In un’epoca digitale in cui la tecnologia audio continua ad evolversi, c’è ancora chi valorizza la semplicità e la coerenza delle soluzioni classiche. Questo progetto si inserisce proprio in questa prospettiva, adottando un approccio NOS (non oversampling) basato sul chip Philips TDA1543, utilizzato qui con flusso I2S a 44,1 kHz e 16 bit, cioè nel formato “Red Book” tipico della maggior parte delle produzioni CD.

La filosofia alla base di questo progetto è chiara: gran parte del catalogo digitale storico, e non solo quello precedente al 1995, è nato in 44,1 kHz e 16 bit. L’idea non è che l’upsampling “ricrei informazione” persa, perché questo non è possibile, ma che possa semplificare alcuni aspetti di filtraggio e di gestione delle immagini spettrali. Qui ho scelto consapevolmente la strada opposta: un percorso essenziale, con conversione diretta e filtraggio analogico sobrio, per ottenere un risultato coerente e facilmente leggibile anche dal punto di vista progettuale.

La scelta di incorporare il chip TDA1543 è stata guidata anche dal consiglio di Ivo Calabrese, che ne apprezza la resa timbrica e la naturalezza, pur restando un componente semplice e poco costoso rispetto a soluzioni più blasonate come il TDA1541. L’obiettivo non è “copiare” il passato, ma usare un componente classico come base solida per costruire un progetto ibrido e sperimentale, con scelte mirate e verificabili.

Questo DAC non si limita al solo chip principale; è stato adottato un approccio ibrido, introducendo un trasformatore interstadio sfasatore che realizza l’interfaccia tra la sezione immediatamente successiva al DAC e lo stadio valvolare. Lo sfasatore pilota poi un push-pull realizzato con i due triodi di una valvola ECC88. In questa configurazione la parte valvolare non è un “effetto”, ma un vero stadio di amplificazione e pilotaggio, con una firma sonora definita dal circuito e dai trasformatori impiegati.

La scheda prototipale presentata in questo articolo è dotata di un’interfaccia versatile con ingresso dati I2S. Ciò consente al DAC di accettare segnali da diverse sorgenti, dal PC tramite un’interfaccia USB, a lettori CD mediante un modulo SPDIF/I2S, fino all’integrazione con un Raspberry Pi, purché la sorgente fornisca un I2S compatibile per frequenza e formato.

Nella fase embrionale del progetto, ecco un’istantanea dal laboratorio che mostra i primi esperimenti sulla breadboard. In questa immagine si vede il piccolo, ma cruciale, trasformatore interstadio sfasatore, sviluppato per creare un collegamento stabile tra lo stadio di adattamento subito dopo il DAC e la sezione valvolare, mantenendo l’impostazione bilanciata che serve allo stadio successivo.

Questo trasformatore è una componente chiave dell’approccio ibrido, perché realizza il trasferimento di segnale e di fase tra due mondi molto diversi, quello immediatamente a valle del DAC e quello valvolare. Per approfondire le caratteristiche e il ruolo fondamentale di questo componente nel progetto, vi invito a visitare la pagina dedicata al trasformatore interstadio sfasatore qui.

Nel percorso di sviluppo ho impiegato anche il trasformatore I60KPP88, un componente cruciale nella catena di segnale. Nell’immagine qui sotto potete vedere questo trasformatore, progettato per essere pilotato da un push-pull realizzato con i due triodi interni di una singola ECC88, così da ottenere un’uscita robusta e ben accoppiata verso carichi reali.

La sua presenza assicura un trasferimento del segnale preciso e con bassa sensibilità ai disturbi, indirizzandolo sia alle cuffie sia ad un eventuale finale di potenza, a seconda della configurazione scelta. In questo modo contribuisce in modo significativo a definire il carattere del suono, non come “colore” generico, ma come risultato diretto dell’accoppiamento e dell’impedenza vista dagli stadi coinvolti. Per esplorare ulteriormente le caratteristiche e l’importanza di questo trasformatore, vi invito a visitare la pagina dedicata qui.

Foto del Prototipo Completato

Ecco una serie di foto dettagliate che offrono una panoramica del prototipo completato montato su una breadboard da 1000 fori. Questo montaggio mostra la fase sperimentale del progetto e rende visibili, in modo molto chiaro, le scelte di disposizione, cablaggio e separazione tra le sezioni.

Nota per Autocostruttori: Un punto chiave del mio approccio all’autocostruzione, evidenziato nelle immagini del prototipo, riguarda l’utilizzo di valvole su una basetta a 1000 fori. È importante notare che molte realizzazioni online usano basette simili con zoccoli da PCB, ma in questo caso la scelta è stata quella di utilizzare zoccoli noval standard per cablaggio in aria, di quelli montabili a pannello.

