Con este artículo sobre el Musical Fidelity A1 empiezo una serie de artículos sobre cómo reparar, mejorar y volver a disfrutar de los fantásticos y añorados amplificadores de los años 70 y 80. Sobre Musical Fidelity A1 se ha dicho todo y más, un amplificador a veces elogiado y a veces ridiculizado por sus grandes aletas y el gran calor que desprende. Pero en una cosa, sin lugar a dudas, pone a todos de acuerdo: sus grandes cualidades de sonido. Otros amplificadores históricos como el Nad 3020, Creek CAS4040, Luxman L-230, Sansui AU-3900 etc. pronto pasarán también por este blog.
El Musical Fidelity A1, objeto de esta primera publicación es un amplificador de mi propiedad que conservo desde 1988. Los cambios que hice entonces consistieron en el reemplazo de los transistores finales con Motorola MJ15024 / 25 y la sustitución de los condensadores electrolíticos en serie con la señal con condensadores no polarizados en poliéster Wima.
Los MJ15024/25
Las mejoras en la calidad del sonido fueron más que evidentes, ya que adquirió más dinámica y transparencia. Posteriormente también cambié las resistencias de 0.47 ohm de la fuente de alimentación, que casi habían quemado el circuito impreso, por otras de 5W, y reemplacé los diodos rectificadores por un puente de 20 A. Hay que tener en cuenta que, a pesar de la baja calidad general de los componentes, que en el A1 se utilizan resistencias de capa metálica con una tolerancia del uno por ciento.
Después de utilizarlo y disfrutarlo durante algunos años, el A1 acabó empaquetado en su embalaje original, en un almacén, y allí permaneció hasta el día de hoy. Recuperado junto a otro material, sacado de su embalaje y llevado al laboratorio, está listo para la que será la modificación definitiva.
Los condensadores de suavizado originales
Los condensadores de suavizado originales están en mal estado y son los primeros en ser reemplazados. Se sustituyen por condensadores Cornell Dubilier del mismo valor pero de 35V / 105º. Como la mayoría de los electrolíticos fabricados en la actualidad son para montaje vertical, en cualquier caso he preferido montarlos en horizontal, fijados con una abrazadera, para mantenerlos lo más alejados posible del calor de la aleta de refrigeración superior.
Los nuevos condensadores de suavizado de Cornell Dubilier
Seguidamente, también se reemplazan todos los demás condensadores electrolíticos del amplificador, con componentes de calidad, Panasonic y Rubycon. El selector de las entradas que ya no funcionaba correctamente es el siguiente elemento en ser eliminado, en esta foto se puede ver claramente como los contactos internos están completamente ennegrecidos y eso nos indica que cualquier intento de recuperarlo es prácticamente inútil.
El selector de las entradas original
Sin embargo, encontrar un reemplazo con las mismas características es realmente muy difícil, así que he optado por usar un conmutador rotativo clásico y montarlo en un soporte de aluminio cortado a medida.
El nuevo selector de entradas
El siguiente en ser reemplazado es el puente de diodos que ya había cambiado años antes, mecánicamente estaba bastante mal y después de haberlo quitado para comprobar bien su estado me doy cuenta de que la parte superior se había desprendido completamente. Esta vez el nuevo puente lo he fijado en el panel posterior.
Sustituyo también los dos interruptores, el del selector de fono mm/mc y el del tape monitor, este último no hacía buen contacto y, tras haber encontrado exactamente el mismo interruptor en Farnell, opto por cambiar ambos. Para los interesados les dejo el enlace a continuación:
https://es.farnell.com/alps-alpine/spun191600/switch-push-2-pole-snap-in-on/dp/2056796
Las nuevas resistencias de película metálica de 0,22 y 330 ohm
Se cambian R30-31 (0,22 ohm) con resistencias de igual valor de 3 watts de película metálica de Panasonic; R15-16 (330 ohm) con resistencias de igual valor de 1 watt de película metálica de Panasonic y las dos resistencias de 0,47 ohm en serie a la fuente de alimentación con resistencias de igual valor de 3W, 1%, 275º.
