Amplificatore per cuffie

Schema di un preamplificatore per cuffie con stadio d’uscita a transistori in classe AB.

Obsoleto

Questo progetto è stato sostituito da una nuova versione con prestazioni migliorate.

Le normali cuffie dinamiche presentano un’impedenza generalmente compresa tra i 16 e i 32 Ω. Per il loro pilotaggio è quindi necessario un amplificatore in grado di fornire un’adeguata potenza. Questo compito può essere risolto efficacemente da uno stadio di potenza in classe AB pilotato da un amplificatore operazionale che, attraverso la reazione negativa, assicura una fedeltà estremamente elevata.

La scheda dell’amplificatore per cuffie
Rev. 1 (01/2015). Il progetto è stato aggiornato modificando il valore di alcuni componenti per facilitarne la reperibilità.

Progetto

Il circuito è stato progettato per accettare al suo ingresso un qualsiasi segnale a livello di linea (~500 mVRMS). Il potenziometro logaritmico P1 permette la regolazione del volume, mentre il condensatore C1 (da almeno 560 nF) ha lo scopo di eliminare un’eventuale tensione continua applicata all’ingresso, che si ritroverebbe altrimenti amplificata all’uscita. In questo modo, grazie anche alla retroazione negativa fornita da R5 e R2, non è necessario impiegare un ulteriore condensatore in serie all’uscita per rimuovere l’offset in continua.

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Fig. 1 – Schema dell’amplificatore per cuffie (lo schema ad alta risoluzione è presente nel PDF a fine pagina)

Lo stadio d’uscita è realizzato con una coppia di transistori complementari BD243 e BD244, che possono essere sostituiti con molti altri modelli simili di media potenza, come ad esempio le coppie complementari BD241/BD242, 2SC5198/2SA1941 e 2SD1913/2SB1274. I diodi D1 e D2 permettono ai transistori di trovarsi in leggera conduzione per assicurarne il funzionamento in classe AB, che elimina la distorsione di crossover.

L’alimentatore, montato sulla stessa scheda, è stato progettato per fornire una tensione duale di ±12 V, partendo da una tensione necessariamente alternata compresa tra 12,6 V e 16 V, ottenibile da qualsiasi trasformatore con potenza di almeno 6 VA. I regolatori impiegati sono la coppia LM7812/LM7912. Tutti i condensatori da 100 nF (inclusi C2 e C3) devono essere di tipo ceramico per garantire una buona risposta alle alte frequenze, mentre C18 deve essere al tantalio per stabilizzare il regolatore negativo.

Regolazione dell’amplificazione

La versione di base del circuito fornisce un’amplificazione di tensione di circa 1,8 (5 dB), valore sufficiente a pilotare correttamente la maggior parte delle cuffie. Tuttavia, nel caso in cui si intenda realizzare il circuito per funzionare con un segnale d’ingresso di ampiezza diversa, o nel caso si volesse pilotare particolari cuffie con sensibilità inferiore, potrebbe essere necessario aumentare l’amplificazione del circuito.

Questo può essere ottenuto modificando i valori di R5, R2, R12 ed R15. L’amplificazione effettiva può essere calcolata con la formula che segue (ZL è l’impedenza della cuffia, solitamente di circa 32 Ω): \[A_{v} = \left ( \frac{R_{5(12)}}{R_{2(15)}}+1 \right ) \frac{Z_{L}}{R_{8(9)}+Z_{L}}\]

Ad esempio, modificando i valori dello schema in modo che R2 = R15 = 680 Ω e R5 = R12 = 6,8 kΩ, l’amplificazione complessiva vale: \[A_{v} = \mathrm{\left ( \frac{6,8\,k\Omega }{680\,\Omega }+1 \right ) \times \frac{32\,\Omega}{39\,\Omega+32\,\Omega}=4,96}\]

In questo modo è possibile aumentare l’amplificazione per ottenere un segnale con maggior ampiezza all’uscita, idoneo a pilotare cuffie con sensibilità inferiore.

Costruzione

Il progetto è stato sviluppato su una scheda a singola faccia delle dimensioni di 100 mm × 95 mm, dove sono stati montati sia gli stadi di potenza dei due canali che l’alimentatore. I dissipatori sui transistori possono essere omessi se si fa uso di BJT in contenitore TO-220.

È consigliabile impiegare un potenziometro a tenuta stagna per la regolazione del volume in modo da bloccare l’ingresso della polvere. Prima di alimentare il circuito è necessario assicurarsi che le eventuali alette di raffreddamento dei transistori e dei regolatori di tensione non siano in contatto tra loro, in particolare per quanto riguarda Q1 e U1. In tal caso, si può ovviare isolando dall’aletta anche uno solo dei due dispositivi.


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Autore: bsproj

Appassionato di musica e progettazione elettronica.

