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Combo per Chitarra e basso elettrico: modifiche

Indice Argomento Corrente

1) Considerazioni sulla ricerca di parti critiche in una circuitazione

3) Trasformatore di alimentazione

9) Modifiche e riparazioni nella pratica: modifica e riparazione di un piccolo combo per chitarra elettrica

10) Modifiche e riparazioni nella pratica: modifica radicale dello schema precedente

Capita spesso di voler migliorare delle elettroniche in nostro possesso per adattarle o semplicemente capita di dover riparare dei malfunzionamenti.
In questa fase visto che comunque dovremo smontare il tutto vale la pena dare un'occhiata alla ricerca di parti migliorabili.
Nello specifico faremo alcune considerazioni partendo da un combo per chitarra di livello basso e anche un po' datato e con elettroniche allo stato solido.
Gli stessi criteri sono applicabili anche alle testate e in generale a tutto quello che è elettronica per strumenti.

1 - Considerazioni sulla ricerca di parti critiche in una circuitazione

Per capire cosa si può migliorare in genere ci si affida al buonsenso, basta farsi due domande:

Quali sono i componenti più costosi su cui in fase di produzione si tende a risparmiare?
Quali sono le parti più soggette ad invecchiamento?

Nel coso 1):

Altoparlante/i
Trasformatore di alimentazione
Trasformatore adattatore di impedenza nel caso di elettronica valvolare
Valvole
Condensatori di livellamento
Mobile del combo

Nel caso 2):

Occorre poi fare delle considerazioni sulla convenienza economica di spendere tanti soldi per mettere a posto qualcosa che magari commercialmente non li vale, ma qui subentra la soddisfazione personale e la consapevolezza di avere qualcosa di migliore di un apparato magari nuovo ma che si assoggetta a tutte le logiche commerciali del punto 1).
Ma andiamo per gradi ed analizziamo tutte le criticità in ordine.

2 - Altoparlante

Si tratta di un organo in movimento e come tale soggetto ad usura, soprattutto della sospensione.

Quindi occorre smontarlo e verificare visivamente se ci sono danni alla sospensione o alla membrana.
La sospensione va accuratamente pulita dalla polvere con un pennello, nel contempo produrre un flusso di aria secca con un compressore o con una ventola per rimuovere la polvere che stacchiamo con il pennello.
Delicatamente facendo pressione sulla membrana con le dita verificare l'escursione del cono e verificare che non ci siano sfregamenti della bobina sul traferro in cui scorre.

Nel caso di una sospensione in carta se notiamo che la sospensione ha perso consistenza, ovvero si è un po' sfibrata basta trattarla con una miscela di colla vinilica ed acqua non troppo densa in modo che penetri, stendendola con un piccolo pennello.
In questo modo si ricompatta il tutto.
Dare più passate senza inumidire troppo la sospensione e senza insistere troppo su un unico punto in modo da evitare deformazioni.
La stessa cosa si può fare per piccoli strappi della membrana per quello che riguarda le membrane in carta pressata.

Se i danni invece sono consistenti occorre cambiare l'altoparlante avendo cura di trovarne uno uguale o compatibile meccanicamente ed adatto allo scopo sia come banda passante che come potenza e sensibilità.
Per quello che riguarda gli altoparlanti da 4Ω (la stragrande maggioranza) la scelta è molto vasta, parte da quelli appositamente progettati per strumenti e sconfina su quelli per automobile che in qualche caso possono essere adatti allo scopo mentre è un po' più difficile per quelli da 8Ω.

3 - Trasformatore di alimentazione

In genere questo componente è sottodimensionato in relazione alla massima potenza e di pessima qualità, questo in genere determina i seguenti problemi:

Surriscaldamento e relativo gioco fra i lamierini che producono ronzio.
Flussi magnetici dispersi dovuti alla scarsa cura nell'assemblaggio che producono ronzio indotto dal campo magnetico che si concatena con altri circuiti.
Effetto di compressione del suono in quanto sotto carico alla massima potenza la tensione in uscita diminuisce e la massima elongazione del segnale in uscita viene limitata.