El potenciómetro de volumen
El problema del potenciómetro merece un capítulo aparte. El potenciómetro en cuestión, de baja calidad, se inserta en la retroalimentación de un amplificador inversor (TL084) lo que hace que sea muy difícil ajustar con precisión el nivel de salida. De hecho, únicamente a un cuarto de su potencia, el volumen está casi a la máxima potencia, además detecto una sensibilidad en la entrada del CD de solo 120mv frente a los 200mv declarados. La consecuencia de todo esto es que el ajuste a volúmenes de escucha bajos es bastante complicado y, debido a la tolerancia entre las dos secciones del potenciómetro, cuando éste se gira casi al mínimo, también existe un desequilibrio evidente entre los dos canales.
Uno de los potenciómetros de volumen utilizados durante las pruebas.
En cualquier caso, al principio intento ver si es posible solucionar el problema probando varios potenciómetros y tratando de trabajar en la ganancia del amplificador inversor, pero sin poder obtener grandes mejoras. Al final decido que la única solución es equipar el A1 con un nuevo preamplificador.
La idea es usar un amplificador operacional de muy buena calidad en una configuración no inversora con una ganancia de 12-15 db y un buen potenciómetro como un Alps RK. Pero hacer un circuito impreso utilizando transferencias, ácido, etc. no me gusta en ningún caso y, por otro lado, tampoco me gusta usar un circuito impreso pretaladrado.
Así que empiezo a indagar en la red buscando alguna solución que pueda ser útil para mi propósito, y al final, cuando menos lo esperaba, encuentro la solución en Aliexpress. Un preamplificador con circuito de doble cara, potenciómetro Alps, opamp NE5532 y fuente de alimentación dual con lm317 / 337.
El nuevo preamplificador
Sólo será necesario hacer algunas modificaciones bastante sencillas y considerando que las medidas del circuito impreso parecen ir bien para encajar dentro del amplificador, lo pido y después de casi un mes lo recibo. A continuación he reproducido el diagrama de cableado original.
La resistencia de 10K es en realidad de 1K
Al no tener resistencias para el montaje smd, quito ambas y las sustituyo por dos resistencias de 15kohm soldadas directamente en los terminales del potenciómetro. Ahora funciona realmente bien y solo queda instalarlo en el amplificador. Llegados a este punto es necesario quitar IC1 (TL084), el potenciómetro de volumen y los dos puentes que llevan la señal del selector de monitor de cinta a IC1. En la siguiente foto se puede ver cómo he hecho las conexiones: los cables verde y azul a la entrada del pre, amarillo y violeta la salida, y blanco y rojo es la fuente de alimentación.
Las conexiones entre la PCB principal y la nueva placa de preamplificador
La placa finalmente instalada y el amplificador listo para ser probado.
Musical Fidelity A1: las medidas
El último cambio consiste en reemplazar los conectores de salida de los altavoces por otros de mayor calidad, y en este punto empiezo a probar el “nuevo” Musical Fidelity A1. Comienzo con las pruebas de laboratorio y luego paso a las pruebas auditivas para verificar que todo es correcto. El amplificador funciona correctamente; proporciona en los primeros signos de clipping, 12,4 Vrms, con ambos canales funcionando, con una carga de 8 ohm, es decir algo más de 19 wrms. A 4 ohm, proporciona 9 Vrms equivalentes a unos 20 Wrms.
La sensibilidad en la entrada de cd para máxima potencia es de 190 mv. La respuesta de frecuencia a -1dB varía de 7 a 40 Khz. El voltaje de la fuente de alimentación del circuito debido al fuerte consumo de corriente es solo de +/- 20V y no de +/- 24V como debería ser teniendo en cuenta los secundarios del transformador de 18 V.
