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Amplificatore Finale e possibili Configurazioni Circuitali

Di cosa occorre tener conto

1) Della potenza che vogliamo ottenere in uscita, che è funzione del volume di ascolto e della sensibilità delle casse acustiche che intendiamo usare.

2) Complessità della circuitazione che vogliamo usare.

3) Filosofia di progetto.
Molti costruttori preferiscono per partito preso una particolare configurazione, adducendo motivi spesso opinabili.
A nostro avviso occorre sempre partire dalla considerazione dei punti 1) e 2)

Amplificatore Single-Ended

Facciamo un po' di chiarezza, il termine “Single Ended” applicato ad un dispositivo elettronico potrebbe essere tradotto in “terminato singolarmente” o "finale singola", cioè che utilizza un unico segnale, rispetto ad un sistema duale che utilizza due segnali (come il push-pull). Nel caso specifico di uno amplificatore finale si identifica una configurazione in cui il segnale va a pilotare direttamente un unico dispositivo (o più dispositivi in parallelo) di amplificazione, siano essi triodi, tetrodi, pentodi, o MOSFET.

Schema Amplificatore di potenza in configurazione single-ended

L'amplificatore single-ended utilizza comunemente una valvola o più valvole in parallelo nella configurazione a catodo comune, polarizzata in classe "A".
La potenza in uscita di solito è modesta, in genere fino 10-15 Watt ed è la configurazione preferita dai "puristi" del suono.
Il funzionamento dello schema a sinistra è il seguente: in segnale supera il condensatore C1 e arriva alla griglia di V1 polarizzata negativamente in continua rispetto al catodo con la tensione che cade ai capi di R2+R3.
La R2 serve per la controreazione e limita il guadagno di V1 mentre R3 è bypassata per la componente alternata da C4 e quindi partecipa solo alla polarizzazione della griglia in regime statico.
Il segnale passa dalla resistenza di carico di V1 che è R4 attraverso C3 alla griglia di V2 che è polarizzata in continua da R7+C5.
V2 è collegata al carico attraverso il trasformatore Tras.1 che funge da adattatore di impedenza.
I condensatori C6 e C7 sono di stabilizzazione della tensione anodica e sono da calcolarsi il più piccolo un centesimo (come valore) di quello più grande.
Il gruppo R5-C2 stabilizza la tensione di alimentazione di V1.

I vantaggi sono i seguenti:

Gli svantaggi:

Amplificatore Controfase o Push-Pull

Push-Pull si traduce letteralmente in "spingi e tira".
Questa tipologia di amplificatori è costituita nella parte finale da due  tubi uguali che lavorano in modo alternato ed amplificano due segnali uguali ma sfasati di 180°, ricomponendoli con il trasformatore  di uscita.
In pratica attraverso uno stadio invertitore di fase che precede quello finale, vengono creati due segnali sfasati di 180° ed a turno i finali li amplificano per poi sommarli sul primario del trasformatore di uscita.
Da questi amplificatori si riescono ad ottenere potenze considerevoli ed  offrono un rendimento medio alto potendo lavorare in classe AB.  Sono più complessi da realizzare, in quanto hanno uno stadio, come detto  già prima quello invertitore di fase, in più  rispetto ai single ended ed  introducono una distorsione detta "di incrocio" quando il segnale passa per lo zero, per cui vi è la commutazione nell'utilizzo dei due dispositivi finali, per questo motivo è quasi sempre necessaria la reazione negativa.

Schema Amplificatore di potenza in configurazione push-pull

Con questa tipologia di amplificatore si possono ottenere potenze in uscita abbastanza grandi da pilotare anche casse acustiche poco sensibili, tuttavia si tratta di una delle configurazioni più critiche per quello che riguarda la distorsione specie se si usa una polarizzazione in classe AB in quanto ogni valvola finale amplifica solo una semionda.
In questo caso nel momento in cui si passa da una semionda alla successiva vi è una particolare distorsione detta di crossover che va attenuata aumentando la controreazione.
Ovviamente aumentando la corrente di riposo delle valvole finali si può fare in modo che lavorino ambedue in classe A, in questo caso il problema è il rendimento e la dissipazione di potenza in assenza di segnale in ingresso che complica lo smaltimento del calore prodotto e l'alimentatore che deve fornire sempre la massima potenza.
In questo tipo di amplificatore il segnale viene ricomposto dal trasformatore finale, il flusso magnetico a riposo in quest'ultimo è zero in quanto le forze magneto motrici prodotte dai due primari si elidono.

Amplificatore Ultralineare

Schema Amplificatore di potenza ultralineare in configurazione single-ended

Si tratta di una particolare configurazione ottenibile solo con i pentodi in cui la griglia schermo viene collegata ad una presa intermedia del trasformatore di uscita in modo tale che la tensione della griglia schermo sia variabile ed insegua il valore della tensione di placca.
Questo implica un rendimento alto e un comportamento che è una via di mezzo fra quello di un pentodo classico e quello di un triodo, nell'intenzione di sfruttare il meglio delle caratteristiche delle due tipologie di valvole (triodo e pentodo).
La configurazione ultralineare si può adottare sia per un finale single-ended che push-pull.

Nel disegno a lato un amplificatore single-ended ultralineare completo.
La griglia schermo è collegata ad una presa intermedia del trasformatore di uscita.

Schema Amplificatore di potenza ultralineare in configurazione push-pull

Nel disegno sopra un amplificatore push-pull ultralineare completo.
La griglia schermo è collegata ad una presa intermedia del trasformatore di uscita (una per ogni valvola finale che compone la configurazione push-pull o controfase che dir si voglia).

Amplificatore in configurazione Unity-coupled di Macintosh (Circuito brevettato McIntosh Laboratory)

Amplificatore in configurazione Unity-coupled di Macintosh (Circuito brevettato McIntosh Laboratory)

Si tratta di una configurazione molto particolare, il circuito a sinistra è la versione single-ended derivata da questa configurazione.
In realtà questa versione non è stata presa in considerazione da Frank McIntosh, i disegni di corredo alla richiesta di brevetto contemplavano solo la versione push-pull.
La complessità del trasformatore adattatore di impedenza è notevole, questo circuito garantisce una banda passante molto ampia.
Lo stesso Frank McIntosh lo ha denominato Wide Band Amplifier (amplificatore a larga banda).
Lo abbiamo riportato per l'originalità della soluzione che prevede un collegamento della valvola doppio, sia come inseguitore catodico che come amplificatore a catodo comune con guadagno unitario.
Un terzo avvolgimento è collegato alla griglia schermo emulando una configurazione ultralineare utilizzando un avvolgimento del trasformatore dedicato alla funzione.

Amplificatore in configurazione Unity-coupled di Macintosh (Circuito brevettato McIntosh Laboratory)

A sinistra un amplificatore in configurazione Unity-coupled di Macintosh nella versione push-pull.
Questo esempio è realizzato utilizzando dei tetrodi ma concettualmente nulla cambia utilizzando dei pentodi.
Questo circuito è completo di invertitore di fase realizzato con un triodo.
Il trasformatore adattatore di impedenza ha ben sette avvolgimenti che diventano di più se si prende in considerazione che il secondario normalmente è composto a sua volta da più avvolgimenti per modificare l'impedenza di uscita e adattarla a vari carichi.

 

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