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Matrix M-Stage HPA2 USB. Amplificador de auriculares y DAC.

Matrix M-Stage HPA2 USB. Amplificador de auriculares y DAC.

Estamos de vuelta con la esperada review de uno de los amplificadores de auriculares con mejor relación calidad-precio del mercado: el Matrix M-Stage HPA2. La segunda revisión de este homenaje/clon del Lehman BCL con función USB DAC mejora en varios aspectos el diseño anterior. Los cambios más notorios son la eliminación del selector de ganancia (que como todos los selectores de ganancia a largo plazo puede dar problemas de channel imbalance si se manipula a menudo) manteniendo un buen control de la potencia gracias a un control de volumen ALPS mas progresivo, así como la actualización necesaria de la sección USB DAC, que ahora monta un receptor USB de la conocida XMOS y un DAC alto de gama de Texas Instruments, el PMC1794 con capacidad hasta 192/24 bits. A parte, hay una actualización estética del frontal que lo hace más actual sin dejar de ser un diseño sobrio.

Como comentamos, el M-Stage HPA1 copiaba seguía las líneas de diseño del Lehmann Audio Black Cube Linear, pero por una cuarta parte del precio de este:

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 1

 

Fig.1: Matrix M-Stage HPA2 USB DAC

 

Interfaz y usabilidad

El amplificador M-Stage HPA2 tiene una interfaz limpia y cómoda de usar. En el frontal esta la salida de auriculares jack de 6.3mm, el selector de entradas (RCA o USB), un par de LEDs azules (encendido y detección de audio) y el nuevo potenciómetro que incluye la guía de ganancia. Como veremos mas adelante, cuando ponemos un el potenciómetro en el máximo (15), aplica una ganancia de 15dB a impedancias altas (>100 ohm) respecto a la señal de entrada RCA trasera.

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 1

Fig.2: Frontal del Matrix M-Stage HPA2 USB DAC

En la parte de atrás del amplificador, tenemos la entrada USB (Input2) para PCs/MACs con capacidad hasta 24 bits/192Hz (que representa un salto desde los 24/96 del Matrix HPA1 DAC y una clara mejora de los 16/44.1 del Lehmann BCL). También tenemos la entrada analógica por doble RCA (Input 1) y la salida de previo OUTPUT. Curiosamente, esta salida no viene directamente de la salida de la sección del DAC como cualquiera pensaría, sino que tiene unas características similares a la salida de auriculares en términos de potencia y calidad de señal.

Finalmente, tenemos un conector de triple pin para la alimentacion y pin de tierra (para disminuir el ruido de fondo), con un botón de encendido.

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 3

Fig.3: Parte trasera del M-Stage HPA2 USB DAC

 

Simplificando un gran amplificador

Uno de los cambios de la versión HPA1 a la HPA2 es la desaparición del selector de ganancia en la parte inferior del amplificador. La principal razón es que este selector estaba conectado en la cadena de audio y a largo plazo podía generar problemas. Por tanto, en Matrix decidieron usar un potenciómetro nuevo que, junto a una actualización en los circuitos electrónicos, permite al M-Stage adaptarse a auriculares de diferentes impedancias. Como hemos mencionado antes, el nuevo potenciómetro ALPS lleva escritas la ganancia en dB. Esos valores solo son aplicables a impedancias altas, ya q a bajas las reduce a un maximo de 10 y 12dB, evitando que dañes tus auricularses de baja impedancia (<50 ohm)

Novedades técnicas:

1.- El nuevo potenciometro de ALPS con un recorrido mucho mas suave y preciso que el anterior de la generacion HPA1.

2.- Selector de 120V o 240V externo. Con el HPA1 si comprabas tu Matrix para USA (120V) y luego te lo querías llevar a la UE (240V), necesitabas un transformador externo para no dañar la fuente de alimentación.