Purtroppo non ci sono molti modi per porre rimedio, il più radicale, ingombro permettendo, è sostituirlo con uno toroidale di maggiore potenza. In questo modo si risolvono tutti i difetti elencati sopra.
Per quello che riguarda il ronzio si può ovviare con una verniciatura a base di vernice epossidica in modo da bloccare i lamierini, per il surriscaldamento e i flussi dispersi non vi è nessuna soluzione alla portata del riparatore.

4 - Condensatori elettrolitici

Questo tipo di condensatori sono soggetti ad un degrado che è legato al modo in cui vengono impiegati ed al periodo di utilizzo.
Quando si ripara un circuito elettronico è buona norma rimpiazzarli tutti in special modo quelli di livellamento della tensione di alimentazione che sono i più sollecitati.
In genere per rimpiazzarli si cercano dei condensatori di capacità maggiore (la maggiore possibile) a parità di dimensioni, cosa possibile in quanto con il miglioramento delle tecnologie costruttive le dimensioni nel tempo si sono ridotte.
Per assicurarsi una durata nel tempo più protratta possibile è bene utilizzare quelli con una temperatura massima di utilizzo di 105°C al posto di 85°C.
Per quello che riguarda i condensatori di accoppiamento e disaccoppiamento è meglio rispettare la capacità nominale per non alterare il funzionamento del circuito.

5 - Valvole

Nel caso degli apparati valvolari occorrerebbe controllare tutte le valvole presenti e magari rimpiazzarle con componenti di buona qualità e se possibile NOS.
Molti apparati moderni in genere di fascia bassa utilizzano valvole cinesi prodotte in economia dalle caratteristiche pessime.
Non basta mettere valvole a caso perché funzionino bene.
Molta gente si fa attirare dagli apparati valvolari in quanto tali senza considerare che esistono valvole buone, mediocri e pessime.
Le valvole sono soggette ad esaurimento dopo un periodo che potrebbe essere anche solo di 1000 ore di funzionamento o meno.
Per verificarne il funzionamento occorre un tester per valvole (prova valvole).
In ogni caso se sono sporche vanno pulite. E' buona norma utilizzare anche un spray pulisci contatti secco per lo zoccolo dove si innestano le stesse.

6 - Potenziometri

Quando si invecchiano sono soggetti a falsi contatti che producono rumori e scricchiolii sull'altoparlante.
Prima di rimpiazzarli è meglio provare a ripristinarli con uno spray pulisci contatti secco che va spruzzato con l'apposita cannuccia all'interno del potenziometro mentre si muove il contatto mobile.
Se il potenziometro non è troppo usurato il difetto scompare.

7 - Modifiche dei circuiti

In genere le modifiche sono mirate a migliorarne la timbrica o l'amplificazione dei circuiti allo scopo di migliorarne la resa a determinate frequenze o adattarne l'ingresso ad un segnale di livello più alto o basso.
Per fare le modifiche occorre conoscere nei dettagli il circuito e questo si può fare ricostruendo lo schema (ci vuole molto tempo e pazienza) o cercandolo online.
Le modifiche più facili da mettere in opera riguardano l'amplificazione degli stadi di ingresso. In qualche caso occorre aggiungere della circuiteria esterna fatta ad-hoc che si interfaccia con l'esistente.
Qualche volta ho visto modifiche più radicali, come la sostituzione di componenti con altri di migliore qualità o caratteristiche, specie per quello che riguarda amplificatori operazionali o semiconduttori discreti.
Altre volte ho visto modifiche ancora più invasive come la sostituzione completa dell'amplificatore finale di potenza con uno più performante. Tutte queste modifiche richiedono una conoscenza approfondita dell'elettronica. I risultati sono proporzionali a questa.

