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Alimentazione e Diafonia

Indice Argomento Corrente

1) La diafonia negli amplificatori stereo

2) Le cause della diafonia e i parametri che la influenzano

3) Misura della diafonia

4) Valutazione della diafonia introdotta dall'alimentatore

5) Alimentazione e Diafonia: possibili soluzioni

1 - La diafonia negli amplificatori stereo

Una delle principali cause della diafonia, ovvero della interazione reciproca fra i canali che peggiora l'immagine stereo peggiorando di fatto la separazione fra i canali stessi è da imputare all'alimentatore, o meglio alla fluttuazione della tensione di alimentazione in funzione dell'assorbimento.
Il tutto è dovuto alla inevitabile resistenza serie dell'alimentatore che seppur bassa è sempre maggiore di zero.
La diafonia è un problema che nei migliori amplificatori si è superato con la configurazione dual-mono, ovvero separando di fatto completamente l'amplificatore stereo in due unità distinte monofoniche, quindi con due alimentatori distinti.
Questo è l'approccio migliore, ma anche il più costoso.
Di seguito analizzeremo le cause della diafonia e le possibili soluzione mirate ad attenuarla il più possibile.

2 - Le cause della diafonia e i parametri che la influenzano

La causa della diafonia è la resistenza parassita serie dell'alimentatore.

I fattori che influenzano la diafonia sono principalmente due:

• La resistenza serie dell'alimentatore in tutto l'arco delle frequenze di lavoro dell'amplificatore stereo finale di potenza

• La reiezione dei disturbi di alimentazione da parte dell'amplificatore finale di potenza in tutto l'arco delle frequenze di lavoro

• La potenza assorbita dall'amplificatore

3 - Misura della diafonia

Nel caso di un amplificatore stereo basta mettere in corto circuito l'ingresso di un canale e applicare del segnale tale da portarlo alla massima potenza sull'altro, misurando la tensione in uscita del canale con l'ingresso in corto circuito.
E' possibile calcolare anche il fattore di reiezione dell'alimentazione eseguendo nel contempo una misura sulla fluttuazione della tensione di alimentazione.

4 - Valutazione della diafonia introdotta dall'alimentatore

La misura è opportuno eseguirla per tutta la banda passante dell'amplificatore perché ci possono essere comportamenti anomali ad alcune frequenze specifiche in corrispondenza delle frequenze di risonanza di alcuni componenti o alcuni circuiti come ad esempio l'induttanza e il condensatore del filtro pigreco dell'alimentatore che formano un filtro risonante con una frequenza di accordo specifica.
In corrispondenza di dette frequenze l'ondulazione della tensione di alimentazione aumenta di svariate volte (in funzione del fattore di merito del circuito LC risonante serie).
In fase di progetto le risonanze di detti componenti devono essere calcolate in modo che non ricadano su una frequenza presente nella banda passante dell'amplificatore.
Come dato aggiuntivo da una misura di questo tipo si ricava una indicazione abbastanza precisa circa lo bontà dell'alimentatore.
Questo ci permette anche di "curare" alcuni comportamenti inappropriati dell'alimentatore.
La misura è opportuno eseguirla (adottando un valore appropriato per R2 nello schema sotto) ad una potenza prossima a quella massima che fornirà l'amplificatore per avere un parametro omogeneo di riferimento.

Sopra il disegno di un generico alimentatore di cui vogliamo misurare la resistenza serie alle varie frequenze comprese nella banda passante dell'amplificatore che alimenta.
Rpsa è la resistenza parassita serie dell'alimentatore.
Il gruppo T1-R1-R2-Gen costituisce il carico variabile di prova.
Gen è un generatore di funzioni settato per produrre un'onda quadra di frequenza e simmetria variabile.
Essendo noto il valore di R2 possiamo determinare la corrente che passa quando il transistor è in conduzione, con l'oscilloscopio (Osc.) calcoliamo di quanto si abbassa la tensione dell'alimentatore e di conseguenza la resistenza parassita serie Rpsa.
Ovviamente a parità di tensione fornita all'uscita più piccola è Rpsa e maggiore è la bontà dell'alimentatore.
Questo vale per tutti gli alimentatori, da quelli per l'anodica delle valvole a quelli degli amplificatori a transistor e mosfet.
In un alimentatore di questo tipo che non ha filtri particolari per limitare il ripple il comportamento di Rpsa al variare della frequenza è abbastanza prevedibile, sarà maggiore alle alte frequenze (per via dell'induttanza parassita di C1).
Per tutte le frequenze centrali il comportamento sarà quello migliore.
In questo genere di alimentatori Rpsa è abbastanza bassa ed è solo funzione del cablaggio e del condensatore C1 (che in genere è costituito da più capacità messe in serie).
Una bassa diafonia in questo caso si paga con un alto ripple residuo, essendo quest'ultimo poco filtrato.

L'alimentatore di cui sopra vedete lo schema, rispetto al precedente ha in più il gruppo L1-C2 che forma un filtro pigreco per limitare il ripple.
In questo genere di alimentatore si ha un ripple residuo più basso ma una resistenza serie più alta, dovuta alla componente resistiva di L1 (resistenza ohmnica del filo con cui è avvolta l'induttanza).
Inoltre L1 e C2 costituiscono un circuito risonante serie la cui frequenza di risonanza non deve essere compresa nella banda passante dell'amplificatore che l'alimentatore alimenta, pena una ondulazione eccessiva della tensione di alimentazione.
E' auspicabile, ai fini del corretto filtraggio che la frequenza di risonanza di questo gruppo LC sia più bassa della più bassa frequenza audio, quindi inferiore a 20 Hz.

5 - Alimentazione e Diafonia: possibili soluzioni

• La soluzione migliore per ridurre praticamente a zero la diafonia consiste nel creare un alimentatore completamente separato per ogni canale dell'amplificatore, soluzione adottata da amplificatori di alta gamma (e di alto costo).
  In questo modo si sposta il problema sulla rete di alimentazione che difficilmente sarà un elemento di feedback rilevante.

• Adottare uno stabilizzatore di tensione per alimentare gli stadi finali, oppure uno stabilizzatore di tensione indipendente per ogni canale.
  

• Utilizzare amplificatori con un'alta reiezione dei disturbi di alimentazione.
  Questo taglierebbe fuori, nel caso delle valvole, tutti gli amplificatori single ended con un basso tasso di controreazione che hanno una bassa reiezione dei disturbi di alimentazione.

• Adottare dei condensatori di filtro dell'alimentazione della più grande capacità possibile.