Nelle immagini si può osservare che ho praticato un foro nella basetta a 1000 fori e ho avvitato direttamente due zoccoli noval standard da pannello. Questo approccio differisce dall’uso degli zoccoli da PCB, spesso scomodi e meccanicamente poco solidi su basette 1000 fori.

La mia raccomandazione per gli autocostruttori è di considerare questa soluzione, perché offre vantaggi concreti. Montare gli zoccoli noval direttamente sulla basetta, fissandoli meccanicamente e mantenendo i collegamenti verso i pin il più corti possibile, garantisce una connessione più sicura e affidabile. A differenza delle soluzioni con gambine forzate o piazzole “tenute” da poco stagno, questa scelta riduce il rischio di distacchi e rotture durante inserimenti e sostituzioni delle valvole. Oltre a semplificare la fase di montaggio, migliora la stabilità meccanica e la qualità dei contatti, contribuendo ad una costruzione più solida e durevole.

Per chi condivide la passione dell’autocostruzione, spero che questa nota possa essere utile come spunto pratico e non solo come curiosità costruttiva.

Informazioni Tecniche

Il prototipo è caratterizzato da una suddivisione chiara tra la parte digitale e lo stadio di adattamento basato su amplificatore operazionale, entrambe alimentate da tensioni stabilizzate. L’opamp riceve un’alimentazione duale di ±12V, condizione che consente un funzionamento lineare e con buon margine dinamico. La sezione anodica, successivamente al raddrizzamento, utilizza un moltiplicatore di capacità per ottenere una tensione non stabilizzata, ma fortemente livellata. Questa scelta evita regolatori retroazionati sulla linea HV, riducendo il rischio di introdurre rumore a larga banda legato a specifiche topologie di regolazione.

Dopo il chip TDA1543 è presente un filtro passivo di ricostruzione, realizzato interamente con componenti discreti, con lo scopo di attenuare le componenti ad alta frequenza e le immagini tipiche della conversione NOS, mantenendo al tempo stesso un’impostazione semplice e facilmente verificabile.

Per quanto riguarda l’opamp utilizzato nelle prime prove strumentali, è stato inizialmente impiegato un TL082, attorno al quale sono stati sviluppati i trasformatorini interstadio. Tuttavia, nelle prove di ascolto in cuffia, la preferenza è andata al suono reso da un MC1458 NOS prodotto da Motorola, che mi è sembrato più “pieno” e meno asciutto rispetto al TL082 (non NOS), a parità di contesto circuitale.

Va sottolineato che, sebbene sia presente un MC1458, è possibile sostituirlo con altri opamp a 8 pin purché compatibili con un’alimentazione totale di 24 volt (±12 volt) e in grado di fornire corrente sufficiente per pilotare i trasformatorini, mantenendo un’impedenza di pilotaggio effettiva non superiore a 600 ohm.

La presenza di un opamp potrebbe suscitare qualche perplessità, ma va considerato che il TDA1543 richiede un corretto stadio di conversione e adattamento I/V. Inoltre, nella pratica, la difficoltà di ottenere uno sfasatore a trasformatore che lavorasse bene in ogni condizione di prova ha portato alla scelta di un pilotaggio più energico e ripetibile. Questa impostazione, tra l’altro, consente anche sperimentazioni controllate con diversi opamp, inclusi componenti particolari o di qualità elevata, restando però dentro vincoli elettrici sensati.

Il circuito è dotato di un controllo di guadagno posizionato tra i trasformatori sfasatori e le ECC88, che agisce sul segnale bilanciato e svolge la funzione di controllo di livello. Va anche chiarito un punto importante: quando parlo di assenza di controreazione mi riferisco alla sezione valvolare e alla catena analogica “a valle” dei trasformatori, intesa come assenza di controreazione globale su quello stadio. Dove è presente l’opamp, la retroazione locale necessaria al suo funzionamento resta ovviamente parte integrante del circuito.

Le prossime immagini offrono un dettaglio ravvicinato del cuore digitale del prototipo: il TDA1543. In particolare vedrete un primo piano del chip e del connettore a 4 fili del bus I2S, che esce e si collega ad un piccolo decoder USB to I2S. Questo decoder, basato sul chip PCM2706, è stato suggerito da Ivo Calabrese.

Il connettore presenta un’implementazione particolare: i fili non sono saldati, ma innestati. Questa scelta permette di sostituire rapidamente il decoder USB con un’altra sorgente I2S compatibile, così da poter provare configurazioni diverse senza dover rifare ogni volta il cablaggio.

Questa modularità del design rende il progetto molto flessibile in fase sperimentale e consente di confrontare in modo rapido il comportamento con sorgenti diverse, mantenendo invariata la catena analogica e riducendo le variabili non controllate.

