilanciati

Risolto il problema del bias, rimaneva quello per cui un canale continuava a suonare leggermente più forte dell’altro. Qui la ricerca del guasto è stata decisamente più lunga. Ho controllato le resistenze interessate dal percorso del segnale e i valori erano sostanzialmente corretti. Ho scambiato e selezionato le valvole, senza che il difetto seguisse queste ultime. Ho inoltre verificato il livello del segnale nei vari punti del circuito, arrivando progressivamente alla conclusione che il problema non fosse nello stadio di amplificazione.

Alla fine il responsabile dello sbilanciamento si è rivelato essere qualcosa di molto più difficile da correggere: i due trasformatori di uscita non hanno esattamente lo stesso rapporto di trasformazione. La differenza è piccola, ma sufficiente perché a parità di segnale applicato ai due finali si ottengano due tensioni leggermente differenti alle uscite per gli altoparlanti. In parole semplici è come se uno dei due trasformatori avesse qualche spira in più o in meno sul secondario rispetto all’altro. In un amplificatore di questo livello sarebbe auspicabile che i due trasformatori di uscita fossero accoppiati con maggiore precisione.

Correggere lo sbilanciamento con la controreazione

A questo punto le possibilità erano sostanzialmente due: convivere con il difetto oppure trovare un sistema per compensarlo senza stravolgere l’amplificatore. Fortunatamente il Reference 3.1 utilizza la controreazione negativa globale, e proprio la rete di NFB mi ha fornito un modo semplice e poco invasivo per risolvere il problema.

Ho modificato leggermente la rete di controreazione inserendo la possibilità di effettuare una regolazione fine tramite trimmer. In questo modo è possibile tarare a banco il guadagno dei 2 canali e compensare esattamente la piccola differenza introdotta dai trasformatori di uscita.

La regolazione viene eseguita applicando lo stesso segnale ai due canali e misurandone contemporaneamente l’uscita su carico resistivo. Una volta effettuata la taratura, i due canali raggiungono finalmente lo stesso livello. Non è una modifica fatta per cambiare il carattere sonoro dell’amplificatore o aumentarne le prestazioni: serve semplicemente a compensare una tolleranza costruttiva che, a mio parere, avrebbe dovuto essere risolta in origine con una migliore selezione della coppia di trasformatori.

Misure strumentali

Terminata la riparazione ho eseguito le consuete misure a banco. La potenza massima che ho rilevato è di circa 20 watt per canale, quindi molto vicina ai 21 watt dichiarati dal costruttore. Bisogna però distinguere fra la potenza massima raggiungibile e quella realmente utilizzabile mantenendo il segnale ancora pulito. L’amplificatore arriva infatti a circa 16 watt RMS prima che la distorsione cominci a crescere in maniera evidente. Proseguendo si possono raggiungere circa 20 watt, ma ormai entrando progressivamente nella zona di saturazione.

Il fattore di smorzamento che ho misurato è pari a circa 2,0. La distorsione armonica totale a 1 watt è dello 0,7%. Il dato che mi ha lasciato maggiormente perplesso riguarda però la risposta in frequenza. Sul campione che ho avuto sul banco il punto a -1 dB sul lato superiore si trova già intorno ai 10/11 kHz.

È una banda passante piuttosto modesta per un amplificatore Hi-Fi e, considerando la tipologia e la fascia nella quale questo apparecchio veniva proposto, è probabilmente il risultato strumentale meno entusiasmante di tutta la prova.

Conclusioni

L’Audio Space Reference 3.1 è un amplificatore sicuramente affascinante: quattro 300B in push-pull, dimensioni importanti, una costruzione esteticamente molto curata e circa 20 watt per canale ottenuti utilizzando una delle valvole più iconiche della storia dell’audio.

Sul banco, però, l’impressione è stata meno positiva. I problemi di contatto erano normale manutenzione e, dopo diversi anni, trovare zoccoli e commutatori ossidati non rappresenta certo un difetto di progetto.

Diverso è il discorso per il circuito di regolazione del bias, che dispone di un margine insufficiente con alcune 300B perfettamente utilizzabili, e soprattutto per la differenza riscontrata fra i due trasformatori di uscita, responsabile dello sbilanciamento permanente fra i canali.

Quest’ultimo problema è stato risolto sfruttando la rete di controreazione già presente nell’amplificatore per introdurre una regolazione fine del guadagno, permettendo finalmente di allineare con precisione i due canali.

Anche le misure raccontano un apparecchio con luci e ombre: la potenza disponibile è sostanzialmente quella promessa, con circa 16 watt realmente puliti e una ventina raggiungibili prima della saturazione più marcata, ma il fattore di smorzamento di 2,0 e soprattutto la risposta in frequenza che scende di 1 dB già attorno ai 10/11 kHz non sono risultati particolarmente brillanti.

Alla fine il Reference 3.1 è tornato a funzionare correttamente, con bias stabile e soprattutto con i due canali finalmente allo stesso livello. Rimane un amplificatore scenografico e interessante, ma anche un buon esempio di come una costruzione esteticamente importante e una dotazione di valvole prestigiosa non siano necessariamente sinonimo di una progettazione altrettanto raffinata.