Midiendo el Musical Fidelity A1
Grafico de la distorsion a 1Khz, 10Wrms 8 ohm
Respuesta en frecuencia
Respuesta en frecuencia entrada phono
Empiezo la prueba de sonido midiendo también la temperatura del dispositivo. El control de volumen ahora funciona a la perfección y el ajuste del nivel de sonido es perfecto. El Musical Fidelity A1 ahora está reproduciendo música a 96 khz a través de un dac Dragonfly Red, y suena divinamente, me quedo escuchando música durante un largo rato, olvidando que el amplificador todavía está en prueba, el multímetro que mide la temperatura en la aleta de enfriamiento llega a marcar 72º!
Temperatura de la aleta de enfriamiento después de varias horas de uso
En este momento mido también la temperatura interna, la versión del A1 que tengo es la que tiene los paneles laterales sin agujeros. Introduzco el sensor de temperatura a través del botón del tape monitor. Hay que tener en cuenta que aunque no es un termómetro profesional, a raíz de las diversas pruebas que he realizado verifico que es suficientemente preciso, la temperatura ambiente durante estas pruebas es de 24 grados. La temperatura dentro del amplificador, medida tras varias horas de uso es de 66º.
Y la temperatura detectada dentro del amplificador: 66º
¿Qué cambiaría en la temperatura interna si los paneles estuvieran perforados? Hago una prueba empírica, quito los paneles laterales y los dejo descansando verticalmente en la parte superior, ahora hay una gran ranura de aproximadamente 1 cm. de alto a lo largo de ambos lados del amplificador, la temperatura baja dos grados, de 66º a 64º.
La temperatura interna desciende de 66º a 64º con los paneles laterales retirados y colocados, dejando 1 cm. para la entrada de aire.
A continuación se muestra el diagrama de cableado final con los cambios realizados, el diagrama no incluye la sección phono y el selector de entrada.
Diagrama de cableado con las modificaciones relativas a un solo canal
Musical Fidelity A1 y la clase A
Hemos visto que el Musical Fidelity A1 se calienta mucho. Evidentemente, mucho calor depende de la gran cantidad de corriente que absorbe en reposo y que es necesaria para poder trabajar en la clase A. Pero, ¿cuánta potencia en clase A tenemos realmente?
La corriente de reposo en cada estadio final se establece exactamente a la mitad de la corriente máxima, como debería ser en un push-pull de clase A, y es de 0,72 A para cada uno de los dos transistores finales. Hay aproximadamente 160 mv en cada una de las dos resistencias de salida (R30 y R31), por lo que 160/0.22 = 727mA.
Entonces, ¿cuánta potencia teórica tenemos en clase A en 8 ohm con 0.72A? Veamos:
Vp (voltaje pico) = Ax2R por lo tanto 0.72×16 = 11.5 o sea 8.1Vrms (Vrms = 11.5 / 1.41) equivalente a 8.2Wrms en clase A a 8 ohm.
En cualquier caso, también sabemos que un amplificador completamente en clase A absorbe la misma cantidad de corriente de la fuente de alimentación, tanto en reposo como a máxima potencia. Así que nada más fácil que ir a ver cuánto absorbe.
Foto A
Foto A. La corriente total absorbida en ausencia de una señal medida en la rama positiva de la fuente de alimentación es de 1.7A, más o menos el mismo valor se encuentra en la rama negativa, en la resistencia de 0.47 ohmios en serie con la fuente de alimentación de hecho hay 0,802 mV (0,802 / 0,47 = 1,7).
Foto B
Foto B. Ahora el amplificador está proporcionando 10V + 10Vrms en una carga resistiva de 8 ohm igual a 12.5 + 12.5Wrms a 1000hz, y no hay cambios en la absorción de corriente
Foto C
Foto C. El A1 ahora proporciona 12 + 12Vrms a 8 ohm (18 + 18Wrms) y la absorción de corriente prácticamente no cambia (1.72A).
Foto D
Foto D. A 4 ohm ya no podemos hablar de clase A, de hecho a máxima potencia, 9Vrms igual a 20,2Wrms la absorción aumenta y supera los 2A. Por tanto puedo concluir este extenso artículo afirmando que estamos ante un amplificador capaz de conquistar por sus grandes cualidades sonoras, pero tambièn sorprendernos en cuanto a algunas soluciones estéticas y sobre todo por la considerable cantidad de calor emana.
