Vorrei completare il mio intervento in merito alla
questione riportando una spiegazione della genesi
armoniche pari - armoniche dispari che ho ritrovato
in un mio vecchio libro di elettronica. Colgo anche
l'occasione per rettificare alcune mie imprecisioni o
chiarire alcuni punti oscuri. Tengo anche a precisare
che tutto quanto diro' qui e' stato implicitamente
detto anche in molti interventi, quindi non aggiungo
sostanzialmente nulla di nuovo.
Anzitutto la topologia di amplificatore che si presta
maggiormente per l'utilizzo delle valvole e' quella in
classe A (come e' stato detto da qualcuno). Ritengo
che lo sia almeno per due motivi:
1) e' molto difficile pilotare delle valvole, che
necessitano di elevate tensioni anodiche, in
maniera complementare o quasi-complementare
come viene fatto nella classe B, per non parlare
del fatto che occorrerebbe avere a disposizione
un alta tensione negativa (non so quanto sia
conveniente ricostruirla, anche disponendo di
un trasformatore a presa centrale). Volendo
invece adottare una soluzione a singola alimentazione,
beh!, immaginate che razza di condensatore
elettrolitico sarebbe necessario per ricreare la
negativa!
2) (e questo lo accennavo vagamente nel mio
primo post), lavorando a tensioni elevate non
e' agevole o conveniente accoppiare direttamente
la valvola con la cassa (a parte i motivi di sicurezza
elettrica). Quindi ci si va naturalmente con un
trasformatore adattatore, come nelle topologie
in classe A.
Con questo vorrei anche rispondere all'affermazione
di Gianni Comoretto sulla simmetria degli amplificatori
di potenza: non mi risulta che la classe A (sebbene
utilizzata in ambiti ristretti, ma tuttora usata) implichi
una qualche simmetria, a differenza della classe B o AB.
Quindi non sono d'accordo con l'affermazione che
tutti gli amplificatori di potenza sono simmetrici.
Questa osservazione non e' leziosa poiche' la
genesi delle armoniche pari sembrerebbe derivare
proprio dalla asimmetria della forma d'onda in questo
tipo di amplificatore, unita alla caratteristica del
dispositivo di potenza in questione (almeno a me
la spiegazione sembra convincente... ovviamente
sono prontissimo a cambiare il mio punto di
vista - come anche a rafforzarlo -, se vi saranno
delle osservazioni altrettanto convincenti, come
auspico).
Non potendo avvalermi dell'uso di grafici chiedo la
cortesia di fare un grande sforzo di immaginazione.
Mi scuso anche anticipatamente se la spiegazione
coinvolge conoscenze di elettronica che magari
non tutti i frequentatori del NG possiedono, pero'
non riuscirei a spiegarmi altrimenti. Spero di non
generare troppe incomprensioni e farmi capire.
Immaginate la famiglia di caratteristiche di uscita
del triodo e su queste prendete una certa retta di
carico. Prendete un punto di lavoro, circa a meta'
dell'escursione di tale retta (ricordo che stiamo
parlando di amplificatori in classe A, quindi questa
assunzione e' piu' che lecita). Se vi muovete su
questa retta di carico vedrete come andando verso
la zona con caratteristiche a tensione di griglia piu'
negativa si ha una compressione del segnale di
uscita, mentre nell'altro verso si ha una espansione.
Quindi, supponendo un ingresso sinusoidale, la forma
d'onda in uscita risulta non simmetrica, poiche' una
gobba e' espansa mentre l'altra viene compressa.
Questo, da un punto di vista armonico, si traduce
in presenza di componenti armoniche pari.
Per fare capire il perche' di questo nel suddetto
libro e' mostrata la somma di una sinusoide con una
sinusoide a frequenza doppia e ritardata di un
quarto di periodo. Ci si convince facilmente.
Ovviamente questo effetto e' tanto piu' marcato
quanto piu' l'escursione del segnale di uscita e'
ampia (e quindi in condizioni di "saturazione") e
quanto piu' la retta di carico sara' ripida (quindi
al diminuire del carico dinamico).
Se ora uno considera le caratteristiche del pentodo
e anche qui immagina una retta di carico molto
ripida, notera' lo stesso fenomeno di cui sopra
(e quindi generazione di armoniche pari).
Pero' all'aumentare del carico dinamico (quindi
inclinando la retta di carico verso il basso, ad
esempio sotto il ginocchio delle curve), si puo'
vedere che per effetto della saturazione la sinusoide
viene compressa anche nell'altro senso, riportando
una certa simmetria nella forma d'onda di uscita.
Una forma d'onda (distorta) tendente alla simmetria
ha un contenuto armonico di tipo dispari.
(viene anche affermato che in generale una armonica
pari altera in maniera differente semionda positiva e
semionda negativa, mentre una dispari le altera allo
stesso modo).
Quindi il pentodo potrebbe emetterebbe in particolari
condizioni di carico e di saturazione tanto armoniche
pari quanto armoniche dispari. Questa condizione e'
praticamente rispettata nella pratica perche' il carico
dinamico (che tipicamente e' una cassa) tende a variare
con la frequenza. Il motivo della comparsa della terza
armonica nel pentodo e' il motivo per cui spesso
questo viene utilizzato in connessione a triodo (con
griglia schermo connessa all'anodo). In questo caso si
diminuisce la potenza e il rendimento, ma migliora la
qualita'.
Comunque tutti i fenomeni ora citati sono maggiormente
evidenti in condizioni estreme (saturazione), ed e' questo
il "clipping" in saturazione di cui veniva discusso in altri
post. Chiaramente questi effetti possono essere minimizzati
con una opportuna scelta del punto di lavoro, della dinamica
di uscita etc... (anzi, la dinamica di uscita, e quindi la
potenza, viene contenuta proprio in funzione della
distorsione voluta).
Riguardo i BJT, sembra che la loro distorsione tipica
sia di seconda armonica, poiche' le caratteristiche di
collettore si addensano all'aumentare della corrente
di collettore (a differenza del pentodo). Tuttavia la
seconda armonica viene completamente cancellata
dalla simmetria delle topologie push-pull, in classe B
o AB (in questo Comoretto ha perfettamente ragione).
Da notare anche la distorsione di cross-over che
introduce una distorsione di 3a armonica.
Questo e' quanto in mia conoscenza. Ovviamente
ci possono essere inesattezze che spero vengano
rilevate e corrette.
Andrea Francinelli
a.francinelli_at_libero.it
Received on Mon Nov 15 1999 - 00:00:00 CET
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