[dtx901]

Premessa non sono esperto di elettronica, mi sono appassionato per caso, arrivo al punto:
Realizzare amplificatore audio per chitarra .

Schemi online se ne trovano a tonnellate, il fatto però è che a me piace capire quello che faccio e sapere perchè viene utilizzato quel condensatore o quella resistenza, quindi mi sono detto prima di realizzare un ampli valvolare voglio partire dai transistor (anche perchè di transistor se ne trovano anche in una lampadina rotta le valvole costano un pò di più) e meno male visto che ho cestinato un sacco di progetti.
esempio pratico:
parto da un bjt npn bc107A, faccio il mio bello schemino calcolo le resistenze per la polarizzazione automatica ad emettitore comune, realizzo la mia bella basettina, collaudo ma dalla cassa non esce nulla!!!! E ho trovato così l'ennesimo modo per non costruire un amplificatore!!!
Perchè non si sente nulla?
La prima cosa a cui ho pensato è "I condensatori di accoppiamento in ingresso e in uscita?"
Sono assolutamente necessari o si può testare se una qualche forma di segnale audio viene fuori anche senza?(per poi proseguire).

Per adesso non mi interessa che si senta benissimo, con equalizzatore etc, mi basta che suoni, con il minimo indispensabile, per poi aggiungere pian piano, e sapendo cosa faccio, filtri etc etc

Grazie a tutti.

[Bios]

Ciao, posta lo schema ed i calcoli relativi e vediamo cosa ne tiriamo fuori.

[zioelp]

Per capire la natura del problema sarebbe utile dare un'occhiata allo schema elettrico, ma come discorso generico può bastare un semplice ragionamento astratto: che cosa ti aspetti che faccia il cosino buffo con tre zampette che tu (giustamente) chiami transistor? Una risposta sensata potrebbe essere "mi aspetto che amplifichi", e sarebbe tecnicamente giusta. Resta solo da chiarire il concetto di amplificazione: che cosa intendi per amplificazione? Altra risposta sensata: "intendo che invio in ingresso un segnale debole e mi aspetto di prelevare in uscita un segnale forte". Il discorso non fa una piega, ma purtroppo dà l'idea che il transistor possa in qualche modo "aggiungere forza" al segnale come se creasse energia dal nulla. In realtà il transistor non aggiunge ma toglie, nel senso che opera come una sorta di "rubinetto dosatore" posto lungo una conduttura idrica: lo puoi chiudere e lo puoi aprire al massimo e in qualunque posizione intermedia, ma se a monte non hai una fornitura d'acqua ad una certa pressione e con una certa portata, a valle non avrai l'effetto desiderato. La fornitura d'acqua, di solito, ha luogo con un alimentatore in tensione continua, ad esempio 12 volt, capace di fornire una certa corrente massima, ad esempio 600 milliAmpere. Sono questi 12 volt e 600 milliAmpere che, di fatto, "amplificano". Il transistor si limita a stabilire se, istante per istante, in uscita avrai un "getto pieno tipo idrante", un "filo d'acqua", o solo qualche goccia. Se, con opportuni accorgimenti tecnici, fai in modo che i passaggi da idrante a filo d'acqua a goccia avvengano seguendo esattamente il contenuto del segnale audio in ingresso, all'uscita avrai una copia che, a seconda di come configuri il circuito, sarà ingrandita, o magari identica, o addirittura ridotta in scala 1:10. Ciò detto, per venire a capo dell'enigma dovresti compiere alcune indagini preliminari. Sai che il transistor non crea ma dosa, quindi la prima misurazione che dovresti compiere è volta a stabilire se hai la giusta "fornitura idrica" a cui attingere. Se l'acqua c'è, il problema potrebbe essere di quantità: riesci a valutare se il segnale d'ingresso arriva nel punto giusto con la necessaria "spinta"? Riesci a valutare se, per caso, il rubinetto è bloccato in chiusura o già aperto al massimo? In queste ultime due ipotesi, in uscita non potresti avere una copia del segnale in ingresso, perché nessun meccanismo fisso può replicare un comportamento variabile. Un'ultima considerazione quantitativa: visto che il transistor non aggiunge ma toglie, dovresti considerare che in uscita puoi avere al massimo la spinta e la portata del serbatoio da cui attingi. Il modello di transistor che citi può gestire al massimo l'equivalente di una pompetta lavavetri, quindi, anche se la tua fornitura fosse una cisterna, non aspettarti di costruire un idrante dei pompieri

