Teoria degli Amplificatori Audio
I lettori audio convertono segnali elettrici fluttuanti (segnali audio) in suono. Il segnale analogico contiene tutta l'informazione per riprodurre il suono originale, ma non ha la potenza necessaria per pilotare cuffie o diffusori a volume adeguato. Qui intervengono gli amplificatori.
Definizione
Per definizione, un amplificatore è un dispositivo che ingrossa varie caratteristiche dei segnali (Louis Bloomfield, "How Everything Works"). Un amplificatore audio deve portare il segnale nella gamma udibile umana: 20 Hz – 20.000 Hz.
Circuiti dell'Amplificatore
Un amplificatore comprende essenzialmente due circuiti: ingresso e uscita. Se l'uscita riceve più potenza dell'ingresso, l'amplificatore fa il suo lavoro. Più precisamente, amplifica una piccola corrente alternata (AC) in uscita in una AC più grande. Ciò avviene tramite componenti elettronici racchiusi in un circuito integrato (IC).
Transistor
Il componente principale in un IC amplificatore è il transistor. I transistor permettono alla corrente di un circuito di controllare quella di un altro. Ne esistono molti tipi; il più rilevante qui è il MOSFET a canale n (n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor). Nei computer/calcolatrici fungono da interruttori (on/off).
Altri Componenti negli IC Amplificatori
Perché un transistor funzioni da amplificatore, deve essere parzialmente acceso ("biasing"). Una piccola tensione alla base (~0,6V per BJT, tensione di soglia per MOSFET) apre il canale. Insieme a resistenze e condensatori, il transistor amplifica: l'uscita è più forte dell'ingresso.
Tipi di Amplificatori
Il processo sopra descritto è alla base di vari tipi: Classe A, B, AB, C, D. Ognuno ha caratteristiche e svantaggi; nessuno è universalmente "migliore", ma ciascuno si adatta a un'applicazione specifica. La differenza principale sta nelle condizioni di polarizzazione (biasing) del transistor (TAB Electronics Guide).
- Classe A: Conduzione continua (360°), alta linearità, bassa efficienza (12-25%), molto calore.
- Classe B: Conduzione 180° per transistor (push-pull), efficienza ~78%, distorsione d'incrocio (crossover).
- Classe AB: Compromesso: conduzione >180° ma <360°, efficienza 50-70%, bassa distorsione.
- Classe C: Conduzione <180°, usata in RF, alta efficienza, alta distorsione (richiede circuiti risonanti).
- Classe D: Commutazione (switching), efficienza >90%, PWM, usata in audio portatile, auto, subwoofer.