Analisi delle reti RIAA a due stadi

Salve Gianluca,
grazie per i gentilissimi complimenti, che sono un grande stimolo a mantenere costantemente aggiornato il sito. Per quanto riguarda la sua domanda, la progettazione di un preamplificatore RIAA a più stadi passivi è certamente possibile, ed un approccio conveniente sia dal punto di vista del rumore che dell’headroom (cioè della accettazione dinamica all’ingresso prima che gli stadi attivi vadano in saturazione) potrebbe essere il seguente:

[img]http://www.bsproj.it/images/comments/tsriaa1808151510.png[/img]

Un vantaggio è legato al fatto che i calcoli sono certamente più semplici, ma d’altro canto il circuito richiede 3 stadi attivi (in questo caso, due amplificatori ed un inseguitore di tensione) e due blocchi passivi che, a parità di dimensionamento, introducono rumore termico in due punti. Tuttavia, con un dimensionamento appropriato si potrebbe comunque giungere ad un buon compromesso in termini di rumore. Questo scopo si può perseguire dimensionando gli stadi passivi in modo che siano caratterizzati da una bassa impedenza (che determina un minor rumore termico); questo rende ovviamente necessario che gli stati attivi abbiano anch’essi una bassa impedenza d’uscita affinché siano limitati gli effetti di carico.
Per quanto riguarda la retroazione, è senz’altro convinzione diffusa che questa sia sostanzialmente deleteria in ambito audio; tuttavia, alla data odierna, questa corrente di pensiero non ha ancora trovato riscontro nei test sperimentali sia strumentali che soggettivi (in cieco). Qualche tempo fa iniziai a preparare un brevissimo articolo (mantenendo le equazioni al minimo indispensabile) con lo scopo di fare una rapida panoramica delle numerose forme in cui la retroazione possa presentarsi, cercando di mostrare come tutte queste fossero sostanzialmente identiche dopo una semplicissima rielaborazione matematica. Nel caso interessasse, credo che l’articolo dovrebbe essere disponibile entro qualche settimana.
Di nuovo grazie per i gentilissimi complimenti. Resto volentieri a disposizione nel caso fosse d’interesse approfondire gli aspetti progettuali di un eventuale preamplificatore RIAA a più stadi passivi.
Saluti,
Niki

Salve Gianluca,
effettivamente gli amplificatori operazionali sono sicuramente dei validi candidati per quest’applicazione. Infatti, i modelli di recente costruzione si avvicinano molto al concetto di amplificatore ideale, perché presentano un’elevata impedenza d’ingresso e una bassa impedenza d’uscita. Per esempio, il modello LT1115 (che, tra l’altro, ha anche un bassissimo rumore d’ingresso) è in grado di pilotare facilmente carichi da 600 Ω.
Durante la progettazione bisogna considerare che il carico complessivo che l’opamp vede alla sua uscita è uguale all’impedenza della rete passiva RIAA in parallelo all’impedenza della rete di retroazione usata per fissare il guadagno nella configurazione non-invertente. Calcolare queste due impedenze è semplice:

• alle alte frequenze, l’impedenza della rete passiva RIAA è pari a (R0 + R1) nel primo stadio, e a R2 nel secondo stadio;
• l’impedenza della rete in retroazione a ciascun op-amp è pari alla somma dei due resistori, cioè alla somma del resistore tra uscita e morsetto invertente e quello tra morsetto invertente e massa).

In una progettazione rivolta a mantenere basso il rumore, si potrebbe fare in modo che il parallelo delle impedenze delle due reti connesse all’uscita di ciascuno stadio dalle parti dei 600 Ω se si usa l’LT1115. Da una veloce simulazione in SPICE basata su queste considerazioni si è ottenuto un raporto S/N di circa 72 dB. Ottimizzando il progetto si potrebbe ottenere un certo margine di miglioramento.
Saluti,
Niki