L'amplificatore

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Catena di amplificazione

L’amplificatore è il mezzo attraverso il quale un segnale analogico viene portato al livello necessario per dialogare con lo stadio successivo. Esso può essere presente di vari punti della catena di amplificazione. Generalmente essa può essere schematizzata come di seguito:

Dall'immagine notiamo come l'oggetto in esame sia presente in due stadi, ovvero quello di preamplificazione e quello di amplificazione finale. Entrambi andranno ad aumentare la potenza del segnale entrante, ottimizzando, però, valori specifici diversi. Infatti, nello stadio di preamplificazione si tenderà a rendere massimo il rapporto tra tensione in uscita e tensione in ingresso, mentre nello stadio di amplificazione finale si massimizzerà il rapporto tra potenza in uscita e potenza in ingresso.
Nel primo caso si rende necessaria questa operazione a causa della piccola ampiezza del segnale generato dal microfono, che altrimenti non potrebbe essere manipolato dai processori di segnale. Nel secondo caso invece, anche a causa delle caratteristiche degli altoparlanti, bisogna avere un segnale con una elevata capacità di svolgere lavoro, e quindi una elevata potenza, per poter pilotare un impianto di diffusione.

Impedenza di ingresso

Come già accennato l'impedenza di ingresso di un amplificatore deve tener conto dell'utilizzo previsto. Quindi a seconda delle apparecchiature con cui dovrà dialogare se ne decideranno i valori. Nel caso del preamplificatore quindi si dovrà tener conto dell'impedenza dei microfoni. Solitamente essa è fissata a valori compresi tra 200 e 300 Ohm. Come regola, per trasferire il segnale senza degradazioni, l'impedenza di ingresso dovrà essere all'incirca dieci volte superiore ai suddetti valori.

Impedenza di uscita

Nel caso dell'amplificatore di potenza esso dovrà comunicare con diffusori la cui impedenza varia tra valori come 4, 8 e 16 Ohm. Nel caso in cui l'impedenza del diffusore sia di valore troppo basso, rispetto ai valori dell'amplificatore, quest'ultimo potrebbe surriscaldarsi a causa della troppa potenza richiamata. Nella situazione inversa avremmo un sottoutilizzo dell'amplificatore, che quindi viene progettato in modo che sia compatibile con i suddetti valori d'impedenza d'ingresso dei diffusori.
N.B. L’impedenza rimane, come nel caso dei microfoni, variabile a seconda della frequenza.

Risposta in frequenza

Il concetto è analogo a quanto detto riguardo i microfoni. Ogni amplificatore ha una sua risposta in frequenza caratteristica, in base alla quale può essere utilizzato su segnali con peculiarità diverse.

Curva di amplificazione

La curva di amplificazione è un maniera grafica di rappresentare l’effetto di amplificazione sul segnale entrante. Se poniamo sull’asse x i valori del segnale di ingresso e sull’asse y i valori che il segnale assumerà all’uscita, otteniamo un grafico come in figura. Vediamo che la linea blu corrisponde con la bisettrice del primo quadrante (in = out), mentre la linea rosa mette in rilievo che i valori di uscita sono maggiori di quelli di entrata (in questo caso è x = y * 1,5). Inoltre vediamo che la linea rosa, superati certi valori di ingresso, diviene parallela all’asse x. Questo vuol dire che oltre quel limite il funzionamento non sarà quello desiderato, a meno che l’effetto non sia desiderato.

Potenza

In fisica la potenza è il lavoro che una sorgente di forza può compiere. In questo caso essa si riferisce al valore di potenza che l’amplificatore può fornire. Esistono due valori che, convenzionalmente, vengono forniti, ovvero la potenza nominale (valore che l’amplificatore può fornire in maniera costante) e la potenza di picco (valore massimo fornito dall’amplificatore, oltre il quale si può incorrere in danneggiamento di esso).

Possibili distorsioni

Il tipo di distorsione nel quale si può incorrere più frequentemente è quella da saturazione. In questo caso se l’ampiezza del segnale di ingresso non sarà supportata dall’amplificatore. Considerando una sinusoide come segnale d’ingresso, vediamo che accade la sinusoide verrà squadrata. Cioè verranno imposte delle transazioni molto brusche al suono puro; applicando il teorema di Fourier, vediamo che questa nuova onda può essere scomposta in infinite onde sinusoidali, di frequenza man mano crescente. Ovviamente questo è un astratto teorico, perché nella realtà non saranno prodotte infinite onde sinusoidali, ma solo un determinato numero. Notiamo quindi che il segnale presenterà in uscita delle componenti inesistenti nel segnale sorgente.

Altre distorsioni possono essere:

Distorsione di fase
Distorsione da intermodulazione
Distorsione da rumore interno (infatti le varie componenti interne creano un rumore, detto termico, dovuto al movimento degli elettroni).
Distorsione lineare (rapporto diverso di ampiezza alle varie frequenze tra ingresso ed uscita)

Diafonia tra i canali

Se l’amplificatore ha più segnali in ingresso essi dovranno essere opportunamente attenuati per evitare che uno influenzi l’altro.

D.I. box

Alcune sorgenti sonore possono presentare un’impedenza di uscita molto elevata, come nel caso degli strumenti elettroacustici (chitarra e basso elettrici), che comporterebbe una notevole perdita di segnale. In questo caso si usa una D.I. box per l’adattamento di impedenza, riuscendo così a sfruttare il segnale senza deterioramenti.