8 - Modifiche dei cabinet

In genere i cabinet vengono realizzati, nella migliore delle ipotesi in MDF (Medium-density fibreboard), un derivato del legno, nella peggiore delle ipotesi in legno truciolare, pannelli in fibra di legno composti di trucioli risultanti dallo scarto delle normali lavorazioni del legno.
Quelli migliori e ben realizzati sono in multistrato di pioppo o di betulla e in questo caso il maggior vantaggio è nel peso finale del cabinet che risulterà più leggero.
I pannelli che compongono il cabinet sono uniti fra loro per incollaggio.
In genere sia l'MDF che il multistrato e il truciolare sono rivestiti sull'esterno di materiale plastico (similpelle).
La parte interna è grezza.
Questo tipo di modifiche mirano a rendere più solido il cabinet per eliminare risonanze o vibrazioni.
Sono tanto più efficaci quanto il cabinet è grande, difficilmente un cabinet piccolo ha risonanze che possono dare fastidio.
In genere si mettono in opera applicando dei traversini in legno o alterando il peso in determinati punti delle superfici per smorzare le vibrazioni.
Per migliorarne le caratteristiche la prima cosa è rinforzare gli spigoli con angolari in legno e consolidare l'interno applicando della vernice o della colla vinilica diluita stesa a pennello in strati successivi.
Per la messa in opera di traversini di irrigidimento in genere si utilizzano dei quadrotti in legno avvitati e incollati sui punti che si vogliono irrigidire avendo sempre l'accortezza di fare un pre foro con il trapano prima di mettere le viti e rimuovendo sempre le bave dopo il foro in modo che non facciano spessore ostacolando il corretto incollaggio.
Per smorzare le vibrazioni la più efficace soluzione che ho visto utilizzare consiste nell'incollare su una superficie dei pallini di piombo da caccia di piccolo diametro a strati sovrapposti per creare una zona con una inerzia molto alta che funge da smorzatore.
Altre volte vengono realizzate delle schermature della parte elettronica per eliminare rumori elettrici captati dall'esterno con fogli di materiale conduttivo che vengono poi collegati a massa.
Anche in questo campo le possibili modifiche sono tantissime e non tutte efficaci o auspicabili.

9 - Modifiche e riparazioni nella pratica: modifica e riparazione di un piccolo combo per chitarra elettrica

In questo caso tratteremo un'elettronica non valvolare a scopo di esempio.
Qualche tempo fa mi è stato portato un piccolo combo con circuiteria allo stato solido, l'utilizzo è quello classico casalingo, quindi potenza ridotta e dimensioni minime.
Ad una prima prova ho notato un forte ronzio sull'uscita (tipico ripple mal filtrato) e un notevole rumore di fondo (soffio sulle alte frequenze) in fase di utilizzo.
Si tratta di un "Gorilla TC-35" un amplificatore di fine anni 80 che quindi ad oggi ha oltre 30 anni di vita.

Dopo aver smontato il combo si procede ad una analisi preliminare.
Come si evince dalla scritta posta sul pannello anteriore questo combo dovrebbe essere in grado di fornire 35W, probabilmente si tratta della potenza di picco perché il trasformatore di alimentazione a giudicare dalla dimensione non è in grado di fornire più di 10-15W efficaci. La potenza dichiarata in genere non è mai la potenza efficace ma viene sempre calcolata con criteri atti a dare un valore in genere molto più alto di quello effettivo.
Per avere un metro di paragone che tenesse anche conto della sensibilità degli altoparlanti sarebbe opportuno dichiarare il valore di pressione sonora ottenibile, ma quasi nessun costruttore lo fa.
Il circuito è minimale ma il cabinet è molto pesante e molto robusto e costituisce la parte più pregevole del tutto.
Il circuito è in buono stato, alcune viti sono leggermente ossidate.
L'altoparlante è in buono stato e a una misurazione risulta da 4Ω.
Per l'amplificazione di potenza è stato utilizzato un integrato TDA2030 che effettivamente non è in grado di fornire più di 10-12W su un carico di 4Ω con la tensione di alimentazione che misurata risulta di ±16V.
L'aletta di raffreddamento è stata ricavata da un profilo di alluminio ad "U" che funge anche da supporto per tutto il circuito ed è saldamente ancorato alla base del contenitore in ferro dell'amplificatore.
Purtroppo come si nota nella foto sotto il dissipatore è fissato malamente sull'aletta.
Tutta la parte preamplificatrice è costituita da un doppio amplificatore operazionale 4558D direttamente saldato sul pcb ed alimentato con una tensione duale di ±10V ricavata con due diodi zener e due condensatori di livellamento e soppressione del rumore degli zener.
Sarebbe opportuno dissaldarlo e metterlo su uno zoccolo nel caso si vogliano anche fare delle prove di sostituzione con altri amplificatori operazionali più performanti.

