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Invertitore di fase per amplificatore push-pull

L'invertitore di fase e l'utilizzo in un amplificatore finale.

L'inversore di fase serve per mandare alle valvole termoioniche in controfase dello stadio finale una coppia di segnali di pilotaggio sfasati fra loro di 180°.
Il più banale inversore è costituito da un trasformatore a presa centrale.

Nel disegno sopra lo schema di principio di un amplificatore controfase con invertitore a trasformatore.
Lo stesso trasformatore funge da amplificatore di tensione, grazie alla possibilità di variare il rapporto di trasformazione in fase di progettazione dello stesso.
In realtà questo schema non viene mai usato nel campo delle frequenze audio, mentre è possibile usarlo per i trasmettitori a radiofrequenza trasformando i trasformatori (permettetemi il gioco di parole) in circuiti risonanti grazie a condensatori posti in parallelo.
Questo perché nell'audio è rilevante la distorsione per isteresi magnetica che il trasformatore induce, inevitabile nell'accoppiamento con le casse (non considerando gli amplificatori OTL), ma largamente evitabile per lo stadio di ingresso.

Analizziamo il circuito: il trasformatore T1 ha una presa centrale ed è possibile considerarlo come due trasformatori separati, uno che invia il segnale da amplificare alla griglia di V1 e l'altro alla griglia di V2.
I due segnali sono sfasati di 180°, quindi quando V1 aumenta la conduzione V2 la diminuisce.
Quindi sul trasformatore finale avremo sempre due segnali amplificati, ma in opposizione di fase, che vengono sommati (grazie a T2) e mandati al carico.
Le resistenze R3-R4 servono per la polarizzazione automatica di V1-V2.
Le resistenze R1-R2 possono essere tolte se si è sicuri che l'ampiezza del segnale non renderà mai positive le griglie di controllo, infatti serve per ridurre la corrente in questo caso.

Nel disegno sopra il primo invertitore di fase.
La valvola V1 a catodo comune inverte il segnale e lo passa a V2 che è collegata esattamente nello stesso modo e inverte a sua volta la fase del segnale.
La prima uscita è sull'anodo della prima valvola, la seconda è sull'anodo della seconda valvola.
Visto che V1 ha una certa amplificazione, il trimmer Trim.1 serve per attenuare il segnale da passare a V2 e si tara facendo in modo che i due segnali sfasati in uscita abbiano la stessa ampiezza.
Il difetto principale è che rispetto all'uscita il segnale che attraversa V2 passa per uno stadio in più, quindi l'amplificatore non è esattamente simmetrico e la distorsione di una semionda è diversa dall'altra.
Un altro difetto è che l'impedenza di ingresso dello stadio che segue è perturbata dalla presenza di Trim.1 e della capacità Griglia-Catodo di V2 che sono a tutti gli effetti in parallelo.
Il vantaggio è che è possibile usare lo stadio invertitore come amplificatore di tensione.

Sotto un invertitore di fase classico e nella variante con polarizzazione di griglia bootstrap (disegno del circuito più a destra).
Le resistenze R3 e R2 sono esattamente uguali ed essendo attraversate tutte e due dalla stessa corrente anodica hanno ai capi la stessa tensione, ma ribaltata di fase.
Nella variante ad effetto bootstrap è possibile variare a piacimento la polarizzazione di griglia rispetto al catodo variando la resistenza R4.
Il guadagno di questo stadio è minore di uno, essendo una delle uscite ricavata sul catodo si comporta come un inseguitore catodico reazionato.
La resistenza R1 deve avere un grande valore (470 kΩ 1/4 Watt) mentre R2-R3 devono avere un valore relativamente basso 37-39kΩ 2Watt, valori tipici riferiti ad una valvola 12AX7 con alimentazione Vcc a 350 Volt.
I condensatori sono tutti da 100 nF 400 Volt.
Le resistenze R2-R3 devono avere dei valori relativamente bassi per non essere influenzate dalla impedenza di ingresso della valvola finale che avendo grandi elettrodi ha anche una relativamente grande capacità interelettrodica.

Supponendo di dover pilotare una EL34, che ha una capacita di 15picoF, l'impedenza di ingresso non tenendo conto della resistenza verso massa di 470 kΩ è di circa 530 kΩ (usando la formula dell'impedenza di un condensatore) a 20 kHz, abbastanza più alta di R2-R3 da non caricare l'invertitore di fase.

Nello schema sopra un invertitore di fase che utilizza un amplificatore differenziale con un ingresso collegato a massa. Il primo triodo V1 essendo collegato ad inseguitore catodico replica il segnale presente sull'ingresso sulla resistenza Rk. Il secondo triodo V2, quello con l'ingresso a massa viene pilotato dal segnale presente su Rk. In uscita abbiamo due segnali U1 e U2 che sono sfasati di 180° fra loro. Il circuito è assolutamente simmetrico, quindi le differenze di ampiezza fra U1 e U2 sono limitate alle tolleranze dei componenti impiegati. Il vantaggio di questo tipo di circuito oltre alla perfetta simmetria è che ha una amplificazione maggiore di uno.