Amplificatore a transistor 1

Ampli1

Questo è un altro amplificatore per usi generali a transistor complementari funzionante in classe AB.

In questo amplificatore troviamo due stadi di amplificazione, il primo in classe A e il secondo in classe AB, i guadagni quindi vanno moltiplicati fra loro, questa volta però i transistor finali sono collegati a collettore comune e guadagnano solo in corrente (guadagno di tensione unitario) o se vogliamo sono solo dei buffer di corrente o adattatori di impedenza, la conduzione inoltre avviene solo superata la soglia di 0,6 o 0,7V tra base ed emettitore per ogni transistore positiva nel npn, negativa nel pnp.

Questo gap totale di tensione da varcare fra le 2 basi prima che i transistor possano condurre si aggira sui 1,2V, due diodi 1N4007 in serie vengono usati per colmare questo gap di tensione fra le due basi, ovviamente la tensione sui diodi non è sempre fissa ma varia in base alla corrente e alla temperatura anche se non di molto, comunque per esperienza, i due diodi danno di solito di più di 1,2V e quindi mettono già in conduzione i due transistor creando di fatto un corto circuito attraverso questi, distruggendoli all’istante e facendo saltare il fusibile del circuito a monte (se presente).

Quindi per il collaudo cominciate con il cortocircuitare completamente un diodo, fra le 2 basi avrete circa 0,6V e sarete quindi in piena classe B o per volumi bassi anche in C cioè una resa alta ma un suono molto “pernacchioso” del tipo “prop prop prop” stile maestra di Charlie Brown però almeno non succederà nulla. Il consiglio è per ogni collaudo spegnete tutto e provate ogni volta a sostituire il cortocircuito al diodo con una resistenza di 10ohm in parallelo e aggiungete un’altro 10ohm in serie ogni volta, in questo modo la tensione fra le basi salirà a 0,7V 0,8V 0,9V 1V ecc… e poi via via aumentate sempre di più, l’importante è non superare gli 1,2V cioè col diodo libero da resistenze in parallelo.

La base del primo transistor in classe A (si è usato un comune BC635 ma va bene qualsiasi npn per piccoli segnali) è alimentata mediante una resistenza non dall’alimentazione bensì dall’uscita dei due transistori di potenza, di solito 220k vanno bene per avere in uscita 6V costanti cioè la tensione di alimentazione/2 ma dipende dal hfe e dal transistor usato, vi chiederete perchè non alimentiamo il primo transistor direttamente dall’alimentazione? Il motivo è questo: se la tensione di alimentazione diminuisce per un qualsiasi motivo il transistor riceverà meno tensione alla base e aprirà un po’ di più e così la base del npn BC337 salirà di tensione e in uscita ci sarà questa stessa tensione (bufferizzata) e quindi non ci saranno più 6V ma ipotizziamo 7V e ovviamente è sempre a riposo, non abbiamo ancora dato segnale audio con l’mp3, questo scarto di 1V in questo caso si chiama offset ed è sostanzialmente lo scostamento della tensione dai valori impostati e non è contollabile in quanto anche solo scaldando il transistor questo comincia a condurre di più e viceversa. Se invece alimentiamo tutto dalla tensione di uscita ci sarà un compensamento di tensioni (retroazione negativa) in quanto se per un qualsiasi motivo il transisitor in classe A dovesse diminuire la conduzione il finale npn manderà ipotizziamo di nuovo 7V anzichè 6 ma a questo punto se la resistenza è sempre fissa da 220k e se la tensione Vbe è più o meno sempre la stessa ci sarà in proporzione una tensione maggiore su questa resistenza e quindi una corrente maggiore in arrivo alla base del transistor in classe A che chiuderà di più compensando quel motivo di non chiusura sconosciuto, il transistor in classe A chiudendo farà arrivare meno tensione alla base del npn finale e quindi all’uscita, la quale tornerà a 6V o quelli che avete impostato tramite la resistenza di “retroazione”. Ovviamente funziona anche il contrario cioè se la tensione in uscita dovesse scendere, la retroazione compenserebbe facendo aprire di più il transistor in classe A alzando la tensione in uscita.

