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Amplificatore EL34 Push-Pull

Studio, modifica e sviluppo di un Amplificatore Valvolare
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Friday, 24 February 2006, 15:59
aspnet
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progettare un'amplificatore a valvole


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Tratto da "I Tubi termoionici e l'amplificazione del Suono" di Mauro Patrignani.
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Per progettare un amplificatore a valvole si può procedere in due modi:
Progettazione convenzionale
In questo caso si progetta l'amplificatore in ogni singolo dettaglio e lo si collauda in toto alla fine dell'assemblaggio. E' meglio avere un software di simulazione di circuiti elettronici per verificare di non aver commesso qualche errore banale.
Progettazione top-down
Si progetta e si realizza stadio per stadio, modificando e adattando di volta in volta i valori dei componenti allo scopo di ottimizzarne la resa. Questo metodo si presta in special modo alla progettazione di amplificatori con reazione negativa distribuita (senza anello di reazione globale). In ogni caso le prime duecose che occorre stabilire a priori sono:
Scelta della valvola
Classe di funzionamento
Controreazione

Scelta della valvola
I fattori che possono influenzare la scelta di una valvola sono molteplici.
Fattori di tipo tecnico:
-l'amplificazione che si vuole ottenere possono far preferire un pentodo ad un triodo.
-la potenza massima nel caso di un aplificatore finale.
-la durata della valvola. Esistono valvole particolari a lunga durata.
Fattori di tipo pratico:-il costo. Ovviamente poter acquistare valvole selezionate è un bene, tuttavia tali valvole hanno un costo chè è 10 volte più alto
di quelle non selezionate. L'alto costo è determinato dalla selezione che comporta la prova delle valvole ad una ad una previo
riscaldamento per verificarne le caratteristiche con notevole dispendio di tempo. Stesso discorso vale per le coppie e i quartetti
di valvole per i finali push-pull di potenza. La differenza fra due valvole dello stesso tipo può anche essere molto rilevante per le
tolleranze costruttive dei vari elementi che le compongono che nonostante vengano prodotti con tolleranze centesimali non sono
mai perfettamente uguali.
-l'ingombro nel caso di un apparato portatile o che in ogni caso non debba eccedere nelle dimensioni.
-la reperibilità. Alcune valvole sono praticamente introvabili. In pratica questo è uno dei fattori determinanti.
Classe di funzionamento
la classe di funzionamento si discrimina in base al tempo di conduzione di un dispositivo non lineare in rapporto alla durata di una onda sinusoidale applicata al suo ingresso. Per permettere una più chiara comprensione a questo punto tratterò il caso reale di un amplificatore di tensione che funziona nelle classi A, AB e B.

L'amplificatore di tensione posizionato sopra è composto da un
triodo tipo Ecc82 (si tratta di un doppio triodo di cui usiamo solo una
metà), Cg er Cu sono rispettivamente le capacità di disaccoppiamento
di ingresso e uscita, Vg è un generatore di tensione continua che
polarizza la griglia con una tensione che va da 0V a -30V, Rg è la
resitenza di ingresso (quella che vede lo stadio precedente) e Ra è la
resistenza di carico del triodo.
Di seguito è riportato il grafico delle caratteristiche anodiche di una
Ecc82 (datato 20/06/1953 !!!!).
In fase di progetto si prcede in questo modo:
a) Scegliere la tensione Vcc (300V nel nostro caso)
b) Scegliere la resistenza Ra (300/0,025=12KoHm)
c) Si traccia la retta di carico controllando che sia sotto la massima potenza che la valvola può sopportare (Wa=2,75W).
A questo punto si sceglie una tensione di polarizzazione della griglia di controllo e questa determina la classe di funzionamento, unitamente al valore del segnale in ingresso.
e) Si applica sull'ingresso una tensione di 4Vpp (per comodità)
La tensione applicata alla griglia di controllo è la somma della componente continua di 6Volt più la componente alternata di 4Vpp,
quindi la tensione di griglia va da -2V a -8V.
Questo provoca una variazione della corrente anodica e come conseguenza una variazione della caduta di tensione sulla Ra, quindi una variazione di tensione anodica. Per il caso trattato la variazione di tensione anodica è di 43V e viene direttamente portata in uscita disaccoppiandola con il condensatore Cu . L'amplificazione in questo caso è data da Vupp/Vrpp quindi (215-172)/4=10,75.
Come si può notare nella valvola vircola corrente per tutto il periodo del segnale in ingresso, quindi lavora in classe A. Questo perchè la somma fra la tensione di polarizzazione della griglia e il segnale in ingresso non porta mai la valvola a funzionare in interdizione quindi nella stessa passa corrente per tutto il periodo del segnale in ingresso.
Nella figura riportata di seguito invece lo stesso circuito variando la polarizzazione lavora in classe AB ovvero la corrente attraversa la valvola per un tempo inferiore al periodo dell'onda sinusoidale ma superiore al mezzo periodo.

