Uppo perchè diciamo che, più o meno, dopo intenso brainstorming coadiuvato dal recente acquisto (un poderoso ventilatore
), ho capito qual è il principio che sta dietro agli amplificatori Stasis
La questione, secondo me, va capita in due passi:
- capire a livello di schema concettuale qual è il principio "teorico" di funzionamento, aiutandosi con uno schema a blocchetti (gentilmente fornito da Pass nel brevetto)
- capire come girano le cose a livello di schema elettrico, e di "ruolo" dei vari bjt.
Non nascondo che l'ultimo è stato il "passo" più difficile, forse per la complicazione e l'affollamento degli schemi "Stasis", forse per mia inettitudine e/o entrambe. E' per questo che nel primo post dicevo, appunto, che l'idea dietro lo Stasis mi è chiara ma il problema è capire come si è passati allo schema elettrico.
Partendo dallo schema concettuale:
l'idea è quella di imporre una tensione sul carico (il diffusore) con un amplificatore (51) di bassa potenza ma altissima linearità. Invece il grosso della corrente effettivamente erogata nel carico (corrente che il 51 non può erogare), viene erogata da un amplificatore a transconduttanza (59): questo in pratica è un "blocchetto" di tipo opamp (ossia ingresso differenziale, V+ - V-) che al contrario degli opamp normali ha un'impedenza d'uscita elevatissima, ed è perciò assimilabile ad un perfetto generatore di corrente controllato in tensione. Questo "59" però dovendo erogare forti correnti necessariamente non è lineare.
Poco importa, poichè il "51" è lì proprio per sopperire con la sua pochissima corrente alle nonlinearità di corrente del "59". Quest'ultimo NON E' nel loop di retroazione di "51" (non è un booster e basta) ma il "51" riesce comunque a correggere efficacemente i suoi errori, con un approccio molto più simile alla correzione feed-forward (v. articolo di Walker in biblioteca).
51 si trova in configurazione non invertente, e il suo guadagno è (1+R1/R2), come da tradizionale teoria sugli opamp "ideali" (
link). Il nodo A è un nodo a bassa impedenza, proprio grazie a "51": ed ecco fugati i dubbi sull'eventualità che la circuitazione Stasis consista solo nel pilotaggio del carico con un'elevata impedenza (l'ho letto non so dove, ovviamente è una baggianata).
La corrente attraverso il carico viene rilevata tramite R7, che converte in un segnale in tensione questa corrente. "59" è configurato in modo tale da immettere nel carico una corrente pari ad un multiplo (anche molto grande) della corrente nel carico dovuta al solo "51".
Facendo qualche conto si nota che il carico visto da "51" non è più 8ohm, ma un carico molto più alto! Questo limita la distorsione prodotta da "51" a valori praticamente trascurabili, rendendolo appunto un amplificatore di bassa potenza ma ideale, da prendere a modello da parte di "59" per la sua linearità.
A cosa serve tutto ciò? Ad evitare di essere costretti di progettare uno stadio d'uscita capace di elevate potenze ed efficienze, ma al contempo con un elevata linearità. Questa necessità viene superata poichè il compito di erogare "potenza bruta" viene affidato a "59", che può essere uno stadio a guadagno unitario in classe AB o B dall'elevata impedenza d'uscita. Il compito invece di garantire la linearità complessiva è affidato a "51" che può essere un amplificatore ad elevato guadagno e bassa distorsione, ma di scarsa potenza (ossia scarsa corrente erogabile).
Da qui la spiegazione al motto di Pass per quanto riguarda lo Stasis, motto che mi è sempre stato oscuro e non ha contribuito alla comprensione del circuito, finchè non mi si è accesa la proverbiale lampadina.
"Stadio d'uscita a tensione costante, e corrente costante".
Cosa significa? Pass si riferisce a "51". Giustamente fa notare che nei dispositivi di potenza le nonlinearità sono dovute a variazioni di guadagno, modulate dalla tensione ai capi del dispositivo e dalla corrente all'interno di esso. Ergo per minimizzare le nonlinearità bisognerebbe mantenere costante sia la tensione sia la corrente nei dispositivi finali: essi però non funzionerebbero più da amplificatori audio!
L'idea è quindi questa. Il "51" dev'essere un amplificatore costituito, nello stadio d'uscita, da una configurazione cascode, per rendere "fissa" la tensione collettore-emettitore dei bjt di potenza, limitando così le nonlinearità del guadagno dovute alla variazione di questa grandezza.
Altresì il fatto che "51" sia in classe A, e che il carico da "51" richiede pochissima corrente (abbiamo detto che "51" vede un carico elevatissimo, molto più grande del carico reale offerto dal diffusore...), rendono il funzionamento di "51" praticamente a "corrente costante", ovverosia la corrente erogata sul carico è così piccola in rapporto alla corrente di polarizzazione, che la corrente totale nel dispositivo è praticamente costante.
Questo và a minimizzare la distorsione introdotta dall'amplificatore con configurazione "Stasis": talmente tanto minimizzata, che lo stadio d'uscita è fuori dal loop di retroazione, poichè contribuisce pochissimo alla distorsione complessiva (e guadagnando tutti i vantaggi di uno stadio d'uscita fuori dal loop...).
Ora, a chi è venuto in mente prima, non è importante: fatto sta che era quello il periodo in cui si pensava a queste cose, l'amplificatore "Current Dumping" di Walker (ossia il Quad 405 e modelli simili) funziona esattamente con lo stesso principio, e a meno di piccole differenze rientrano entrambi sotto la categoria degli amplificatori a correzione d'errore feed-forward.
E sono evidentissime le similitudini con un certo fantastico amplificatore con il LM3886 proposto da un certo personaggio del Trentino...
Il principio di funzionamento è sempre quello!!!
Per quanto riguarda l'analisi sul circuito in sè, rimando al prossimo post
Quindi faccio come i "guru" da forum, scrivo un bel "Continua..." sotto il post per lasciare intendere che razza di geniaccio sono e per tirarmela un po'
come fa certa gente
quindi ecco a voi...
Continua...
Ciao!
Giaime Ugliano
