Il Lettore/Preamplificatore Compact Disc NBS
BREVE TRATTAZIOE DECNICA
DI: D. Michael Shields
ANTEFATTO DEL PROGETTO
All'inizio del 1999 prendemmo la decisione di sviluppare un lettore CD da offrire sotto il marchio NBS. In considerazione degli sviluppi nel settore audio SACD e DVD, ci chiesero se quello fosse il momento di produrre un articolo del genere. Valutammo a fondo il problema e decidemmo di procedere. Le motivazioni della nostra scelta includevano, tra le altre, le seguenti considerazioni:
- Esistono miliardi di CD e questo formato non scomparirà per molto tempo a venire.
- Il futuro dei media alternativi non è al momento quantificabile.
- Le pretese carenze del formato CD (16 bit/44.1 ksample) sono dovute prevalentemente all'implementazione anziché al data rate.
Inoltre abbiamo scoperto che gli ascoltatori seri SONO interessati al singolo lettore CD indipendentemente dallo sviluppo dei nuovi media.
QUAL È L'IMPLEMENTAZIONE IDEALE?
Come avviene per la maggior parte dei problemi di ingegneria, non c'è un'unica risposta. L'implementazione di un lettore CD implica parecchie considerazioni interdipendenti che rientrano grossomodo nelle seguenti categorie:
- Meccanica (il drive).
- Digitale (demodulazione, decodificazione, correzione errori, ricampionatura).
- Audio (conversioni D/A e circuiti di uscita verso il mondo analogico).
- Alimentazione (tecniche di alimentazione e loro influenza sulle prestazioni all'ascolto).
Meccanica
Il drive che abbiamo scelto di utilizzare (nessuna piccola azienda produce il drive in proprio) adotta un assemblaggio nominalmente stazionario laser/fotodiodo e un disco a movimento radiale. Riteniamo che tale configurazione fornisca una migliore stabilità meccanica. Il disc clamping è magnetico allo scopo di ridurre la massa mobile dell'assemblato rotante/in traslazione laterale. L'assemblaggio laser/fotodiodo non è traslato lateralmente, tuttavia esegue il movimento richiesto per la focalizzazione e il tracking fine. Il tracking grande avviene per movimento radiale del disco.
Digitale
La sezione digitale di un lettore CD implica un insieme di processi digitali e di radio-frequenza. Il carrier RF che esce dal fotodiodo viene demodulato e corretto in time-base, sottoposto a correzione errori e a volte ricampionato per ottenere un più efficace frequenza di campionamento (come avviene nel lettore NBS). Molte delle funzioni digitali (ma non il ricampionamento) sono integrate nel drive.
La sezione digitale del lettore sviluppa anche i segnali di controllo che attivano i servomeccanismi del drive: focalizzazione, tracking radiale grande e fine, e velocità di rotazione. Altre funzioni del sistema digitale riguardano il controllo generale del dispositivo, vale a dire la lettura dell'input derivante dai comandi utente (locale o a distanza), controlli di muting, controllo del motore del cassettino, il funzionamento del display e del livello del segnale.
Audio
Le funzioni audio sono in parte digitali, vale a dire che i convertitori D/A cavalcano i due domini. I convertitori sono importanti (*ma non esclusivamente importanti) nel definire il "suono" del lettore. Esistono numerosi metodi tecnici per caratterizzare i convertitori D/A, metodi che possono avere un certo interesse ma che non portano necessariamente ad una anticipazione del suono.
L'ascolto di convertitori in implementazioni paragonabili ci ha portato a privilegiare i convertitori multi-bit rispetto ai single-bit. I convertitori single-bit si basano sulla "intercambiabilità" matematica di tempo e risoluzione. Ciò significa che un segnale multi-bit ad una particolare frequenza di campionamento può anche essere rappresentato come segnale di meno bit a frequenza superiore, con il limite di un solo bit a frequenza altissima. I segnali a bit inferiori sono rumorosi, ma il processo di conversione sposta il rumore a frequenze che sono oltre la banda udibile. La grande potenza di rumore fuori banda nella versione risultante del segnale esige molto dai circuiti che devono gestirla, e questo può spiegare il "suono" dei convertitori single-bit. Tale problema è del tutto assente, o di portata molto limitata, nei convertitori multi-bit.