Come si può notare dalla figura la tensione applicata al circuito anodico è in questo caso di 160V, la tensione di interdizione per tale tensione anodica da applicare alla griglia di controllo è -12V e nella massima elongazione la semionda negativa del segnale porta la griglia controllo, che ha una tensione continua di polarizzazione di -10V, a -12,5V tensione per la quale la valvola non conduce. Se la tensione continua di polarizzazione della valvola fosse stata in questo caso -12V la valvola sarebbe stata in conduzione sono in corrispondenza della semionda positiva del segnale e avrebbe lavorato in classe B. Se la tensione di polarizzazione della valvola fosse stata ancora più negativa la conduzione si sarebbe ridotta a meno del 50% del periodo del segnale in ingresso, quindi l'amplificatore avrebbe lavorato in classe C.
Nel caso di un preamplificatore è praticamente obbligatorio progettare degli stadi in classe "A", mentre la classe "AB" viene usata negli amplificatori finali di potenza audio per aumentare il rendimento. Le classi "B" e "C" si usano negli amplificatori RF sempre per motivi legati al rendimento. Esistono poi, e li cito per completezza, amplificatori in classe "A" fittizzia in quanto hanno la polarizzazione della griglia di controllo che varia, per quello che riguarda la componente continua in funzione dell'ampiezza del segnale in ingresso mantenendo la valvola sempre in conduzione. Questa soluzione peraltro di difficile attuazione presenta dei problemi per quello che riguarda i segnali che presentano picchi e forte dinamica (la polarizzazione non si adatta in tempo reale).
La reazione
Per reazione si intende riportare parte del segnale di uscita di un amplificatore in ingresso. Talvolta questo viene fatto stadio per stadio talvolta tramite un anello di reazione globale ovvero dall'ultimo stadio al primo, il caso più frequente è una combinazione dei due. Esistono due tipi di reazione, la positiva quando il segnale di uscita viene riportato in ingresso in fase con il segnale di ingresso e la negativa, quando cioè il segnale viene riportato in ingresso in opposizione di fase (sfasato di 180°). La reazione positiva o rigenerazione, viene usata negli oscillatori, la negativa è universalmente usata negli amplificatori.
Il segnale applicato alla griglia induce una variazione della corrente anodica. Sulla resistenza Rk1 la variazione di corrente induce una caduta di tensione variabile che si somma, essendo la resistenza stessa sia parte del circuito anodico che di quello di griglia, alla tensione del segnale applicato alla griglia. Analizzando il comportamento della corrente anodica vediamo che quando la tensione sulla griglia aumenta, aumenta anche la corrente anodica. Classico esempio di amplificatore di tensione a Triodo reazionato con resistenza di polarizzazione posta sul catodo. Oltre a polarizzare negativamente la griglia rispetto al catodo determina anche una reazione negativa che può essere variata parzializzando la resistenza Rk.
Quindi aumenta la tensione ai capi di R1 che si somma algebricamente con quella di ingresso dando come risultante, essendo sfasate di 180° la differenza delle due. Praticamente al segnale di ingresso si sottrae quello di reazione. Nell'esempio è possibile variare la reazione bypassando parte della resistenza Rk (scomposta in Rk1 ed Rk2 tali che Rk1+Rk2=Rk) con un condensatore Ck2, che funge da bypass per la componente alternata come visibile nel disegno. Il condensatore Ck2 dovrà avere una capacità tale da essere un cortocircuito per la componente variabile della tensione Vrk2 (ai capi di Rk2).


