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Semplice Amplificatore per cuffia beyerdynamic custom one pro in classe "A" (single ended).

Introduzione

Questo amplificatore single ended è stato costruito per funzionare con una cuffia Beyerdynamic custom one pro, caratterizzata da una impedenza di 16Ω.
Quindi è indicato per questo modello specifico o modelli con analoga impedenza, sensibilità e potenza massima.
La tensione di alimentazione di 5V è stata scelta in quanto ricavabile da una presa usb, da un piccolo alimentatore o dalla alimentazione stessa del computer.

Caratteristiche della cuffia da pilotare (Beyerdynamic custom one pro)

Risposta in frequenza (headphones)	5 - 35000 Hz
Sound pressure level (SPL)	96 dB
THD, total harmonic distortion	< 0,2 %
Tipologia	chiusa
Tipo di plug	Jack 6,35 mm placcato oro
Cable length	3 m / scollegabile
Principio funzionamento trasduttore	dinamico
Peso senza cavo	290 g
Impedenza Nominale	16Ω
Potenza Massima Continua	100 mW

Si tratta di una cuffia di ottima fattura caratterizzata da una bassa impedenza, da una bassa potenza massima.
Adatta per essere utilizzata su dispositivi portatili, in grado di pilotarla con la giusta potenza nonostante la bassa impedenza.

Schema Amplificatore per cuffia in classe "A" per Beyerdynamic custom one pro

Sopra lo schema del circuito amplificatore single ended in classe "A" per cuffia beyerdynamic custom one pro o similari.
Come si può vedere dallo schema si tratta di un circuito molto semplice composto da un solo transistor darlington.
Per calcolare il circuito in questo caso si parte dall'impedenza di uscita che dovrà avere.
Ovvero 16Ω.
Lavorando in classe "A" l'impedenza che si vede dall'uscita sarà data dal parallelo R2-R3 diviso per 2 (la resistenza del transistor è esattamente uguale al parallelo R2-R3 quindi la resistenza che si vede verso massa è uguale alla metà del parallelo).
Quindi 16Ω.
La resistenza R1 e il Trimmer P1 sono stati determinati sperimentalmente, in particolare R1 è fondamentale per stabilizzare termicamente il punto di lavoro e determinare l'amplificazione che è data dal parallelo R2-R3 fratto R1 (quindi circa 3 volte).
La taratura si esegue girando il trimmer multigiri P1 fino a che la tensione ai capi del parallelo R2-R2 non è uguale alle tensione di alimentazione (5V) meno la caduta di tensione su R1 fratto 2 (2,2-2,3Volt).
La taratura va eseguita e poi ritoccata quando il circuito è in funzione da almeno 10 minuti, in modo che abbia raggiunto la stabilità termica.
La potenza in gioco è molto bassa, il transistor diventa appena un po' caldo.
La corrente che circola a regime è di 70 mA e la potenza assorbita è 350 mW con una potenza massima trasferita al carico (la cuffia) di circa 100 mW.
Con queste potenze in gioco è superfluo dotare il transistor di una aletta di raffreddamento.

Foto del circuito realizzato in versione mono su basetta millefori

Nelle foto sopra è ripreso il circuito realizzato su basetta millefori visto da sopra, da sotto e dal fianco.
Si notino le resistenze sa 1/2 watt.
La resistenza che vedete in parallelo a quella da 10Ω è scollegata ed è stata usata per un test.

Progettazione di varianti

La progettazione dello stesso circuito per una cuffia di impedenza superiore implica l'utilizzo di una fonte di alimentazione in grado di erogare una tensione più alta per fornire alla cuffia una potenza adeguata nonostante la più alta impedenza.
Per il resto il calcolo del circuito si fa nello stesso modo.
Poi volendo strafare si potrebbe sostituire la resistenza di carico con un altro transistor dello stesso tipo impiegato come generatore di corrente costante, annullando in questo modo la deriva termica e riducendo anche la distorsione.

Adattamento dell'amplificatore ad una cuffia Sennheiser HD650 o altro modello con impedenza tipica 300 ohm

Risposta in frequenza (headphones)	10 - 39500 Hz
Sound pressure level (SPL)	103 dB
THD, total harmonic distortion	< 0,05 %
Tipologia	circumaurale
Tipo di plug	Jack 6,35 mm placcato oro
Cable length	3 m / scollegabile
Principio funzionamento trasduttore	dinamico aperto
Peso senza cavo	260 g
Impedenza Nominale	300Ω
Potenza Massima Continua	500 mW

Caratteristiche di una cuffia Sennheiser HD650.
E' il punto di partenza per una buona progettazione di un amplificatore.
Ogni cuffia avrebbe bisogno di un amplificatore espressamente progettato per pilotarla, considerazione che vale anche per i diffusori.
Questo tipo di cuffia si presta, in considerazione dell'alta impedenza, ad essere pilotata da un valvolare OTL.

Nello schema sopra l'unica differenza rispetto allo schema precedente oltre alla tensione di alimentazione di 24 V è nella resistenza di carico R1 e in quella di stabilizzazione/controreazione R2 che hanno dei valori adattati al pilotaggio di una cuffia con impedenza di 300Ω.
Questo amplificatore può pilotare cuffie fino ad una impedenza di 150Ω.
La resistenza R1 dovrebbe essere da 2W mentre R2 da 1W.
Il transistor dovrebbe avere una piccola aletta di raffreddamento adatta a transistor con case TO220.
La taratura va eseguita come nel caso precedente.