[dtx901]

Innanzitutto posto lo schemino:

j7c47l.jpg (9.66 KiB) Visto 2373 volte

Poi voglio ringraziarvi per le risposte.
Ed infine vorrei precisare che dietro consiglio ho calcolato:
Vce=Vcc/2 per stare lontano sia dal punto di saturazione sia da quello di interdizione;
Rb resistenza equivalente come 9 volte Re;
Vre=Vcc/10;
Da qui ho calcolato prima Re e poi R1 ed R2;

L'alimentatore che ho a disposizione è 24V 2A.

Quindi se ho capito bene Zioelp per progettare un ampli devo partire dall' altoparlante che desidero far muovere per poi trovare un alimentatore in grado di erogare Volt e Ampere a sufficienza ed infine scegliere il transistor in grado di regolare tale flusso di corrente? E se volessi partire dall'alimentatore? Visto che per adesso sono delle prove per imparare, che altoparlanti è in grado di muovere un 24V 2A?
Abbiate pietà se scrivo cose senza senso, ho iniziato da poco, ma voglio imparare

[zioelp]

Quindi se ho capito bene Zioelp per progettare un ampli devo partire dall' altoparlante che desidero far muovere per poi trovare un alimentatore in grado di erogare Volt e Ampere a sufficienza ed infine scegliere il transistor in grado di regolare tale flusso di corrente? E se volessi partire dall'alimentatore? Visto che per adesso sono delle prove per imparare, che altoparlanti è in grado di muovere un 24V 2A?
Abbiate pietà se scrivo cose senza senso, ho iniziato da poco, ma voglio imparare

Il tuo approccio al problema è un po' troppo semplicistico, nel senso che non tiene conto di tanti fattori con i quali dovresti aver confidenza prima di decidere di passare dalla teoria alla pratica. A livello intuitivo è corretto pensare che per "muovere" un altoparlante grosso serva un alimentatore grosso, ma se vuoi ascoltare musica devi far sì che il "movimento" dell'altorparlante avvenga a ritmo di musica, e per giunta seguendo esattamente il contenuto del segnale in ingresso. Lo schema a cui ti riferisci è in effetti un "rubinetto dosatore", ma ha caratteristiche adatte a dosare al massimo qualche goccia, non il getto bello corposo e intenso che sarebbe necessario per "muovere" un altoparlante anche piccolo. I 24V 2A che citi sarebbero sufficienti a diffondere musica con un buon volume, ma il tuo semplice rubinetto con un solo transistor non è capace di accettare e gestire una tale pressione e portata. In più, come certo ti sarà capitato di osservare su una cassa acustica senza protezione frontale, la membrana di un altoparlante si muove sia in avanti sia all'indietro rispetto alla posizione di riposo. Per fare in modo che la membrana si sposti da un lato e dall'altro devi fare in modo che la tua fornitura d'acqua verso l'altoparlante avvenga sia spingendo sia aspirando. Con un solo rubinetto a disposizione non puoi spingere e aspirare: o spingi, o aspiri. Già questo ti fa intuire che un solo transistor non sia adatto a realizzare un amplificatore audio destinato ad essere collegato ad un altoparlante. Un altro fattore chiave è riassumibile in una semplice considerazione spicciola: se per "muovere" un altoparlante grosso serve una pressione di, poniamo, 100 unità, il rubinetto dosatore dovrà essere robusto e pesante, altrimenti potrebbe rompersi durante l'uso. Un rubinetto pesante avrà una leva dura da azionare, e quindi richiederà una certa pressione solo per essere aperto e chiuso a comando. Negli amplificatori destinati a muovere gli altoparlanti è normale inserire due rubinetti grossi (uno per spingere e uno per aspirare) azionati a loro volta da altri rubinetti di servizio più piccoli. Questi, di solito, vengono a loro volta azionati (il termine tecnico è "pilotati") da altri rubinetti ancora più piccoli, abbastanza leggeri e sensibili da essere azionabili direttamente dal debole segnale in ingresso. Il tuo schemino somiglia molto ad uno di questi "rubinettini di servizio": accetta in ingresso un segnale audio "moscio", e fornisce in uscita una piccola pressione che potrebbe pilotare altri "stadi" via via più tosti. In pratica, il tuo ampli non ha le risorse necessarie per accettare poche gocce e produrre un getto intenso, pur essendo collegato ad una "cisterna" che, come quantità e pressione, risulterebbe adeguata per sonorizzare un ambiente. A titolo di curiosità, se prendi le cifre 12 e 2 (12V e 2A) e le moltiplichi fra loro, ottieni 24 watt. Questi 24 watt rappresentano il contenuto idrico della cisterna. Se tale contenuto potesse essere riversato come musica direttamente su un grosso altoparlante, avresti al massimo 24 watt, comunque sufficienti per sonorizzare un piccolo ambiente domestico. In realtà, tutti i rubinetti che installi per costruire un amplificatore introducono una perdita, quindi i watt di musica realmente ascoltabili saranno molti di meno, ad esempio 14 o 15. A complicare la faccenda interviene anche un altro fattore più "subdolo" dei precedenti: i rubinetti grossi tendono a scaldarsi, e quando si scaldano diventano più morbidi da azionare. Ciò implica che, a parità di spinta di comando, lascino passare più acqua e quindi si scaldino ancora di più, finendo per entrare in un circolo vizioso che, se non fermato, li potrebbe condurre in breve tempo alla distruzione. Il calore normalmente prodotto dai rubinetti grossi dovrebbe essere smaltito con apposite alette metalliche, e l'effetto del circolo vizioso (meglio noto col buffo nome di "valanga termica") dovrebbe essere contenuto con appositi circuiti di controllo, guarda caso anch'essi a transistor. Ci sarebbero tanti altri fattori ancor più strani da valutare, ma probabilmente risulterebbero fuori contesto, almeno finché non avrai avuto tempo e modo di costruirti un po' d'esperienza.

