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Rendimento di un amplificatore - Amplificazione

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15.8. Rendimento di un amplificatore

Uno dei parametri più importanti nella descrizione del funzionamento di un amplificatore è il rendimento di conversione , definito come segue:

Equazione 15.3. Rendimento di un amplificatore


In altre parole, questo fattore misura la quantità di potenza che un amplificatore è in grado di convogliare nel segnale di uscita amplificato. La potenza viene prelevata dall'alimentazione e trasferita nel segnale di uscita. Naturalmente, le manipolazioni effettuate dai componenti elettronici introducono dissipazioni di energia (che si converte in gran parte in calore, e dunque non è più utilizzabile per fini elettrici); per questo un amplificatore non sarà mai in grado di fornire in uscita tutta la potenza fornita dallo stadio di alimentazione. Il rendimento è un valore sempre minore di 1. Nel caso ideale, ossia in assenza di dissipazioni, il rendimento vale 1, ad indicare che tutta la potenza dell'alimentazione è trasferita sul segnale di uscita. In generale il rendimento viene espresso in valori percentuali (moltiplicando per 100 il rendimento effettivo), per esempio un rendimento pari a 0.2 viene valutato come 20%. In questo modo risulta chiaro che la potenza fornita in uscita è il 20% di quella fornita dallo stadio alimentatore, mentre l'80% viene perso a causa dei diversi tipi di dissipazione dei componenti.

15.8.1. Classi di funzionamento

Vi sono diverse configurazioni di circuiti per realizzare un'amplificazione di potenza. Queste vengono definite "Classi" e permettono di ottenere valori di rendimento più o meno elevati, a scapito della fedeltà del segnale di uscita rispetto al segnale di ingresso. Queste configurazioni si basano sul principio per il quale un circuito di amplificazione, lavorando per una durata inferiore all'intera durata del periodo del segnale, risparmia energia. Le comuni classi di funzionamento sono le seguenti:

  • Classe A : un amplificatore avente in ingresso un segnale sinusoidale si dice funzionante in classe A quando la corrente variabile circola nel dispositivo per tutto il periodo del segnale di ingresso. Un amplificatore di questo tipo ha una distorsione molto ridotta a scapito però di un rendimento assai basso. Di seguito un esempio di curva di amplificazione di un amplificatore in Classe A:

    Amplificazione in Classe A
    Amplificazione in Classe A
  • Classe AB : un amplificatore avente in ingresso un segnale sinusoidale di dice funzionante in classe AB quando la corrente variabile attraversa l'elemento non lineare (transistor) per un tempo maggiore di un semiperiodo e minore di un periodo. Dato che in questo caso la corrente in uscita non ha un andamento sinusoidale, si genera una distorsione. Tuttavia questa configurazione consente valori di rendimento superiori a quelli degli amplificatori in Classe A. In campo audio si utilizza spesso questo tipo di configurazione in quanto rappresenta un buon compromesso tra rendimento e fedeltà, anche se la scelta dipende molto dal contesto (ad esempio, nel caso di amplificatori di potenza elevata spesso si sceglie la classe D, in quanto il rendimento diventa preponderante rispetto al controllo della distorsione). Di seguito un esempio di curva di amplificazione di un amplificatore in Classe AB:

    Amplificazione in Classe AB
    Amplificazione in Classe AB
  • Classe B : un amplificatore avente in ingresso un segnale sinusoidale si dice funzionante in classe B quando la corrente variabile in uscita circola solo per una durata pari a un semiperiodo del segnale di ingresso. Dato che in questo caso la corrente di uscita è composta da una sola semionda e non dall'onda completa, la distorsione è elevata, anche se il rendimento in questo caso può arrivare all'80%. Di seguito un esempio di curva di amplificazione di un amplificatore in Classe B:

    Amplificazione in Classe B
    Amplificazione in Classe B
  • Classe C : un amplificatore avente in ingresso un segnale sinusoidale si dice funzionante in classe C quando la corrente variabile in uscita circola per una quantità di tempo inferiore al semiperiodo del segnale in ingresso. La distorsione è in questo caso molto elevata ma il rendimento si avvicina a valori del 100%. Questo tipo di amplificatori non vengono praticamente mai utilizzati in applicazioni audio. Di seguito un esempio di curva di amplificazione di un amplificatore in Classe C:

    Amplificazione in Classe C
    Amplificazione in Classe C

    Naturalmente il segnale di ingresso di un amplificatore è generalmente un segnale che comprende una banda estesa dello spettro sonoro e dunque le descrizioni precedenti non vanno considerate nell'ambito di una singola sinusoide, ma di una serie composita di segnali sinusoidali (frequenze). Vi sono ulteriori classi di funzionamento dei circuiti di amplificazione (D, E, G, H, T, Z ecc) che esulano le finalità di questo corso e che coinvolgono altri principi di progettazione. Per eventuali approfondimenti si rimanda a testi specifici sull'argomento.

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Il corso è adottato in varie forme da molte scuole di tecnica del suono, che sono elencate in una apposita sezione.

Vi sono poi altre sezioni con approfondimenti tecnici e notizie sempre inerenti al mondo dell'ingegneria del suono e anche una sezione dedicata ail'audio professionali con il sistema operativo Linux.

 

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