Trasformatore di Alimentazione

Nella prossima immagine vi mostro il cuore dell’alimentazione del progetto: il trasformatore di alimentazione sviluppato appositamente. Questo componente ha il compito di fornire energia in modo stabile e con bassa sensibilità ai disturbi di rete, condizione particolarmente importante quando si usano trasformatori audio vicini e uno stadio valvolare.

Per ottenere un risultato pulito e ripetibile, sono state implementate diverse soluzioni nel design di questo trasformatore di alimentazione:

1. Doppio Isolamento Strategico: Il trasformatore è configurato con un doppio isolamento, dove primario e secondari occupano cavità separate nel rocchetto. Questa scelta non è solo legata alla sicurezza elettrica tipica dei rocchetti a doppio isolamento, ma è stata adottata anche con l’obiettivo di ridurre la trasmissione capacitiva di disturbi dalla rete, limitando il trasferimento di sporcizia verso i secondari.
2. Sovradimensionamento del Nucleo: Il nucleo è sovradimensionato rispetto alla potenza effettivamente richiesta (poco più di 10 watt su un nucleo che potrebbe gestirne circa 32). Questo aiuta a ridurre il campo disperso, diminuendo la probabilità di interferenze sui trasformatori audio vicini.
3. Sovradimensionamento delle Sezioni dei Fili: Anche le sezioni dei fili sono sovradimensionate, così il trasformatore lavora con densità di corrente più bassa rispetto a soluzioni convenzionali, con minori perdite e minore riscaldamento.
4. Orientamento Differenziato: Il trasformatore di alimentazione è orientato in modo diverso rispetto ai trasformatori audio sulla scheda, così da minimizzare l’accoppiamento magnetico. Nelle prove pratiche non si osserva ronzio indotto nel circuito audio già a una distanza di circa 5 cm.
5. Alimentazione Filamenti ECC88 in Alternata: I filamenti delle ECC88 sono alimentati direttamente in corrente alternata. Con una disposizione corretta e un cablaggio ordinato, questa scelta è risultata silenziosa e priva di rumori indotti, evitando complessità non necessarie.
6. Differenziamento della Densità di Corrente: Il secondario che alimenta i filamenti è progettato con densità di corrente più elevata rispetto agli altri secondari. Questo si traduce in una maggiore caduta di tensione sotto carico, aiutando a contenere i picchi di corrente all’accensione e a ridurre lo stress complessivo sui componenti nel tempo.

Queste scelte tecniche riflettono un obiettivo molto concreto: ridurre le variabili che generano rumore e interferenze, mantenendo una costruzione semplice, robusta e facilmente manutenibile.

Aggiornamento del 30/12/2023

Mentre il prototipo del PulsarWave DAC con chip Philips TDA1543 e valvole ECC88/6922 si preparava al debutto, ho dedicato del tempo ad integrare l’elettronica su una base solida e più curata dal punto di vista estetico. Il progetto è quindi passato dalla breadboard ad un telaio vero e proprio, mantenendo la stessa logica circuitale e migliorando l’ergonomia generale.

Il telaio, è un HiFi 2000 recuperato da un vecchio impresentabile che ho demolito anni fà che è stato riportato alla vita. Dopo un’accurata pulizia, ho praticato fori nei pannelli di alluminio per ospitare l’interruttore di accensione e posizionare il modulino PCM2706 con ingresso USB. Grazie alla stampante 3D, ho realizzato adattatori in resina per fissare in modo stabile i componenti. Gli RCA di uscita e il controllo del livello sono stati posizionati sul pannello posteriore per garantire un facile accesso e una connessione agevole.

La lamiera del fondo è stata forata per ospitare la scheda e il trasformatore di alimentazione 23S75, con un nodo dedicato per la messa a terra del telaio. La vaschetta VDE con il fusibile, già presente, è stata opportunamente riciclata. All’interno, una coppia di valvole ECC88 NOS ha trovato la sua dimora, mentre piedini di supporto personalizzati e un logo tridimensionale sono stati aggiunti per un tocco finale di estetica e funzionalità.

Il momento cruciale è stato il primo ascolto. Inizialmente l’operazionale Motorola ha conferito al suono un’impostazione più densa e leggermente scura, spingendomi a tornare al TL082 per alcune prove. In cuffia, però, la preferenza è tornata al Motorola, confermando che la scelta dell’opamp va valutata in base al contesto reale d’uso e non solo con criteri astratti.

Ulteriori perfezionamenti sono stati apportati al circuito per adattarlo alle sfumature richieste, e il risultato complessivo è stato valutato positivamente. Le varie fasi del montaggio sono documentate nelle foto allegate, offrendo uno sguardo dettagliato al percorso di trasformazione del progetto da prototipo a realizzazione completa. Ecco un paio di strumentali:

Spettro Distorsione Armonica

Onda Quadra a 1khz