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Progettazione degli amplificatori a valvole

Indice Argomento Corrente 1) Principi generali 2) Cosa è l'amplificazione? 3) Limiti intrinseci 4) Classi di funzionamento 5) La reazione 6) Progetto di amplificatori 7) Progetto di preamplificatori e amplificatori finali: formule di calcolo utilizzate

1 - Principi generali

Prima di progettare un amplificatore a valvole occorre avere le idee ben chiare sui vari concetti elencati di seguito.
Quando si parte da un progetto già sviluppato da altri occorre comprenderne fino in fondo il funzionamento e i limiti allo scopo, se possibile, di migliorarlo.
Un amplificatore, per bene che sia progettato ha dei limiti intrinseci dettati dalle scelte di progetto, il miglior risultato è sfruttare al massimo quello che abbiamo a disposizione.

2 - Cosa è l'amplificazione?

In ambito elettronico, in campo audio, per amplificazione si intende la moltiplicazione di un segnale per un valore detto guadagno per ottenere in uscita lo stesso segnale applicato all'ingresso amplificato, ovvero aumento di A volte. Il guadagno a volte è espresso in dB. Quindi l'amplificatore nel suo insieme è un componente attivo, che quindi va alimentato e trasferisce parte della energia che assorbe al segnale da amplificare (viene sfruttata una fonte esterna di energia per conferire al segnale in ingresso la maggiore ampiezza/potenza necessaria).

Di solito si parla di amplificatori in elettronica, considerando come segnale da amplificare una tensione o una corrente.
Quindi abbiamo amplificatori di tensione, di corrente, o tutti e due nel caso di un amplificatore audio.
In genere un amplificatore audio è formato, semplificando molto, da due unità accoppiate tra loro: stadio pre-amplificatore e stadio di potenza.
In pratica sono i due stadi base che da soli sono in grado di dare al segnale in ingresso la potenza necessaria per pilotare le casse acustiche.

3 - Limiti intrinseci

I limiti di un amplificatore sono rappresentati dal massimo guadagno che può fornire che a sua volta è frutto di varie scelte di progetto e dalla distorsione che inevitabilmente introduce nel segnale che viene amplificato.
Un amplificatore è sempre un compromesso, non esiste quello perfetto.
Si lavora per ottenere il massimo in relazione al materiale che si ha a disposizione.

4 - Classi di funzionamento

Un amplificatore audio analogico (non digitale) può funzionare in classe A o AB.

5 - La reazione

La reazione viene usata in questo caso, per linearizzare il comportamento degli amplificatori.
Per una trattazione più dettagliata: La reazione negli amplificatori audio.

6 - Progetto di preamplificatori e amplificatori finali

Progetto di un preamplificatore

Progettazione di un preamplificatore per microfono dinamico

Progettazione di un preamplificatore per chitarra e basso elettrico con uscita bilanciata

Progetto di un amplificatore finale in classe "A"

7 - Progetto di preamplificatori e amplificatori finali: formule di calcolo utilizzate

In tutti i progetti trattati in questa sezione sono state utilizzate formule semplificate e calcoli eseguiti in via geometrica sulle rette di carico. Questo per rendere più facile la progettazione, a costo di una certa tolleranza che il più delle volte è ininfluente per la stessa tolleranza dei componenti utilizzati.
Negli ultimi anni ha preso piede la simulazione dei circuiti tramite software come SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) che eseguono una simulazione del funzionamento del circuito abbastanza veritiera.
Noi abbiamo preferito un approccio più pratico e "vecchio stile" anche per evitare le complessità insite nell'utilizzo di tali software.