24 pensieri riguardo “Amplificatore per cuffie”

  1. Circuito interessante. E’ possibile inserirlo nel mio ampli integrato utilizzando il volume dell’ampli ed eliminando quello del circuito? Dove prelevo il segnale da mandare al circuito?

    1. Senz’altro. È possibile prelevare il segnale all’uscita dello stadio preamplificatore dell’amplificatore, oppure direttamente dopo il selettore d’ingresso.

  2. Buongiorno, non riesco a capire se i condensatori c1 e c10 sono orizzontali, e soprattutto perchè sullo schema c’è un altro foro da fare sotto (vicino al potenziometro)

    1. Buongiorno,
      C1 e C10 possono essere indifferentemente sia condensatori tangenziali che assiali. Da un lato sono previsti due fori semplicemente per per prmettere di montarne tipi di differenti dimensioni.

    2. Grazie mille, è il mio primo circuito che realizzo. Ho 23 anni e ho questa passione da sempre, solo che finalmente ora la metto in pratica.! Un’altra domandina, il potenziometro naturalmente stereo giusto? E poi non ho capito come alimentarlo: basta un alimentatore compreso in quel range di tensioni?

    3. Ciao Stefano,
      credo che mettere in pratica questa passione da giovani sia un’ottima cosa. Spero che tu possa dedicarle il tempo che merita: in cambio avrai senz’altro molte soddisfazioni.
      Il potenziometro deve essere naturalmente stereo (logaritmico).
      L’alimentazione deve essere necessariamente fornita da un trasformatore da 12-16 V~ (alternati). Attenzione: è necessario un trasformatore (e non un alimentatore) dal momento che il circuito funziona solo se alimentato con una corrente alternata.

    1. Per l’alimentatore ho usato i regolatori lm317 e lm337 poiché nel negozio da cui ho comprato i componenti non avevano quelli menzionati nello schema. Però misurando con il multimetro sull’uscita negativa ho -7V e su quella positiva 5V.
      I regolatori che ho usato non vanno bene? Quali potrei usare altrimenti?

    2. Salve Marco,
      i regolatori LM317/337 [u]non[/u] sono compatibili con i 7812/7912 impiegati nel progetto. Quest’ultimi sono facilmente reperibili in qualsiasi negozio di elettronica sufficientemente fornito (o anche su internet).
      Niki

    3. Sono andato in negozio e avevano solo gli L7812CV e L7912CV, li ho presi e li ho montati ma sull’uscita positiva escono regolarmente i 12V invece su quella negativa escono -19V. Il problema è nel circuito o devo proprio trovare i regolatori di tensione giusti?

  3. Buon giorno sto realizzando in circuito ma mi sono accorto che le resistenze da 4,22k non esistono quindi faccio una serie tra 3 r da 2,2 1 e 1 potrebbe andare bene? Oppure è sbagliato il valore di 4,22?

    1. Salve Andrea, può tranquillamente arrotondare tutti i valori a quelli che può trovare in commercio. In particolare, può usare sia 4,7k che 3,9k senza problemi.
      Niki

    2. Ok grazie mille, ho terminato il circuito devo solamente recuperare un trasformatore con doppio secondario o due uguali :s
      volendo potrei postare una foto della scheda terminata così da incoraggiare qualcun’altro

    3. Ciao Andrea,si è parlato di foto, è possibile vedere la realizzazione: a volte si possono cogliere particolari molto utili.

  4. va bene anche per cuffie da 300-600 ohm?
    Volendo mettere un grosso poliestere in uscita per sicurezza da quanti micro deve essere per tagliare a 20hz?

    1. Salve Giuliano,
      non ho provato questo circuito con delle cuffie da 600 Ω, ma ritengo che dovrebbe funzionare purché si impieghino transistori con hfe abbastanza alta e se si regoli R5 in modo da ottenere un volume adeguato.
      Il condensatore d’uscita dovrà avere una capacità di 330 µF per pilotare correttamente cuffie da 32 Ω in su; se prevede di usare solo cuffie da 300 ohm in su, è sufficiente un condensatore da 47 µF. In entrambi i casi, è consigliabile inserire anche un resistore da 1 kΩ in parallelo all’uscita (in modo da mantenere il condensatore collegato ad un carico anche se la cuffia non è connessa).

      Ciao,
      Niki

    1. Per funzionare correttamente, la scheda deve essere necessariamente alimentata con una tensione alternata.
      Tuttavia, è possibile alimentare il circuito con due batterie da 9 V rimuovendo D5 e D6 e collegando le batterie direttamente in parallelo a C13 e C14.

      Niki

    2. Lasciando perdere l’idea di alimentarlo a batteria, in quanto due da 9V sarebbero troppo ingombranti, potresti dirmi di che materiale prendere i condensatori? E, altra domanda, di quanti Watt le resistenze?

    3. C1 e C10 possono essere a film plastico (poliestere o polipropilene); le tipologie raccomandate per i restanti condensatori sono indicate nel paragrafo 1. Tutti i resistori sono da 1/4 W (o più).

      Niki

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