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      Messaggio Da TOMMY's Lun Ago 18, 2008 5:39 pm

      Coloro che vogliono realizzare un semplice amplificatore, ma
      assolutamente non intendono servirsi degli innumerevoli circuiti
      integrati disponibili sul mercato, troveranno in questa pagina la
      descrizione di un mini-amplificatore, realizzato con soli 3 transistor.


      MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu01
      per una buona qualità acustica, occorre montare l'altoparlante in apposita cassetta

      In effetti, quelli che non hanno eccessiva simpatia per i circuiti
      integrati, non hanno poi tutti i torti; l'amplificatore qui descritto,
      oltre a garantire un buon funzionamento, offre un'occasione unica: pur
      trattandosi di un circuito elementare, chi si dedicherà alla sua
      costruzione, non perderà il suo tempo, ma avrà l'occasione di conoscere
      da vicino e risolvere le problematiche che sono alla base di qualunque
      stadio amplificatore di potenza.
      Il mini amplificatore, il cui schema di principio è riportato in figura
      1, è adatto a ricevere in ingresso un segnale di tipo "line", cioè un
      segnale di medio livello e che non richiede equalizzazione; per
      esempio, l'uscita di una piastra a cassette audio, di un walkman, di un
      lettore di CD, o ancora l'uscita della scheda audio del PC. All'uscita
      occorre collegare un buon altoparlante, montato in opportuna cassetta,
      della potenza di pochi watt e dell'impedenza di 2 o 4 ohm.
      Per l'alimentazione va bene una tensione compresa fra 6 e 9 volt; non
      conviene usare tensioni più alte, poichè, per non complicare lo schema,
      non sono state previste protezioni in grado di prevenire un eccessivo
      assorbimento di corrente, e con esso la distruzione dei transistor.
      Come transistor finali (ovvero TR1 e TR2), si può usare una qualsiasi
      coppia di transistor complementari (cioè un NPN ed un PNP) di media
      potenza; come transistor pilota (TR3), va bene qualsiasi transistor NPN
      per piccoli segnali (BC547 e simili).


      MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu02
      figura 1 - schema di principio

      Come si vede nello schema di figura 1, i due transistor finali sono
      montati in serie rispetto alla tensione di alimentazione: la corrente,
      proveniente dal polo positivo dell'alimentazione, attraversa TR1,
      entrando dal collettore ed uscendo dall'emettitore, quindi attraversa
      TR2, entrando dall'emettitore ed uscendo dal collettore; questo è
      possibile perchè i due transistor sono di polarità opposta, e quindi
      lavorano con tensioni invertite uno rispetto all'altro. Teniamo
      presente che, quando il circuito lavora correttamente, la tensione nel
      punto centrale fra i due emettitori (punto
      C),
      è esattamente la metà della tensione di alimentazione. Da questo punto
      viene derivata, tramite R4, la corrente di base che arriva a TR3.
      La giusta polarizzazione dei due finali, ovvero la loro tensione di
      base, viene determinata dalla corrente di collettore di TR3, tramite la
      resistenza R3: se la corrente è maggiore, la tensione sul collettore di
      TR3 scende, e scende quindi la tensione di base dei finali (perchè le
      basi sono collegate al collettore di TR3). Come conseguenza, TR1
      conduce di meno, mentre TR2 conduce di più; il comportamento dei due
      transistor determina quindi un abbassamento della tensione del punto
      centrale, dove risulta collegato l'altoparlante. Nel caso opposto,
      quando in TR3 passa meno corrente, la tensione del suo collettore sale,
      e con essa sale la tensione di base dei finali. Succede allora che TR1
      conduce di più, mentre TR2 conduce di meno, per cui la tensione del
      punto centrale tende a salire. Questo modo di funzionare a "tira e
      molla", come se ciscuno dei due transistor finali tirasse
      alternativamente verso di se la tensione del punto centrale, viene
      detto in inglese "push-pull", ovvero "spingi e tira".
      Naturalmente le variazioni di corrente in TR3 sono causate dal segnale applicato alla sua base (punto
      INP);
      quando la tensione del segnale aumenta, TR3 lascia passare più
      corrente; quando la tensione del segnale scende, TR3 lascia passare
      meno corrente. Come abbiamo visto, queste variazioni della corrente di
      collettore di TR3 fanno variare la tensione del punto centrale
      C; se noi colleghiamo al punto C un altoparlante, il suo cono si muoverà, riproducendo le variazioni della tensione in ingresso.
      Quanto si è detto fino ad ora, è valido in linea di principio, ma prima
      di arrivare ad un amplificatore perfettamente funzionante, ci sono
      ancora delle caratteristiche da valutare, che vedremo di seguito una ad
      una.

