Un amplificatore AB invertente basato su due celle di amplificazione a semionda

Dalla rivista:
Elettronica Oggi

 
Pubblicato il 28 gennaio 2010

Sovente i transistor si trovano utilizzati come amplificatori in configurazione a tre pin, dove spesso l’ingresso e l’uscita occupano lo stesso pin. In tal caso su questo pin l’uscita e l’ingresso condividono la medesima tensione. Perciò, il principale vantaggio di usare un amplificatore a quattro pin è proprio la possibilità di isolare nei circuiti l’ingresso dall’uscita. In effetti, sfruttando la presenza del quarto pin si può implementare un optoisolatore affiancandolo con un ulteriore transistor in modo tale da formare un amplificatore in classe AB isolato.

La figura 1 mostra un esempio di amplificatore invertente in classe AB da 1 kVpp che sfrutta due celle di amplificazione a semionda identiche e in controfase. La risposta in frequenza va dalla continua a 20 kHz a pieno guadagno, il quale è dato dal rapporto fra R2 e R1, ma si può far lavorare il circuito a frequenza maggiore penalizzando tuttavia il guadagno.

Fig. 1 – I transistor servono a innalzare la tensione e la corrente in uscita dagli optoisolatori in misura sufficiente a formare un amplificatore invertente isolato

In pratica, i due stadi a transistor servono a elevare la tensione d’uscita mantenendola però nettamente separata rispetto all’ingresso grazie agli optoisolatori. Questa configurazione risparmia la necessità del gran numero di componenti tipicamente usati nei circuiti convenzionali per innalzare il livello della tensione. Gli ingressi di +15 V e -15 V insieme ai resistori R4 e R5 forniscono la polarizzazione indispensabile per mantenere i transistor sempre accesi e in conduzione. Un’attenta calibrazione dei valori di queste resistenze può eliminare ogni possibilità di distorsione di crossover.

I diodi Zener D1 e D2 si occupano di mantenere i fotodiodi dell’optoisolatore polarizzati costantemente a 6,2 V, mentre i resistori R10, R11, R12 e R13 servono per fornire la retroazione negativa ai transistor d’uscita. Si possono montare sopra i quattro Mosfet a canale N STW8N80 adeguati diffusori termici che ne agevolano il raffreddamento. D’altra parte, questo circuito non necessita di protezione dai cortocircuiti e per prevenirne ogni eventualità è sufficiente aggiungere una coppia di limitatori da 125 mA sulle linee ad alto voltaggio.

Fig. 2 – La risposta a onda quadra a 10 kHz dell’amplificatore evidenzia un’ottimale fedeltà dinamica

La figura 2 mostra la risposta a onda quadra a 10 kHz, dove si vede che non ci sono né sotto, né sovra elongazioni e il fronte di salita è perfettamente simile e antisimmetrico rispetto a quello di discesa. La figura 3 mostra la precisa risposta sinusoidale a 20 kHz, dove entrambe le uscite sono fissate a 1 kVpp.

Fig. 3 – La risposta sinusoidale dell’amplificatore a 20 kHz mostra un segnale d’uscita oltremodo preciso
 

Joseph Wee Ting, Institute of Atomic and Molecular Sciences, Sinica Academy, Taipei, Taiwan



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