3.- Nuevo relé TAKAMISAWA  A5W-K en la salida de auriculares. Este rele funciona mano a mano con el detector de audio que enciende el nuevo LED azul en el panel frontal. Esto consigue que los primeros instantes que encendemos el ampli, no oigas ningun “clic o pop” de los circuitos electronicos.

4.- Nueva sección de USB DAC con un diseño mejorado y componentes actualizados. Para el receptor USB han pasado a usar el conocido XMOS (con compatibilidad para dispositivos ASIO), el DAC se ha actualizado al tope de gama de Texas Instruments, el PCM1793, y el amplificador de salida a un operacional LME49720 de bajísima distorsión.

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 4

Fig.4: Módulo USB DAC nuevo

 

Resumen de las medidas

Entrada USB  y salida de auriculares.

16 Ohm 32 Ohm 150 Ohm 600 Ohm Open
Rango Dinamico (16/24 bits) 88.6/104.3 dB 91.7/105.9 dB 92.1/103.6 dB 91.2/106.2 dB 92.190/107.5 dB
Crosstalk (L) -69. dB -74.3 dB -75.3 dB -81.7 dB -83.7
Crosstalk (R) -69.9 dB -74.2 dB -76. dB -81.4 dB -83.1
Potencia de salida(W/mW<1% THD+N) 1.273 W  1.126 W  481,6 mW 138 mW
Voltaje de salida  (V RMS<1% THD+N) 4.371 Vrms@2.1% 6.004 Vrms@1.6% 8.5 Vrms@0.2% 9.1 Vrms 9.112 Vrms@0.091%
Potencia de salida(W/mW a Maximo Volumen)  1.803W  1.65W  640,2 mW  175.4 mW
Voltaje de salida  (V RMS@THD+N a Maximo Volumen) 5.372@18% 7.28@14% 9.8V@9.7% 10.26@9% 10.37@9.04%
Respuesta en Frecuencia (20Hz – 20kHz) ±0.083 dB ±0.042 dB ±0.086 dB ±0.087 dB ±0.099 dB
Ruido de fondo (Min/Max Volumen) -73/-90dBu -87.1/-99.623 dBu -83 dBu -87.2/-99.145 dBu -70/-88 dBu
CCID IMD (400mV) 0.094% 0.035% 0.031% 0.031% 0.0024%

Entrada USB  y salida de linea por RCA traseros.

10 KOhm
Rango Dinamico  (16/24 bits) 92.2/107.4 dB
Crosstalk (L) -83.25 dB
Crosstalk (R) -85.22 dB
Voltaje de salida 10.3 Vrms@9%
Respuesta en Frecuencia (20Hz – 20kHz) ±0.038 dB
Ruido de fondo (Max/Min Volumen) -70/-81 dBu
CCIF IMD (400mV max) 0.009%

 

 

Sección técnica

El Matrix M-Stage está compuesto de 5 partes principales que podemos ver en la siguiente figura (falta el modulo USB DAC que esta colocado justo al lado del transformador):

 

Foto Matrix M-Stage II USB DAC internal details 2

 

Fig.5: Detalles internos del amplificador Matrix M-Stage HPA2

1.- Transformador Toroidal. Se encarga se coger los 230 o 120V de la corriente electrica alterna que llega tu casa (más detalles aqui) y la baja a +/-15V aún en alterna

2.- Etapa de regulación y filtrado. Es el siguiente paso para convertir los +/-15V en alterna a +/-15V en continua (mas detalles aqui) y no solo limpiarlos de ruido eléctrico sino también de proveer una cantidad extra de corriente al amplificador final cuando el usuario esta escuchando pasajes de música fuertes con unos orejeros “duros” de mover.

3.- Etapa de pre-amplificacion. Aquí usa un amplificador operacional de TI, el común OPA2134 para amplificar levemente la señal de audio que viene del módulo USB DAC o de la entrada de linea. En la nueva versión del M-Stage HPA2 el OPA sigue siendo reemplazable y permite jugar con varias configuraciones ( como este usuario en headfonia que hizo un mod y cambio al OPA627 para cambiar el perfil del sonido). Anteriormente esta etapa se usaba para controlar los 4 pasos de ganancia, ahora es fija.