      1 - LA TENSIONE SUL PUNTO
      C
      Poichè, come si è detto, la tensione del punto C varia in più e in meno
      riproducendo, amplificate, le variazioni del segnale, è necessario che,
      in assenza di segnale, la tensione di tale punto sia esattamente metà
      della tensione di alimentazione. Tale risultato si ottiene regolando la
      corrente di collettore di TR3; per tale motivo occorrerà sostituire la
      resistenza R4 con una resistenza regolabile, o "trimmer"

      2 - LA DISTORSIONE DA CROSS-OVER

      MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu03
      figura 2 - distorsione da cross-over

      Perchè un transistor cominci a entrare nello stato di conduzione,
      occorre che la tensione fra base ed emettitore superi un determinato
      valore minimo, di circa 0,6 volt. Poichè le basi dei finali TR1 e TR2
      sono fra loro collegate, la tensione rispetto ai relativi emettitori,
      in assenza di segnale, sarà uguale a zero; succede allora che, quando
      il segnale in ingresso comincia a variare, perchè tali variazioni siano
      riprodotte fedelmente occorre che la tensione sulle basi dei finali
      superi il valore minimo di 0,6 V in più o in meno. In pratica, parte
      del segnale viene tagliato (figura 2), dando origine ad una distorsione
      che si avverte principalmente a bassi livelli sonori.
      Per eliminare tale problema, si fa in modo di applicare sulla base di
      ciascuno dei transistor finali una tensione minima, tale da portarlo
      già in stato di inizio conduzione. Ciò si può ottenere in vari modi;
      nel nostro caso, tra le basi sono stati inseriti due diodi, che vengono
      attraversati direttamente dalla corrente di collettore di TR3: poichè
      quando un diodo è percorso da corrente ai suoi capi è presente una
      caduta di tensione di circa 0,6 volt, i due diodi in serie manterranno
      fra le basi dei finali una differenza di potenziale di circa 1,4 volt,
      portandoli al giusto punto di conduzione. In tal modo, tuttavia, si
      determina l'afflusso di una corrente detta "di riposo", che fluisce
      costantemente nei due finali, indipendentemente dalla presenza del
      segnale; se tale corrente risulta eccessiva, o se non si sono prese
      precauzioni opportune, i transistor finali possono andare incontro a
      quella che viene definita "deriva termica".

      3 - LA DERIVA TERMICA
      Il fenomeno della deriva termica ricorda un pò il gatto che si morde la
      coda. La corrente di riposo che fluisce costantemente nei transistor,
      ne causa un certo riscaldamento; i transistor, a loro volta, più si
      riscaldano e più tendono a far passare corrente. La corrente più forte
      provoca un maggior riscaldamento, e così via, fino alla distruzione dei
      transistor. Per contrastare questo fenomeno, si inseriscono in circuito
      componenti che, all'aumentare della temperatura, determinano la
      riduzione della corrente di base. Nel nostro caso, per non complicare
      il circuito, sono state inserite sugli emettitori di TR1 e TR2 due
      resistenze da 1 ohm; la loro presenza produce un moderato effetto di
      "controreazione": se la corrente aumenta, sale la tensione ai capi di
      dette resistenze e, di conseguenza, diminuisce la Vbe (differenza
      ditensione tra base ed emettitore).



      MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu04
      figura 3 - lo schema finale

      Nella figura 3 vediamo lo schema finale, funzionante,
      dell'amplificatore. Il segnale viene applicato in ingresso, alla base
      di TR3, tramite il condensatore di accoppiamento C2; non è possibile
      collegare il segnale direttamente alla base, perchè il valore resistivo
      della sorgente del segnale stesso modificherebbe la polarizzazione di
      TR3. Supponendo di collegare il segnale usando un cavetto schermato, al
      condensatore va collegato il filo interno, mentre quello esterno (la
      calza) va collegato alla massa, ovvero al polo "meno"
      dell'alimentazione.
      L'altoparlante va collegato al punto centrale, tramite il condensatore
      C1; l'altro polo dell'altoparlante va collegato alla massa (polo
      negativo). Nel collegare i due condensatori, essendo questi due
      condensatori elettrolitici, occorre fare attenzione alla polarità (la
      posizione del polo positivo è indicata nello schema dal segno + ).