[dtx901]

Grazie di nuovo per la risposta zioelp, i tuoi concetti sono chiari, anche se mi piacerebbe vedere uno schema il più minimalista possibile di quello che serve per un ampli, però mi chiedo come mai collegando l'uscita di un mp3player direttamente alla cassa che voglio far muovere un minimo di suono si sente mentre col mio "amplificatore" non si sente nulla? Non dico che dovrebbe amplificare un pochino ma almeno suonare come quando collego direttamente l'mp3player! Invece non si sente nulla!
Poi se saresti così gentile da postare uno schema per un ampli ridotto all'osso, te ne sarei grato!

P.s.
Ma il valore hfe nelle caratteristiche dei BJT non indica il guadagno del transistor?
Se è pari a 100 come nel b107 che è tra 110 e 220 non vuol dire che un segnale da 100mv lo moltiplica per 100? E che quello che sento se collego direttamente lmp3player dovrebbe essere moltiplicato per 100?

[zioelp]

... come mai collegando l'uscita di un mp3player direttamente alla cassa che voglio far muovere un minimo di suono si sente mentre col mio "amplificatore" non si sente nulla? Non dico che dovrebbe amplificare un pochino ma almeno suonare come quando collego direttamente l'mp3player! Invece non si sente nulla!

Se l'uscita del player è quella dove normalmente colleghi le cuffiette, l'energia disponibile è sufficiente per attivare un piccolo altoparlante. Il tuo schema gestisce energie molto minori, e in più non prevede quello che in termini tecnici si chiama "corretto adattamento d'impedenza". In breve, l'energia che dovrebbe muovere la membrana dell'altoparlante deve aver modo di entrare facilmente all'interno del congegno, senza essere "impedita" (da qui il termine "impedenza") da qualche ostacolo. L'ostacolo più comune è rappresentato dal materiale (di solito un metallo) che l'energia elettrica si trova a dover percorrere. Se osservi con attenzione il tuo schema, vedi che c'è il resistore RC con un capo collegato al positivo della batteria, e l'altro al punto dove immagino tu abbia collegato l'altoparlante. Ora, se l'altro capo dell'altoparlante è collegato al negativo della batteria, noti che hai formato un partitore che ha 12K sopra e l'altoparlante sotto. L'energia, immaginata paragonabile ad un flusso d'acqua, può quindi uscire dalla cisterna dal polo positivo, passare attraverso RC e l'altoparlante, e rientrare nel polo negativo. Ma RC è un ostacolo talmente alto che, legge di Ohm alla mano, anche se l'altoparlante avesse resistenza zero lascerebbe passare solo 24 / 12000 = 0.002 A, cioè appena 2 milliAmpere. E' vero che l'altoparlante non ha resistenza zero, ma anche mettendo nel calcolo 16 ohm, il discorso non cambia molto: avresti poco meno di 2 milliAmpere, che applicati alla formula W = R x I x I, darebbero circa 6.4 milionesimi di watt. Nota che, finora, il transistor non ha fatto nulla, perché il suo collegamento verso il negativo attraverso RE gli permetterebbe solo di sottrarre corrente all'altoparlante, peggiorando quindi la situazione. A questo punto potresti pensare di ridurre drasticamente il valore di RC e permettere il passaggio di più corrente verso l'altoparlante. Sulla carta l'idea è buona: se RC fosse di 12 ohm, anziché di 12 kohm (mille volte più "agevole" per la corrente), i calcoli darebbero come risultato alcuni milliwatt, teoricamente validi per emettere una flebile musica vicino all'orecchio. Purtroppo la realtà è diversa, perché l'energia "fissa" disponibile verso