4.- Etapa final de amplifiación discreta Clase A. Como se puede ver mas abajo en la figura , el M-Stage usa 8 transistores discretos de alta potencia para aplicaciones de audio como este (que puede soportar hasta +/-80V de entrada) en una configuración multi-etapa que incrementa la potencia de salida gradualmente. Al estar sobredimensionado para su uso con auriculares, siempre consigue trabajar en una zona más lineal y que produce menos distorsión.

Con ligeros cambios, el Matrix M-Stage HPA2 sería un muy buen amplificador de cajas acústicas.

Matrix no publica ningún diagrama de bloques o explicación de su diseño o sobre lo que modifica respecto al Lehman Cube. Por suerte para los aficionados hubo un leak en Internet (que ya no está disponible) donde encontrábamos una versión DIY (Do-It-Yourself) de la sección de alimentación (Figura ) y de la sección de amplificación:

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 6

 

Fig.6: Diseño DIY de la fuente de alimentación similar al Matrix MStage HPA2

 

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 7

Fig.7: Diseño DIY de la sección de alimentación similar al Matrix MStage HPA2

Hay algún pequeño cambio, como el limitador de corriente máxima para no dañar los auriculares de baja impedancia, algunas mejoras en la placa, algunos componentes menores que han cambiado o eliminado y que en general consiguen un diseño de amplificador más limpio y fiable que la generación HPA1.

 

Mediciones

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 8

Fig.8: Matrix M-Stage en el banco de pruebas con el Audio Precision 555

Para las mediciones hemos usado nuestras pistas habituales reproduciéndose desde Foobar2000 y conectándonos al M-Stage desde el PC a través del USB. Todas las mediciones que vienen a continuación pasan por la sección del nuevo USB DAC hacia la etapa de pre-amplificacion y finalmente la etapa Clase A discreta. Primeramente deberemos instalar los drivers de Matrix (aqui), luego conectar el USB, encenderlo, lanzar el foobar2000, ir a las opciones y seleccionar M-STAGE, como el dispositivo de salida.

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 9

Fig.9: Foobar2000 configurado para usar el Matrix M-Stage HPA2 USB DAC como salida

 

Respuesta en frecuencia

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 10

Fig.10: El Matrix tiene una respuesta en frecuencia muy plana, con apenas una caída ligera de -0.5dB a partir de los 17/18KHz

 

Linealidad del DAC

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 11

Fig.11: Linealidad de la sección digital y amplificación del M-Stage HPA2 a diferentes cargas

Exceptuando algunos picos entre los 100 y 200 Hz de valores muy bajos y debidos a múltiplos de los 50Hz de la corriente alterna, el resto del espectro muestra una linealidad libre de distorsión bastante buena.

 

Potencia de salida

Aquí es donde veremos la principal motivación de tener un amplificador dedicado del tamaño de un M-Stage HPA2, lo que le permite tener su propia fuente de alimentación interna.

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 12

Fig.12: Máxima potencia a 16 ohm antes de recortar la señal (control de volumen sobre 11dB de ganancia)

A cargas bajas (que en principio no es el fuerte de este amplificador), es capaz de sacar >4.3V reproduciendo una señal sinusoide perfecta con apenas un 2% de distorsión más ruido. Si usasemos esta potencia con cualquier IEM del mercado de sensibilidad alta, podríamos freírlo.

 

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 13

Fig.13: Máxima potencia a 16 ohm con un claro recorte de la señal

 

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 14

Fig.14: Máxima potencia a 32 ohm antes de recortar la señal (control de volumen sobre 12dB de ganancia)

A 32 ohms, la cifra ya sube a 6.186 V o 1.126W, con lo que un Hifiman HE560 (90dB SPL a 35 ohm) o HE400i (93 dB SPL a 35 ohm) los podría poner a 120 y 123dB SPL respectivamente.

