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Progetto preamplificatore per chitarra e basso elettrico con uscita bilanciata

Indice Argomento Corrente

1) Pickup chitarra elettrica e segnale in uscita
2) Caratteristiche del preamplificatore per chitarra elettrica
3) Progettazione preamplificatore per chitarra elettrica: primo stadio
4) Progettazione preamplificatore per chitarra elettrica: secondo stadio
5) Considerazioni sull'alimentazione

1 - Pickup chitarra elettrica e segnale in uscita

Il pickup di una chitarra elettrica ha molte spire, quindi ha una grande impedenza ma un grande segnale in uscita che in fase di attacco produce picchi da 1Vpp per poi decadere a valori via via più bassi con l'estinguersi dell'oscillazione della corda della chitarra.
L'uscita ovviamente varia da pickup a pickup e in funzione del setup della chitarra (corde più vicine al pickup o più lontane).
Per restare su un valore prudenziale calcoleremo il tutto per un segnale in ingresso di soli 100mVpp, in ogni caso è quasi sempre presente sulla chitarra un potenziometro per regolare il volume e abbassarlo è facile. In caso di pickup con valori di uscita molto diversi questo preamplificatore non funzionerà al meglio.

Caratteristiche anodiche ecc82 philips

Nell'immagine di fianco il tipico andamento dell'ampiezza del segnale elettrico all'uscita di un pickup.

L'ampiezza del suono dipende dall'energia impiegata per muovere la corda e dalla distanza della corda dal pickup. Se avviciniamo la corda otterremo un segnale di ampiezza maggiore ma un minor sustain (l'ampiezza del suono si riduce più velocemente) perché la corda viene frenata dal magnete del pickup. Quindi l'ampiezza e la durata sono inversamente proporzionali. L'ampiezza del segnale in uscita dipende anche dalla collocazione del pickup e dalla sua struttura, come ad esempio il numero delle spire della bobina del pickup e l'intensità del campo magnetico.

2 - Caratteristiche del preamplificatore per chitarra elettrica

Quello che progetteremo sarà un preamplificatore basato su uno schema classico con meno componenti possibile. Non si tratta di un distorsore ma di un preamplificatore che distorce il meno possibile e che avrà una uscita bilanciata, l'ideale per entrare in un campionatore dotato di ingresso con connettore Canon per registrare o per sottoporre il suono ad elaborazione per aggiungere effetti digitali, magari con un cavo fra preamplificatore e campionatore anche lungo, quindi in grado di sopportare anche una certa capacità parassita del cavo di collegamento.
Un preamplificatore di questo tipo deve avere le seguenti caratteristiche:

Utilizzeremo anche in questo caso un triodo.

3 - Progettazione preamplificatore per chitarra elettrica: primo stadio

Prima di tutto occorre scegliere un triodo adatto all'amplificazione di un segnale alto che abbia una bassa amplificazione.
Fra le valvole commerciali la più comunemente utilizzata è il doppio triodo 12au7/Ecc82 caratterizzato da un coefficiente di amplificazione di 17.

Caratteristiche anodiche ecc82 philips
Caratteristiche anodiche ecc82 philips

Nell'immagine sopra le caratteristiche anodiche di una valvola ecc82 prese da un datasheet Philips.
Tenendo in considerazione il segnale da amplificare è inutile polarizzare la griglia oltre -5,5V (il segnale non riuscirà mai a renderla positiva).
Questo ci permette di mantenere molto alta l'impedenza di ingresso.

Ma facciamo un po' di calcoli per il primo stadio:

Nella figura sopra a destra si vede per che avere una corrente anodica di 2,5mA occorre una tensione anodica di 125V.

Come vedete nulla di più facile.
Ma vediamo lo schema del preamplificatore.

Preamplificatore con uscita bilanciata per chitarra elettrica

Possiamo dividere lo schema nei seguenti blocchi per meglio comprendere i vincoli di progetto.

Tutte le resistenze dissipano una potenza minore di 1/4 di Watt.

4 - Progettazione preamplificatore per chitarra elettrica: secondo stadio

Il secondo stadio è un amplificatore a guadagno unitario a doppia uscita nel quale le uscite sono sfasate di 180°, in pratica trasforma il segnale sbilanciato in bilanciato per poi essere trasferito sul cavo senza problemi di interferenze. Il suo scopo è anche abbassare l'impedenza di uscita il più possibile.

Caratteristiche anodiche ecc82 philips

Come vedete abbiamo scelto una retta di carico con una pendenza molto accentuata per avere una alta corrente anodica e quindi una bassa impedenza di uscita.
Una volta tracciata la retta di carico stando attenti a mantenersi in una zona in cui la dissipazione è ancora nei limiti con un certo margine (sotto la curva di massima dissipazione) i restanti calcoli sono relativamente facili.

Quindi riassumendo:

Componente

Valore

V1-V2

ECC82/12Au7 doppio triodo

C1

10 nF 400V

C2

10 nF 400V

C3

100 nF 400V

C4

100 uF 25V

C5

10 uF 400V

C6

100 nF 400V

R1

1 MΩ 1/4W

R2

2200 Ω 1/4W

R3

100 KΩ 1/4W

R4

1 MΩ 1/4W

R5

2713 Ω 1W (consigliato 2,2KΩ e un trimmer da 1K)

R6

3043 Ω 1W

R7

330 Ω 1/4W

R8

3571 Ω 1W

Vcc

300V

5 - Considerazioni sull'alimentazione

Come avrete notato dallo schema del preamplificatore la tensione a cui è alimentato è 300Vcc, per abbassarla a 250Vcc dovremo produrre su R8 una caduta di 50V. Essendo la corrente che passa in tale resistore la somma di quelle dei due stadi sarà quindi 11,5mA+2,5mA=14mA. Quindi R8=50/0,014=3571Ω. Il condensatore C5 dovrebbe essere elettrolitico e di capacità sufficiente per stabilizzare la tensione, quindi diciamo 10-22uF (400V).

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