Ora facciamo un disegno dello schema partendo dal circuito stampato rispettando i nomi dei componenti stampati sullo stesso:

Come vedete non è particolarmente complesso, vi è la parte preamplificatrice in alto e la parte alimentazione e di potenza in basso.
Come vedete la parte preamplificatrice è costruita per esaltare i toni alti, i condensatori posti sulla reazione degli amplificatori operazionali (C13, C15 e C14) fanno in modo che questi abbiano una risposta in frequenza che enfatizza gli acuti.
Questo ha come effetto indesiderato il fastidioso sibilo dovuto al rumore termico esageratamente amplificato in una parte della gamma audio scarsamente coperta dallo strumento che si va ad amplificare.
Questo può essere dovuto ad una caratterizzazione ricercata in fase di progetto.
Tutti i produttori cercano di caratterizzare la propria produzione con una timbrica particolare.
Questo circuito è privo di qualsiasi forma di distorsore e l'unica distorsione possibile oltre a quella insita negli amplificatori consiste nel clipping dovuto a sovra-elongazione del segnale in uscita agli amplificatori.
Poi vi sono alcuni errori di adattamento di impedenza e altri valori "al risparmio" soprattutto per quello che riguarda l'alimentatore. I valori "al risparmio" intesi come componenti ridotti al minimo per ridurre i costi di produzione sono i condensatori C3, C4, C5 e C6 di livellamento dell'alimentazione che ora andremo a rimpiazzare con componenti più performanti.
E' opportuno rimpiazzare anche il trasformatore di alimentazione con uno toroidale da almeno 30VA ma lo spazio non lo permette quindi troveremo per il trasformatore una diversa collocazione, questa operazione non è di sicuro economicamente conveniente.

Ma andiamo a descrivere il funzionamento nel dettaglio:

Il segnale in ingresso arriva ai resistori R7 ed R8 che con la loro somma determinano la resistenza di ingresso del preamplificatore.
Il segnale viene mandato all'ingresso non invertente di 4558D/1 (la prima sezione dell'amplificatore operazionale).
La rete R9, R10, R11, R12 e C13 determina il guadagno dell'amplificatore 4558D/1, alle basse frequenze quando la reattanza capacitiva di C13 è molto alta il guadagno è dato da (R10+R11)/R9 ed è quindi 5,7 mentre quando la frequenza sale la reattanza capacitiva di C13 scende ed aumenta il guadagno. In definitiva è un filtro passa alto che inizia a far sentire il suo effetto dopo i 3KHz. Il guadagno massimo è limitato dal resistore R12 ed è quindi di R11/R12 quindi circa 17 volte.
L'uscita attraverso il resistore R13 arriva all'ingresso non invertente del secondo operazionale 4558D/2. R13 serve per limitare la corrente quando il cursore di VR1 è sull'estremo superiore (riferito al disegno sopra).
VR1 funge da controllo di guadagno, quando è sull'estremo superiore bypassa la tensione in ingresso a 4558D/2 verso massa quindi il guadagno diminuisce, quando è nell'estremo basso bypassa il condensatore C15 quindi il guadagno di 4558D/2 è dato da R15/R14 quindi di oltre 1000 volte. In questo caso l'influenza del condensatore C14 alle alte frequenze è praticamente nulla.
Il condensatore C16 serve per limitare il guadagno di 4558D/2 oltre i 13KHz.
Il segnale in uscita entra nella rete di controllo toni e poi viene inviato all'amplificatore finale.

Risultato:

Esaltazione degli acuti limitata ad alti guadagni dalla banda passante di 4558D/2 che si riduce per la massima amplificazione a qualche KHz.
Estrema disuniformità di guadagno fra 4558D/1 e 4558D/2 con esaltazione del "soffio" in uscita dovuta all'esaltazione dei toni alti.
Disadattamento di impedenza fra VR2 ed R18, non giustificata dall'impedenza di ingresso dell'amplificatore di potenza che si aggira si 1MΩ.

In definitiva il tutto è ampiamente migliorabile.

Sotto una prima modifica non invasiva, la sostituzione di tutti i condensatori di livellamento con analoghi di capacità maggiorata, il resistore R11 portato a 100K per aumentare il guadagno del primo stadio e il resistore R18 portato a 1MΩ per eliminare il disadattamento di impedenza.
Questa modifica non apporta benefici sostanziali ma è conservativa perché non richiede la modifica del circuito stampato.