 

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 15

Fig.15: : Maxima potencia a 150 ohm antes de recortar la señal (control de volumen sobre 12dB de ganancia)

 

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 16

Fig.16: Máxima salida a 150 ohm

Por poner un ejemplo, con unos Senheisser HD650 que tienen una sensibilidad de 103dB SPL/1mW, con los 240mW a 300 ohm del M-Stage HPA2 conseguiríamos llegar a unos 126.8dB SPL. Una cifra muy alta y que difícilmente se requerirá nunca. Mientras que unos ¨duros¨ Hifiman HE560 los pondría a 113.8dB, potencia más que suficiente con la mayoría de discos.

Como nota general, de los +/-15V que dispone la etapa discreta de amplificacion final del M-Stage, consigue llegar sin recortar hasta los +/-12.5V, a partir de ahí incrementar el volumen solo consigue generar más distorsión y subir un poco el voltaje de salida. A algunos incluso les puede gustar ese extra de distorsión con algunos géneros, al tener un sonido que recuerda más a los amplis de guitarras, en cambio el resto estarán encantados con sus 8.5-9V limpios entre 150 y 600 ohms.

 

Impedancia de salida

576.6-483.7/483.7 * 32 = 6.1 ohms

 

Rango dinámico

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Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 18

Fig.17: Rango dinámico del Matrix M-Stage HPA2 usando pistas a 24 bits

 

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 19

Fig.18: Rango dinámico del Matrix M-Stage HPA2 usando pistas a 16 bits

 

Control de volumen, ruido de fondo y el “Gapless”

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 20

Fig.19: Control de volumen del Matrix MStage HPA2 usando el potenciómetro analogico de ALPS

 

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 21

Fig.20: Error entre canales del M-Stage HPA2. Muestra un buen diseño de la placa y selección de componentes, apenas de +/-0.03dB

Durante el uso a través del USB, no notamos ningún gap al pasar entre pistas.

 

Intermodulación

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 22

Fig.21: Espectro de intermodulación con dos tonos de entrada de 19 y 20KHz a 32 ohm de valor -7dBFs.

Sin llegar a los niveles cuasiperfectos de un DX90, mide mejor que un Fiio X3 o un DX50 mostrando el porqué de ese sonido tan limpio que se agradece en la escucha, ya que apenas genera armónicos no presentes en la señal original.

 

Anexo1: Salida de linea

Respuesta en frecuencia

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 23

Fig.22: La salida de linea muestra una frecuencia de respuesta totalmente plana

 

y la potencia máxima es:

Amplificador de auriculares y DAC Matrix M-Stage HPA2 USB 24

Fig.23: La salida de línea por doble RCA tiene una potencia similar a la salida de orejeros, aunque adaptada a una mayor impedancia para ser usada como pre-amplificador.

 

Conclusión

El amplificador Matrix M-Stage HPA2 ha mejorado la version HPA1 en varios aspectos, con la inclusión de un DAC sobresaliente como principal novedad, y sigue siendo una gran elección en su nivel de precio a tener muy en cuenta si lo que se quiere es mover todo tipo de orejeros de impedancia media y alta (>32 ohm).

 

Headphoniaks Team
2 Comentarios
  • Dimas
    11/05/2015

    Es el amplificado + dac que tengo, comprado en headphoniaks hace unos 6 u 8 meses. Venia de tener unos Sennheiser PC360 enchufados al pc sin amplificador ni nada y al conectarlos al Matrix fue casi como tener unos auriculares nuevos, la amplitud que ganaron me sorprendio mucho y bueno, despues compre unos Beyerdynamic de 250ohm y totalmente distintos. Muy contento con este amplificador, una de esas cosas que espero que me duren muchos años y que disfruto cada dia con ellos.

    Muchas gracias por esta review tan amplia para los que estamos iniciandonos en el mundillo.

  • F L G Ruso
    08/06/2015

    A sido una información muy satisfactoria seguro que sea el ampli que me compre para mis AKG K340 K451 y mi prosimo AKG de alta gama gracias.

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