l'altoparlante servirebbe solo a scaldarlo, non a farlo suonare. Per suonare, l'energia dev'essere variabile, e deve variare seguendo il contenuto di un segnale audio. Con RC di 12 ohm, e RE di 3 kohm, qualunque posizione assunta dal "dosatore" BC107 non farebbe variare molto la corrente in uscita, poiché un percorso di 8 ohm è sempre ben più agevole di uno di 3 kohm. E se anche RE subisse un drastico abbassamento, ad esempio a solo un ohm? Sulla carta la corrente in uscita dovrebbe variare, poiché un percorso di un ohm sarebbe più agevole di uno di 8. Peccato che il povero BC107 si troverebbe a gestire una corrente molto maggiore del suo limite, e tutto con lo scopo un po' buffo di sottrarre energia all'altoparlante, anziché aggiungerla come verrebbe naturale parlando di amplificazione.
Un esempio di piccolo ampli didattico autocostruibile lo trovi qui: http://www.ilprogettista.it/web/wp-content/uploads/2010/02/75.pdf

Ma il valore hfe nelle caratteristiche dei BJT non indica il guadagno del transistor?
Se è pari a 100 come nel b107 che è tra 110 e 220 non vuol dire che un segnale da 100mv lo moltiplica per 100? E che quello che sento se collego direttamente lmp3player dovrebbe essere moltiplicato per 100?

Il parametro hfe = 100 ti informa che una (piccola) corrente lasciata passare attraverso la base e l'emettitore darà luogo a un cambiamento d'impedenza nel tratto collettore - emettitore, e tale cambiamento sarà "scalato" verso l'alto di un fattore 100. In pratica, se la corrente nella base cambia di 10 microampere, il cambiamento d'impedenza sul collettore sarà 100 volte più intenso, e se il circuito esterno lo permetterà, potrà passare una corrente di un milliampere. Il circuito col BC107 è uno stadio amplificatore di tensione: i tuoi 100 mV in ingresso possono diventare 10 volt in uscita, a patto che tu non inserisca delle impedenze (come ad esempio l'altoparlante) che alterino i percorsi della corrente in modo incompatibile col funzionamento previsto. Nel caso dello stadio in esame, il BC107 deve "rubinettare" in modo che fra RC ed RE "spunti" un'impedenza variabile che modifichi la tensione d'uscita nel modo previsto, cioè 10 volt quando applichi 100 mV in ingresso. Vedi dubito che con 8 ohm di altoparlante fra i piedi non è possibile che sul collettore si leggano 10 volt, poiché un partitore con 12K sopra e 8 ohm sotto dà luogo a circa 15 mV, non a 10V (a me le formule non piacciono, ma se vuoi sperimentare coi numeri le trovi facilmente in rete ). Moltiplicare la tensione NON equivale automaticamente a moltiplicare la potenza, poiché per avere un cambiamento di 10 volt in uscita devi accettare che su RC passi una corrente minima, e il prodotto di 10 volt per tale corrente minima (i circa 2 mA di qualche riga fa) dà circa 20 mW, che oltretutto passano nel BC107 e non possono attraversare l'altoparlante. Anche cambiando il valore di RC non otterresti comunque la potenza che cerchi, perché se abbassi gli ohm alzi i miliampere ma al tempo stesso abbassi i volt, e cambiando l'ordine dei fattori sai benissimo quello che (matematicamente) succede: il prodotto non cambia. Un ultimo particolare prima di chiudere: nel tuo circuito non ci sono condensatori, per cui le impedenze che applichi in ingresso (il player) e in uscita (l'altoparlante) cambiano il punto di lavoro del BC107, vanificando i calcoli che (giustamente) ogni buon progettista dovrebbe svolgere prima di passare alla pratica.