Ecco lo schema con i nuovi valori, C3 e C4 sono stati sostituiti con condensatori di dimensioni compatibili da 4700uF e C5 e C6 con condensatori da 3399uF.
Ora il ronzio di alimentazione all'uscita si è in parte attenuato e dopo lo spegnimento il circuito rimane alimentato dai condensatori per 2-3 secondi mentre prima si spegneva immediatamente.
Poi abbiamo rimpiazzato R18 con una resistenza da 1MΩ per eliminare il disadattamento di impedenza con il controllo toni e il potenziometro VR2.
Infine abbiamo sostituito R11 con un valore di 100K per aumentare leggermente l'amplificazione del primo stadio.
In parte i problemi di questo circuito sono stati risolti ma non siamo ancora soddisfatti.

10 - Modifiche e riparazioni nella pratica: modifica radicale dello schema precedente

Questa modifica è in pratica una riprogettazione dell'intero circuito che introduce anche un controllo automatico di guadagno (compressore) e anche un banale distorsore. Inoltre abbatte il rumore ad alta frequenza sull'uscita.
E' necessario posizionare sul pannello frontale due deviatori per eliminare il compressore e il distorsore e un led per evidenziare la funzione del compressore e del distorsore.
Viste le dimensioni del combo questo è il massimo che siamo riusciti a fare.

Il primo stadio preamplificatore ha un guadagno di 50 volte, così come il secondo stadio.
Questo fa si che il rapporto segnale/rumore si mantenga alto.
I due diodi led in antiparallelo all'uscita del secondo stadio preamplificatore hanno la doppia funzione di generare gli impulsi luminosi che eccitano la fotoresistenza abbassando il guadagno del primo stadio (compressione), sia di produrre il clipping per il distorsore.
Alla verifica il "soffio" in uscita si è attenuato e il rapporto segnale/rumore è migliorato.
Il volume in uscita è aumentato parecchio chiaro indizio che il segnale che giunge all'amplificatore finale ha una ampiezza maggiore. Evidentemente prima era insufficiente, complici anche dei pickup della chitarra poco performanti in termini di ampiezza del segnale prodotto. In funzione del tipo di diodi led (DL1 e DL2) utilizzati la compressione parte dal valore di tensione che mette in conduzione i diodi che è variabile in funzione del tipo e del colore. La resistenza R16 va scelta in funzione dell'efficacia della compressione che vogliamo ottenere.
Più è basso il valore più il compressore interverrà in modo brusco.
Il compressore aumenta anche il sustain in quanto quando la nota decade come ampiezza aumenta l'amplificazione, in special modo se il guadagno viene mantenuto alto regolando VR1.

11 - Cambio del trasformatore

Ho acquistato un trasformatore toroidale da 50VA (ampiamente surdimensionato) che fornisce le stesse tensioni di quello rimpiazzato.
Come si può vedere nella foto sotto il trasformatore è stato collocato sulla parte esterna del telaio utilizzando un foro di fissaggio che già serviva per il precedente trasformatore, utilizzando una rondella adatta separata dal trasformatore da un distanziale di gomma, che è presente anche sulla parte a contatto con il telaio.
In questo caso oltre ai bassi flussi dispersi propri di questo tipo di trasformatore si aggiunge la ulteriore schermatura del telaio che è realizzato in lega ferrosa.

Dopo la modifica si può notare la quasi totale scomparsa del ronzio sull'altoparlante, segno inequivocabile che era dovuto ai flussi dispersi del precedente trasformatore di alimentazione che rientravano sulla parte preamplificatrice.
Una soluzione migliore sarebbe stata quella di piazzare il trasformatore nella parte bassa del cabinet, lontano dall'elettronica, non l'ho fatto per la difficoltà di allungare i fili di alimentazione del primario e per il fissaggio che avrebbe richiesto la foratura del cabinet.
In pratica dell'originale combo sono rimasti invariati solo il cabinet e l'altoparlante.
Ora abbiamo un combo per chitarra elettrica dalle ottime caratteristiche, di gran lunga superiore all'originale.
Ovviamente in questo caso dal punto di vista economico non ne valeva la pena visto il costo delle modifiche che supera il valore del combo. Però ora abbiamo una cosa unica, un prodotto artigianale che non è possibile acquistare.