Nella figura in alto è riportato il classico esempio di reazione globale ovvero fra l'uscita e l'ingresso. Come si può facilmente notare la tensione da reazionare viene presa direttamente ai capi della resistenza di carico, ridotta come ampiezza da un partitore resistivo formato dalle resistenze R1, R2, R3 ed Ri (la resistenza di uscita dello stadio precedente, in questo caso visto che lo schema si riferisce ad un finale di potenza, presumibilmente la resistenza di uscita di un preamplificatore). A fianco è riportato il circuito equivalente del circuito di reazione dell'amplificatore . GÌ è Vu. Si ottiene applicando i teoremi di Tevenin e Norton. Si tratta di una semplificazione in quanto non si tiene conto dei comportamento nei casi limite, quando le capacità di accoppiamento iniziano a far sentire i propri effetti. Lo studio dei casi limite serve per verificare la stabilità dell'amplificfatore, Infatti le capacità introducono degli spostamenti di fase della tensione di reazione a volte tali da mandare in autooscillazione l'amplificatore, ovvero la controreazione si trasforma in reazione positiva. In ogni caso comportamenti anomali si possono rilevare facilmente in fase di prova dei prototipi con un generatore ed un oscilloscopio a doppia traccia.

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Friday, 24 February 2006, 16:06
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Ma quando iniziamo?

Sto studiando .... sto studiano.
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Friday, 24 February 2006, 16:10
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sono solo le nozioni principali , domani iniziamo la costruzione contento?
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Saturday, 25 February 2006, 10:54
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Domani.......oggi.
Ok.... Parto con la lista parti?
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Sunday, 26 February 2006, 17:33
ElettroGigio
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Norton e Thevenin.... mi tocca rispolverare i vecchi testi di elettronica generale.
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Gigio
Solo due cose sono infinite: l'universo e la stupidità umana, e non sono sicuro della prima (A.Einstein)
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Sunday, 26 February 2006, 17:56
bitto
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azz..
mi riporti ai tempi in cui, giovane, povero e appassionato, di giorno lavoravo e di notte studiavo, montando poi i diodi al contrario.....
puff!
o i condensatori...bang!
ehehehehe
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Don Juan de Binarios Digitus in "Tutto quello che Paulo Coelho non vi ha detto nel suo manuale del guerriero di luce".
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Sunday, 26 February 2006, 17:59
aspnet
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bitto non ti scordar di me
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Tuesday, 2 May 2006, 13:31
SkidArh+
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Quote:
Originariamente inviato da aspnet
bitto non ti scordar di me

non si e' scordato .....
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Skid


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Tuesday, 2 May 2006, 14:51
aspnet
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li so , lo so , bitto è un grande
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Thursday, 19 October 2006, 20:53
KT66
 
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Complimeti davvero Aspnet...

Tutto molto chiaro è puntuale.
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Friday, 20 October 2006, 08:39
SkidArh+
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Anche se non e' il posto adatto.... KT66.... "sounds good"
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Skid


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Sunday, 17 December 2006, 00:42
Batistuta
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Belle le valvole. io facevo gli amplificatori lineari con le 6kd6........Che tempi.
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Ale' VIOLA
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Sunday, 17 December 2006, 00:44
Duilio
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beh, questi due l'hanno fatto davvero

Po' esse che ritorni la moda? soprattutto per i lineari, intendo
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Uccidete pure me, ma l'idea che è in me non l'ucciderete mai

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"Non consolarmi della morte", a Ulisse replicava il Pelìde.
"Io pria torrei servir bifolco per mercede, a cui scarso e vil cibo difendesse i giorni,
che del Mondo defunto aver l'impero."
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tutto il klan deve rendere conto solo a Dio, mica agli elettori e alla giustizia [taunus 20:10]
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Tuesday, 19 December 2006, 02:05
foul64
 Enrico
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La moda non e' mai tramontata le varvole sono er meio per la potenza
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Friday, 20 January 2012, 00:32
Duilio
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Ringrazio l' autore del testo Mauro Patrignani che, se lo vorra', ci potra' indicare anche un link ufficiale per il download del suo prezioso libro.
Chiedo scusa per l' eliminazione dei post sull' argomento ma il regolamento funziona bene quando funziona nei due sensi tutelando sia chi legge che chi scrive.
Approfitto anche per ricordare a chiunque interessi che a fianco di ogni post di questo forum (credo in basso a sinistra) esiste un' iconcina gialla triangolare ("messaggio insufficiente" o qualcosa del genere) per segnalare qualsiasi rimostranza allo staff tutto.
E' il metodo piu' sicuro per ottenere un riscontro nell' ordine dei minuti.

E' bello vedere, come diceva quel tale joebar, che a distanza di anni poi si presentano situazioni inaspettate
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