Por lo que se refiere al funcionamiento en clase A, los números nos dicen que estamos frente a un amplificador capaz de trabajar en clase A hasta 8Wrms, aunque, como hemos visto, la absorción de corriente del Musical Fidelity A1 se mantiene constante tanto en reposo como a la potencia máxima asì como debería estar en un amplificador que funcione totalmente en clase A.
Foto de grupo
Musical Fidelity A1 David II
Me llega al laboratorio la que debería ser la última versión del Musical Fidelity A1, se llama David II. Se ha rediseñado el circuito impreso y se han insertado 4 transistores en la entrada del circuito del preamplificador, lo que debería evitar el problema de un posible «bump» al encender, personalmente no les veo ninguna utilidad e incluso pueden interferir negativamente en la calidad de la señal, así que opto por eliminarlos.
El interior del Musical Fidelity A1 David II que acaba de llegar al laboratorio
En el circuito del preamplificador, todavía se usa el TL084 en configuración inversora con el potenciómetro insertado en el anillo de reacción y, aunque ahora es un excelente Alps RK, tenemos los mismos problemas que la versión anterior (ruidos, dificultades de ajuste fino). La sección de la fuente de alimentación también se ha modificado, ahora las resistencias de 0,47 ohmios y los condensadores de suavizado están separados para los dos canales.
Diagrama de cableado de la fuente de alimentación
Los condensadores de la fuente de alimentación son siempre 4 de 10.000µF 25V. En esta versión del Musical Fidelity A1, la tensión de alimentación es mayor, +/- 24V, mientras que en la primera versión había medido +/- 20V. En consecuencia, el rendimiento en términos de potencia también es diferente, de los 19W rms a 8 ohms de la primera versión pasamos a los 26W rms que medí en este amplificador.
En el circuito impreso también hay espacio para un tercer condensador de suavizado que, por supuesto, usaremos. En total serán 6 condensadores de 10.000µF, el espacio disponible no nos permite utilizar condensadores cuyas dimensiones sean diferentes a los originales, es decir, 30mm de diámetro y 30mm de altura. Los originales son solo de 25V, es decir al límite dado los +/- 24V de la fuente de alimentación, los nuevos que utilicé son de Vishay, las dimensiones son perfectas mientras que el voltaje de trabajo en este caso es de 35V, 105º de temperatura.
También se reemplazan los viejos condensadores electrolíticos en serie con la señal con condensadores no polarizados de Wima. Como en la otra versión del A1, aquí también se reemplaza el circuito del preamplificador, se quita el TL084 y las dos resistencias de 18 Kohm que desde la salida del selector de tape monitor envían la señal al circuito antiguo, luego se inserta el nuevo preamplificador, del mismo tipo que el anterior A1. La ganancia en este caso se modifica cambiando el valor de las dos resistencias de retroalimentación del 5532, de 1 Kohm a 680 ohmios.
Las dos resistencias de 680 ohmios
En la siguiente imagen vemos las conexiones de la nueva placa: los cables marrón y violeta son la entrada del pre y toman la señal en la salida del selector del tape monitor utilizando los orificios de las dos resistencias R19 y R119 que se han quitado, los cables amarillo y blanco son la salida del pre y se conectan en los orificios del antiguo potenciómetro que se ha eliminado, y por último, blanco, negro y rojo son las conexiones de la alimentación.
Las conexiones de la nueva placa de preamplificador
Musical Fidelity A1-David II: las medidas
La sensibilidad de las entradas con la resistencia de 680 ohmios es ahora de 250 mV para la entrada CD y 4 mV para la entrada phono. Como ya se mencionó debido al voltaje de suministro más alto, la potencia en 8 ohmios con los dos canales operando a 1 kHz es de 26 Wrms (14,5 V) mientras que se midieron 8,5 Vrms (18 Wrms) en 4 ohmios.