Dopo che il segnale è stato convertito in voltaggio analogico, deve ancora essere condizionato per connettersi al mondo esterno. Nel caso del lettore CD NBS, ciò significa controllare la grandezza del segnale. Anziché effettuare tale operazione attraverso un controllo meccanico che potrebbe non riuscire allo scopo e non avrà mai un perfetto tracking intercanale, realizziamo il controllo del volume attraverso un DAC a moltiplicazione logaritmica. Non si tratta di un processo digitale. Un MDAC moltiplica un valore analogico (il segnale audio) per un coefficiente numerico (impostazione del volume). Il coefficiente numerico proviene dal processore di controllo, come risultato dei comandi di volume alto-basso perché il segnale audio non è soggetto alle connessioni meccaniche o ai contatti sliding e non ci sono meccanismi soggetti a logorio.
Dopo la regolazione del livello, i segnali audio passano per un buffer con enorme guadagno di corrente cosicché i carichi applicati esternamente non influenzano l'integrità del segnale. Questo aspetto è importante perché, anche se noi ci auguriamo che collegherete agli amplificatori NBS i nostri cavi NBS, non possiamo essere sicuri che sarà realmente così. I segnali di uscita dopo forte buffer potranno funzionare a qualsiasi carico di linea ipotizzabile. La presenza di cavi lunghi e/o ingresso a bassa impedenza nei dispositivi che seguono non causeranno difficoltà. Questo aspetto è FREQUENTEMENTE disatteso, anche in attrezzature fortemente hi-end.
Alimentazione
Alimentazione è ciò che fa funzionare tutti i circuiti relativamente complessi e raffinati che abbiamo descritto in precedenza. Tuttavia nella maggior parte delle attrezzature audio l'alimentazione è fortemente carente. Questo avviene perché la funzione nominale dell'alimentazione sembra abbastanza semplice e quindi è molto facile trascurarne gli aspetti più sofisticati, specialmente in progettazioni commissionate.
Dal punto di vista dell'operatività del circuito, è necessario fornire un voltaggio preciso e stabile privo di rumore. Tale obiettivo può essere raggiunto nel migliore dei modi senza costi nè complicazioni eccessive.
Dal punto di vista dell'ambiente elettrico in cui si trova ad operare il circuito, il generale difetto dei sistemi di alimentazione piccoli (cioè al di sotto dei 50 Watt) e grandi di progettazione convenzionale risiede nel basso fattore non-lineare dell'alimentazione. I sistemi elettrici convenzionali non traggono la corrente dal cavo di alimentazione AC sotto forma di morbida onda sinusoidale, ma piuttosto sotto forma di forti picchi di corrente ad ogni semicerchio. Questo determina un significativo rumore elettromagnetico proprio laddove cerchiamo di gestire segnali audio relativamente fragili. L'unico metodo che costringe la corrente ad assumere una forma di morbida sinusoide è l'introduzione di una correzione attiva del fattore elettrico (PFC).
Siccome i (pochissimi) progetti che includono PFC attivo finora sono stati motivati da ragioni normative anziché dalla ricerca della qualità audio, il PFC è stato utilizzato soltanto in strumenti a forte consumo elettrico quali gli amplificatori di potenza. I dispositivi di minor portata possono entrare in regola con le normative inserendo il nostro PFC. Il lettore CD NBS è, da quel che sappiamo, l'unico dispositivo sorgente nell'industria audio che incorpori un PFC attivo. La conversione elettrica a valle (una volta superato il PFC) avviene attraverso alimentatori regolati da interruttori.
Siccome il lettore NBS è progettato per il mercato globale, funziona senza adattatori a qualsiasi voltaggio da 85 a 265 VAC, 48 - 62 Hz.
COSA ASPETTARSI NEL SONORO
Niente.
| Sistema: |
Red Book CD, 16 bit, 444.1 ksps, PCM lineare |
| Risposta di frequenza: |
20 HX - 20 kHx, +0.1 /-0.2 dB |
| Distorsione armonica: |
Almeno 90 dB al di sotto del segnale a 0 dB
Almeno 40 dB al di sotto del segnale a -60 dB |
| Rumore: |
Almeno 100 dB al di sotto dello zero digitale |
| Comandi locali: |
Stop, Play, Pause, Load, Forward, Back |
| Comandi a distanza: |
Stop, Play, Pause, Load, Forward, Back, Numeric track entry, Track search, Time display mode, Fade, Display on/off, Repeat/clear, Volume up/down |
| Display e indicatori: |
Track, Time, Mode, Play, Pause, Volume setting |
| Alimentazione: |
Alimentazione a interruttore regolato con correzione attiva del fattore elettrico |
| Voltaggio cavo di alimentazione: |
85 - 265 VAC, 48 - 62 Hz |
| Consumo energia: |
meno di 50 Watt |
| Fattore cavo alimentazione: |
>0.97 |
| Dimensioni: |
Larghezza 7" (178 mm), Altezza 18" (457 mm), Profondità 17" (432 MM) |
| Peso: |
52 libbre. (23.6 Kg) |
