Altro effetto utile della controreazione: l'allargamento della banda passante.
Dunque, la banda passante di un amplificatore è la sua risposta in frequenza: poichè l'amplificatore pefetto che amplifichi in modo uguale dalla tensione continua (f = 0Hz) alla luce visibile
non esiste, noi nell'audio amiamo molto definire i punti di "-3dB" degli amplificatori.
Ossia quelle due frequenze, una al limite inferiore, l'altra al limite superiore della risposta del nostro amplificatore, alle quali il guadagno del suddetto è diventato circa 0.707 volte (ossia rad(2)/2 volte) rispetto al guadagno in "centro banda".
Mi spiego meglio: il classico amplificatore audio dovrà riprodurli i 1000Hz, sennò che audio è. Ecco, la frequenza di -3dB inferiore potrà essere 20Hz, perchè tanto non c'è molto da ascoltare sotto i 20Hz. Cosa significa questo? Che a 20Hz, il guadagno sarà 0.707 volte quello a 1000Hz: se era 10, a 20Hz sarà 7.07. Se era 100, sarà 70.7, e così via.
Ossia, poco prima della frequenza di -3dB, il guadagno dell'amplificatore inizia a calare, e dopo quella frequenza, contina a calare, diventando prima metà, poi un quarto, poi via via fino a zero (se intendiamo le tensioni, se invece intendiamo i dB, allora è meno infinito).
Dopo questa pallosa premessa,
perchè la controreazione "allarga" la banda degli amplificatori? Per esempio, perchè se prima le frequenze di -3dB erano 100Hz e 10.000Hz, adesso sono 20Hz e 20.000Hz?
Avendo già premesso la spiegazione sulla "stabilizzazione" del guadagno, mi risulta semplificato spiegare quest'altro fenomeno: se ci si pensa, le due cose sono strettamente legate.
Infatti, è proprio per il fenomeno di stabilizzazione del guadagno, che la risposta dell'amplificatore si estende di più agli estremi.
Facciamo un caso pratico, riprendendo i numeri di prima. G = 10, H = 0.1, per A = 5.
Ammettiamo che esista una ben determinata frequenza alla quale,
ad anello aperto (ossia prima di applicare la controreazione, prima di chiudere l'anello) come prima, il guadagno diventi la metà, ossia G = 5.
Questa frequenza sarà più o meno vicina al punto di -3dB inferiore (o superiore, è uguale), essendo (5 / 10) = 0.5 piuttosto vicino al nostro 0.707.
Senza controreazione, il guadagno a quella frequenza sarà proprio G
a quella frequenza, ossia 5, che non è più il G a 1kHz! Evidenziamo quindi una variazione del (5 / 10)*100 = 50% nel guadagno.
Ora, che succede se mettiamo la controreazione, con H = 0.1?
A 1kHz, succederà che A = 5. D'accordo, ma alla nostra frequenza "problematica", cosa è successo? G = 5, ma stiamo controreazionando quindi il guadagno è diventato
A = G / (1 + G*H) = 5 / (1 + 5*0.1) = 3.33.
Cosa c'è di diverso direte voi, è scontato che ci sia meno guadagno. Certo. Ma a me interessa non il guadagno
in assoluto, ma la
differenza di guadagno rispetto a "centro banda" (che noi abbiamo assunto essere 1kHz).
Si vede che senza controreazione, la differenza era del 50%, ora è solo del (3.33 / 5)*100 = 66%, ossia se prima il guadagno era sceso fino al 50% del valore originario, ora è sceso solo fino al 66%, ossia un 16% in più di prima.
Questa differenza potrà sembrare piccola: ma è ancora più chiara se usiamo due amplificatori dallo stesso guadagno, solo che uno è controreazionato (G = 100, H = 0.1, A = 9) e lo chiamiamo Topolino, e l'altro no (G = 9) che chiamiamo Paperino (perchè è più s****to). Come si vede i due "guadagni" sono identici: 9 per Topolino (a loop chiuso), e 9 per Paperino.
Ora, se il guadagno "interno" (ossia G) dimezza a 20Hz, cosa succede?
Paperino, essendo s****to, passa da 9 a 4.5. Paperino è un amplificatore che ha pochi bassi
Topolino, avendo G = 100, passa a G = 50, per cui:
A = G / (1 + G * H) = 50 / (1 + 50 * 0.1) = 8.33.
In pratica a Paperino il guadagno gli si è dimezzato, a Topolino è cambiato pochissimo!!!
Eccovi dimostrato che applicando controreazione si allarga la banda passante.
Saluti termoionici
Giaime Ugliano
http://giaime.altervista.org