El interior del Musical Fidelity A1 David II después de las modificaciones
Las resistencias de salida de la etapa de potencia son ahora de 0,47 ohmios en lugar de 0,22 como la primera versión. También cambia el valor de R11 anteriormente era de 3.7 Mohm y en esta versión es de 1.8 Mohm, el valor de la corriente de reposo también cambia y en consecuencia también la potencia entregable en clase A. De hecho en cada una de las resistencias de salida he medido 252mV, equivalente a una corriente de reposo de 536 mA (252 / 0.47), y esto nos indica que el amplificador trabaja en clase A hasta: 0.536 × 16 = 8.57 Vp = 6 Wrms.
Distorsión a 1 Khz 10w
Respuesta de frecuencia a 10w rms
¿Y la temperatura? Obviamente, es mucho más baja. Después de varias horas, la temperatura de la aleta de enfriamiento nunca supera los 60º (frente a los 72º medidos en el otro amplificador), además hay que considerar que en esta versión los paneles laterales están perforados.
En la primera versión del Musical Fidelity A1 habíamos visto que la absorción de corriente en reposo (1,7 A por rama) no variaba con el aumento de la potencia entregada hasta al menos 18 Wrms en 8 ohmios, en esta versión en cambio la absorción de la corriente total en reposo es menor (1.1A por rama) y, por consiguiente, permanece constante solo hasta 6Vrms (4.5Wrms), ya que para poder entregar 20Wrms se necesitarán al menos 1,6A.
Aquí podemos ver la imagen de los dos modelos, en la parte inferior el A1X y en la parte superior de la foto el A1 David II, hay que señalar que hay algunas diferencias por lo que respecta a la serigrafía.
Nuevos cambios en el Musical Fidelity A1
¡Ya estamos otra vez! Mi Musical Fidelity A1 me está avisando de que ya no puede más, es verdad que está funcionando constantemente, pero si se cree que quemando el transformador de alimentación me voy a rendir, es que no ha entendido nada….
Como no queda otra alternativa y tendré que abrirlo, aprovecharé también para hacer algunos cambios e instalar el nuevo preamplificador que he diseñado especialmente para este estupendo e “infernal” amplificador.
Los 72 grados que había medido en su momento son demasiados y probablemente sean la causa de la muerte del transformador. Inesperadamente el amplificador se apaga y el fusible principal se funde evitando daños más graves. Debido al calor, en algunos puntos del devanado el aislamiento del transformador se ha deteriorado creando un cortocircuito.
El transformador del Musical Fidelity A1 quemado
El nuevo transformador toroidal es perfecto tanto en términos de dimensiones como de voltajes de salida, aunque habrá que aplicar algunas modificaciones. El secundario al igual que el transformador viejo es, o mejor seria 18-0-18VAC, en realidad son 20-0-20VAC, esto significa un voltaje rectificado más alto.
De hecho, bajo carga, después de la resistencia de 0,47 ohmios, encontramos +/-22,5 V en lugar de los +/-20 V anteriores, esto significa que tendríamos más potencia de salida pero también una corriente de reposo más alta y, por lo tanto, ¡incluso más calor!
El nuevo transformador toroidal y los nuevos condensadores de suavizado
Mientras tanto, aprovecho que el amplificador está abierto para hacer otros cambios. Reemplazo los 4 condensadores de alimentación por otros de mayor valor y cuyas dimensiones me permiten montarlos sin problemas. Son de Epcos, cada uno tiene una capacidad de 15000µF, voltaje y temperatura 35V y 105º. Los cables del transformador los conecto al circuito impreso con conexiones faston para poder desconectarlo fácilmente ya que observo que tendré que desmontar el circuito impreso otras 100 veces…
He detectado que el puente de diodos (es el segundo que cambio) si bien es muy potente en cuanto a la corriente suministrada, sufre mucho el calor si se fija en el panel por lo que lo sustituyo por 4 diodos en el circuito impreso como estaba originalmente.
Ahora ha llegado el momento del nuevo preamplificador. Inicialmente, para solucionar los problemas de baja sensibilidad y ruido del potenciómetro inducido por el circuito preamplificador original, había adaptado uno que había dado buenos resultados; seguidamente, ante la creciente demanda que tenía para modificar el A1, diseñé un nuevo preamplificador ad hoc y mandé imprimir los circuitos impresos a una empresa especializada.