      ELENCO DEI COMPONENTI:
      TR1/TR2: qualsiasi coppia di transistor complementari di media
      potenza (NPN/PNP): BC142/BC143 - BC441/BC461 - BCP54/BCP51 -
      BCX54/BCX51 - BD135/BD136 - TIP29/TIP30 - ZTX651/ZTX751 o equivalenti
      (scegliete quelli che trovate al miglior prezzo)
      TR3: transistor NPN per piccoli segnali, tipo BC547 o equivalenti
      R1 ed R2: due resistenze da 1 ohm, 1/2 watt
      R3: resistenza da 1 Kohm, 1/4 watt
      R4: resistenza variabile (trimmer) da 100 Kohm
      R5: resistenza da 22 Kohm, 1/4 watt
      D1 e D2: due diodi tipo 1N4001 o simili
      C1: condensatore elettrolitico da circa 1000 µF, 25 Volt (*)
      C2: condensatore elettrolitico da circa 10 µF, 25 Volt (*)

      (*) Il valore dei condensatori C1 e C2 non è critico; tuttavia, più la
      capacità è elevata, meglio passano le frequenze basse del segnale.












      MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu05
      involucro
      MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu06
      piedini visti da sotto
      figura 4 - esempio di transistor adatti come finali complementari: BCX51 (pnp) e BCX54 (npn)


      MESSA A PUNTO DELL'AMPLIFICATORE:
      Prima di dare tensione, portare la resistenza R4 su una posizione
      centrale. Dare alimentazione (non più di 9 volt); usando un buon tester
      digitale, leggere la tensione sul punto centrale C, e regolare R4 fino
      ad ottenere un valore esattamente metà della tensione di alimentazione.
      Esempio:

      alimentando l'amplificatore a 6 volt, si regolerà R4 fino a leggere sul punto C una tensione di 3 volt.
      Durante il funzionamento dell'amplificatore, provate a toccare i
      transistor finali; se sentite che sono troppo caldi, quasi da non
      poterci tenere il dito, occorre applicare su di essi un apposito
      dissipatore di calore (basta anche un'aletta di rame o di alluminio).
      Per ottenere un ascolto soddisfacente, occorre che l'altoparlante sia
      di buona qualità, e che sia montato in una adatta cassetta acustica.


      MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu07MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu08MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu09MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu10
      figura 5 - dissipatori di calore per transistorfigura 6 - transistor con dissipatore di calorefigura 7 - collegamento di un potenziometro in ingresso per la regolazione del volumepotenziometro ad albero rotante

      L'amplificatore qui descritto non è provvisto di controllo di volume,
      perchè si presume che il segnale venga regolato dall'apparecchio che vi
      viene collegato; in genere un riproduttore di cassette o di CD, o un
      PC, sono già dotati di controllo di volume. In ogni caso, volendo
      aggiungerne uno, è sufficiente collegare in ingresso un potenziometro,
      che può essere sia ad albero rotante, sia a slitta (a scorrimento
      lineare); occorre usare un potenziometro da 47 kohm, di tipo
      logaritmico, collegato come si vede in figura 7.



      MINI-AMPLIFICATORE MULTIUSO Mamu11
      figura 8 - amplificatore con alimentazione duale

      Più che altro per completezza di informazione (come mi ha cortesemente
      suggerito un visitatore del sito da Lyon), notiamo che è possibile
      eliminare il condensatore di uscita C1, ricorrendo ad una alimentazione
      di tipo "duale"; si tratta, in altre parole, di fornire
      all'amplificatore due tensioni distinte, ciascuna uguale a metà di
      quella totale.
      La cosa può essere realizzata facilmente collegando due pile come si
      vede nello schema di figura 8, oppure utilizzando un apposito
      alimentatore dotato di tre uscite: +4,5 V ; zero ; -4,5 V
      In questo modo, in assenza di segnale, l'altoparlante risulta collegato
      da entrambi i terminali ad una tensione pari a metà di quella di
      alimentazione, e quindi non viene attraversato da corrente continua
      anche in assenza del condensatore di uscita.


      Spero di poter trattare, tra non molto tempo, la costruzione di un
      amplificatore in grado di fornire prestazioni di più alto livello, di
      maggiore potenza e fedeltà di riproduzione.

        La data/ora di oggi è Ven Mar 29, 2024 4:10 am