[dtx901]

Peccato che il povero BC107 si troverebbe a gestire una corrente molto maggiore del suo limite, e tutto con lo scopo un po' buffo di sottrarre energia all'altoparlante, anziché aggiungerla come verrebbe naturale parlando di amplificazione.

Questo per via dei parametri di maximum ratings del datasheets? Quindi mantenendo il tuo ragionamento con un bjt diverso, che rientri in quei parametri e con i condensatori di accoppiamento dovrebbe funzionare?

Grazie per la pazienza, se sto esagerando con le domande fatemelo sapere, purtroppo anche leggendo libri su libri non ho trovato tutte le risposte che cerco.Se avete qualche libro da suggerire è gradito.

[zioelp]

Questo per via dei parametri di maximum ratings del datasheets? Quindi mantenendo il tuo ragionamento con un bjt diverso, che rientri in quei parametri e con i condensatori di accoppiamento dovrebbe funzionare?

Non esiste un singolo transistor con il quale costruire un amplificatore di potenza audio, poiché la tecnologia non permette di avere un bjt capace di gestire tantissima corrente sul collettore chiedendo pochissima corrente sulla base. Inoltre, sempre per motivi tecnici, un bjt molto robusto tende ad avere un guadagno molto inferiore a quello di un bjt "gracilino" impegnato con piccole correnti. Ecco perché gli amplificatori audio vengono (o meglio, venivano) realizzati con più transistor di vari tipi collegati fra loro con opportuni elementi resistivi e capacitivi. Robustezza a parte, i vari transistor che formano un tipico amplificatore audio son collegati cercando di massimizzare l'efficienza, poiché anche se un certo modello di bjt può gestire senza danno molta corrente, tutto ciò che non raggiunge l'altoparlante e diventa suono sarebbe uno spreco. In altre parole, se per avere un watt in uscita ne devo buttar via tre come calore, posso dire di avere un ampli ma non un ampli efficiente e commerciabile. Avrai letto delle cosiddette "classi" di amplificazione, di solito associate ad una sigla come A, B, AB, D e qualche altra più esotica: ciascuna ha pregi e difetti specifici, perché ciascuna realizza un diverso compromesso. Se accetti uno spreco alto, in cambio hai una distorsione bassissima; se accetti uno spreco medio, devi accettare una distorsione maggiore; se devi occupare poco spazio e non puoi produrre molto calore, scendi a compromessi in fase di montaggio e collaudo, e via dicendo per tante altre combinazioni. Il tuo schema con un solo BJT non è adatto a gestire un altoparlante perché il circuito è configurato come amplificatore di tensione, non di corrente. Per "muovere" un altoparlante devi fare in modo che in esso scorra una certa corrente, e tale condizione l'avresti (ma non prendermi alla lettera) se l'altoparlante fosse in serie col bjt, non in parallelo. In pratica, alla fine, per avere la potenza che cerchi dovresti mettere insieme uno schemino a tanti transistor tipo quello che ti ho indicato.

[dtx901]

Non esiste un singolo transistor con il quale costruire un amplificatore di potenza audio

Quindi per chiudere il discorso quello che ho fatto puo' essere considerato un primo stadio da aggiungere ad altri stadi per far muovere finalmente st'altoparlante o non ci ho azzeccato nulla?
Comunque ringrazio Zioelp per le risposte, sono state illuminanti, mi hanno chiarito che forse è meglio se studio un altro pò prima di cimentarmi in qualcosa del genere anche se credo che alla fine anche questa è esperienza!
Qualche consiglio su libri che trattano amplificatori o comunque segnali audio in genere?
Il mio sogno è realizzare un ampli valvolare per chitarra da camera, per esercitarmi...So che con poco più di 50€ potrei acquistare un piccolo ampli, ma vuoi mettere costruirlo da solo?
Grazie a tutti.