El nuevo preamplificador
El circuito de alimentación está hecho con reguladores LM317-337. En la entrada hay un filtro anti ripple compuesto de una resistencia y dos condensadores. Los transistores Q1 con C5 y R12 para el lado positivo y Q2 con C10 y R16 para el lado negativo, retrasan unos segundos la llegada de la tensión de alimentación, que es de +/-11,5 voltios, para evitar el molesto transitorio que, aunque raro en el MFA1, a veces es audible.
Diagrama de cableado del nuevo preamplificador
El doble circuito integrado que se encarga de amplificar la señal de entrada es de nuevo el NE5532. Tras probar varios tipos de circuitos integrados, incluso más modernos y de mayor rendimiento, finalmente el 5532 es el que más me convenció. La sensibilidad de las entradas con el nuevo previo es ahora de 190mV para las de alto nivel y de 3,2mV para la entrada phono.
Después de hacer estas modificaciones y cambiar el transformador, enciendo el dispositivo y como había adelantado, se confirma que el circuito está alimentado con +/- 22.5V. Mido el voltaje a través de las resistencias de salida de 0.22 ohmios con un resultado de 200mV. ¡Esto significa que la corriente de reposo ahora es de 900 mA!
El Musical Fidelity A1 durante las pruebas
Por consiguiente es necesario buscar una solución para disminuir el calor generado ya que con los valores actuales la aleta de refrigeración pasará de los 72º que medí en su momento a por lo menos 80º.
En algunas ocasiones me había planteado instalar un ventilador; hice algunas pruebas e instalé uno de 40mm que me pareció perfecto para fijarlo directamente sobre el soporte de aluminio de los transistors de potencia. Obviamente, también habría tenido que insertar ranuras en los paneles laterales para permitir la circulación de aire. Luego abandoné la idea porque el ruido del ventilador era demasiado fuerte para mi gusto y descarté esta solución.
Primer plano del ventilador montado experimentalmente sobre el soporte de aluminio
Llegados a este punto decido que solo queda una cosa por hacer: disminuir la corriente de reposo. Musical Fidelity ya la había bajado en los últimas unidades producidas, el propio David II en este mismo artículo tiene una corriente de reposo de unos 540mA mientras que en mi A1 era de 720mA.
Hay dos formas de reducir la corriente de reposo del MFA1: aumentar R6 y R11, que en los modelos con resistencias de salida de 0.22ohm son de 3.7Mohm y en los de resistencias de 0.47 son de 1.8Mohm, o aumentar el valor de las resistencias de salida. En el David II, que tiene resistencias de salida de 0.47ohm, cambiaron las resistencias de 1.8Mohm por resistencias de 2.7Mohm obteniendo así una corriente de reposo de unos 560mA. En el caso de mi A1 dejé sin cambios R6 e R11 y aumenté las resistencias de 0.22 a 0.33ohm, de esta manera la corriente de reposo bajó de 900mA a 600mA.
Las nuevas resistencias de 0,33 ohmios
Podemos calcular entonces que la potencia teórica ahora disponible en clase A a 8 ohmios es de 6,8 Wrms, obviamente por debajo de los 8,2 Wrms que teníamos antes de los cambios.
Durante las pruebas y tras varias horas de uso, la temperatura de la aleta de refrigeración en esta ocasión nunca supera los 60º. La potencia de salida ha aumentado, de los 19 Wrms originales a los 23 Wrms en 8 ohmios.
En lo que a calidad de sonido se refiere, debo decir que este amplificador me sigue sorprendiendo positivamente, no solo no le afecta la pequeña disminución de potencia disponible en clase A sino que me parece que suena aún mejor, la reproducción de los instrumentos de cuerda por ejemplo sorprenden cada vez más por su dulzura y realismo, y además la música en general parece haber adquirido una mayor dinámica.
Fantástico
Yo tengo un B1 031072.
Que recuerdo que sonaba muy bien y leyendo tu fantástico artículo la acabo de sacar y verlo de nuevo. Ya tiene más de 40 años.