I condensatori servono sostanzialmente in uscita e in ingresso per disaccoppiare in segnali continui ma allo stesso tempo permettere a quelli variabili (musica, voce, suoni) di trovare bassa resistenza e passare (alterandoli un po’ purtroppo), se ci dovesse essere un problema di tensione costante, sia verso il lettore mp3, sia verso la cassa, il condensatore si caricherà e da carico si comporterà come un isolante salvaguardando tutti i componenti e dispositivi (sempre in caso di un guasto a tensione o corrente costante), il condensatore in parallelo all’alimentazione serve per contenere i picchi di corrente che la batteria o un alimentatore non sarebbero in grado di dare, quindi per evitare di sovradimensionare un alimentatore o una batteria, si usa inserire un grosso condensatore in parallelo all’alimentazione (più vicino possibile all’amplificatore).

Se volete, come esempio, il condensatore in parallelo all’alimentazione è come la bacinella dello sciacquone del wc, l’amplificatore è lo sciacquone, il condensatore è la bacinella, i cavi della batteria sono il tubicino dell’acqua per riempire il serbatoio, e la batteria o alimentatore è l’acquedotto. Se usate lo sciacquone senza bacinella, con le tubature standard non uscirà un getto molto potente, per evitare di usare tubature e portate di acqua enormi, dato che non deve versare acqua sempre ma solo ogni tanto, si usa una bacinella che si riempie lentamente e all’occorrenza sarà in grado di scaricare tutta l’energia dell’acqua accumulata ad una certa altezza in pochissimo tempo (cosa che una normale batteria o alimentatore non può fare o si rovina facendolo), ecco perchè esistono condensatori da 1Farad o 10Farad per audio.

Per funzionare assicuratevi di avere in uscita fra i transistor metà tensione di alimentazione e che il condensatore in uscita sopporti una tensione maggiore o uguale a quella dell’alimentazione ed abbia un valore più grande possibile. Anche qua, come prima, questa volta il condensatore in uscita è come una bacinella d’acqua da riempire e da versare continuamente, se la bacinella è piccola si riempie subito e non fa uscire o entrare acqua per lunghi periodi (quindi i bassi) ma farà quello che può e il getto a quelle frequenze sarà penalizzato, in teoria un condensatore enorme non fa male anzi tende a farsi attraversare da molta corrente prima di essere carico/scarico e quindi lascierà passare molta energia e la sua resistenza continuerà a rimanere bassa per molto tempo, in alternativa al condensatore si può modificare leggermente il circuito collegando la cassa non a massa ma a metà alimentazione fornita per esempio da due batterie in serie, cioè +6V 0V -6V. Essendo le due tensioni uguali, la cassa non presenta tensione continua a riposo e il condensatore non serve più, bisogna solo far attenzione a tener basso o nullo l’offset per evitare di scaricare di più una sola batteria.

Come abbiamo visto per passare dalla classe B “pernacchiosa” ma che rende molto, alla classe AB che rende un po’ meno ma con un suono più pulito, basta solo aumentare il valore della resistenza in parallelo al diodo, io ho messo 10ohm ma dipende dai transistor usati, non aumentatela troppo se no varcherete gli 1,2V e passerete dalla classe B ad una frittata di transistor.

Questa è dopo l’amplificatore in classe A la versione più semplice che ci sia di amplificatore audio.

Non c’è molto altro da dire se non che i due transistor permettono un passaggio massimo di 800 mA e se usate i 12V alla fine tra perdite e cadute varie se esce qualche Watt senza distorcere il segnale è già tanto, perciò la cassa dovrebbe essere da qualche Watt, sempre se alimentate a 12V altrimenti potete misurare il picco e fare Vp2/R cioè tensione sulla cassa al quadrato/impedenza cassa, se i vostri transistor presentassero hfe scadenti, potete dimezzare o ridurre il valore della resistenza da 1k in modo da far arrivare alle basi un segnale già rinforzato con una certa corrente superiore ai 6 mA che si avrebbero con 1k. Tenete però presente che questa oltre ad arrivare alle basi sarà anche la corrente che consumerà a riposo il vostro amplificatore cioè senza segnale in ingresso per colpa del primo stadio in classe A, beh buon divertimento, un saluto e alla prossima.

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