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Questo circuito nasce dall'esigenza di ricreare un suono
reale attraverso l'uso di quattro diffusori acustici ad alta fedeltà. Quando ascoltiamo
un brano musicale o semplicemente dei suoni usando un normale impianto Hi-Fi, nonostante
la qualità alta, ci sembra che il suono sia irreale poichè la diffusione avviene
da due punti nello spazio anzichè da ogni parte, come avverrebbe invece nella realtà.
Per riprodurre fedelmente un suono bisognerebbe disporre di infiniti microfoni disponendoli
circolarmente rispetto all'ascoltatore ideale, per quanto riguarda la registrazione,
e di infiniti diffusori disposti rispettivamente nella stessa posizione dei microfoni
per l'ascolto.
Naturalmente questa soluzione è molto gravosa non solo per la registrazione e la
riproduzione, ma anche per l'archiviazione o la trasmissione dei segnali.
Questo metodo viene utilizzato solo parzialmente per l'ascolto di DVD e giochi attraverso
l'ascolto 5.1 e 7.1 che tenta di simulare il piu' possibile un suono che si avrebbe
in un ambiente o una situazione reale. Si tratta di sistemi scomodi per la collocazione
dei diffusori e relativi cavi (di collegamento o di alimentazione per diffusori
cordlesss) e spesso molto costosi.
L'alternativa più semplice è quella di utilizzare solo 4 diffusori collocati agli
angoli della stanza di ascolto collegati elettricamente due a due. In questo modo
il numero di cavi da utilizzare per il collegamento dei diffusori non è proibitivo,
inoltre non occorre una sorgente che preveda il 5.1 o 7.1.
L'illusione che il suono sia "avvolgente" per un ascoltatore che si trovi al centro
della sala si ha tramite opportuni sfasamenti, di valore differente per range di
frequenze, creati dal TDA3810.
Inoltre il TDA3810 possiede anche la funzione di simulare un effetto stereofonico
per segnali monofonici semplicemente chiudendo un contatto.
La figura seguente mostra come disporre i diffusori acustici in modalità quadrifonica
e la percezione avvertita dall'ascoltatore.
Non sono stati indicati di proposito i valori dei componenti poichè per motivi economici
sono stati utilizzati componenti poco usuali difficilmente reperibili sul mercato,
specialmente per quanto riguarda i transistor. Molti valori sono strati ricavati
sperimentalmente, anche per la difficoltà oggettiva di formulare un modello preciso
da simulare.
Il circuito è costituito da una parte di alimentazione che tramite le capacità C2,
C1, C3, C4 filtra eventuali disturbi di RFo di rete (se sostituiamo la batteria
con un'alimentatore da rete). Tramite l'integrato 7812 la tensione viene mantenuta
stabile a 13 Volt tramite l'inserzione della resistenza R3.
Il segnale stereo in ingresso, proveniente ad esempio da un Pc o da un lettore mp3
o DVD, viene mandato in ingresso ai due stadi amplificatori a collettore comune
(costituiti dai transistor Q1 e Q7) che ne amplificano la corrente e adattano l'impedenza.
I diodi all'ingresso dello stadio hanno la funzione di limitare il classico "effetto
bump" verso la sorgente causato dal caricamento delle capacità disaccoppianti C5
e C16 che devono essere di valore elevato per non eliminare le frequenze basse,
mentre le capacità in parallelo eliminano eventuali disturbi RF che altrimenti verrebbero
amplificate successivamente. Il segnale in uscita di ogni stadio è mandato all'ingresso
del TDA 3810 attenuandolo leggermente. Poichè la risposta in frequenza del TDA 3810
e della sua circuiteria attenuano le frequenze altissime, che non vengono quasi
riprodotte, è stato inserito uno stadio non invertente a collettore comune per ogni
canale, costituito da transistor PNP Q2 e Q8. Tramite le capacità C8 e C19 e le
resistenze R9 e R36 si realizzano due filtri passa alto per mandare i segnali dei
due canali agli amplificatori appena menzionati alla cui uscita viene miscelato
il segnale proveniente dal TDA 3810. Teoricamente questo sistema di compensazione
potrebbe deteriorare l'ascolto poichè le frequenze medio-basse giungeranno sfasate
(in ritardo) rispetto a quelle alte, ma in realtà l'introduzione di questo ulteriore
sfasamento non crea problemi di fedeltà del suono anche perchè interessa frequenza
appena udibili (oltre i 10 KHz).
Poichè gli stadi precedenti e l'introduzione del TDA 3810 hanno attenuato circa
del 30 - 40 % il segnale di ingresso è necessario amplificarlo tramite due amplificatori
a emettitore comune, per ciascun canale, in cascata tra loro per non invertire la
fase. Questo comporta tipicamente, a seconda dei valori dei componenti, una modifica
della rispsta in frequenza dipendente dal tipo di transistor utilizzato e dai valori
delle resistenze di polarizzazione, dalle capacità di disaccoppiamento e dalle resistenze
di retroazione. Naturalmente conveine operare sperimentalmente per mantenere il
piu' possibile costante la risposta in frequenza del circuito. Le resistenze in
entrata e in uscita agli stadi sono state inserite per limitare l'ampiezza del segnale
che risulterebbe altrimenti troppo amplificato creando problemi di saturazione degli
stadi. Non sono stati inseriti nello schema (ma sono presenti nelle immagini della
realizzazione circuitale) due stadi a collettore comune che hanno l'importante funzione
di abbassare l'impedenza di uscita e incrementare la corrente disponibile. I diodi
prima dell'uscita limitano l'effetto "bump" sull'uscita, che è tanto più elevata
a seconda del valore di capacità di uscita C34 e C35. Queste capacità devono essere
di valore molto elevato (almeno 4700 uF) per non attenuare le basse frequenze. Le
resistenze R61 e R62 limitano il passaggio della corrente di carica delle cacacità
di uscita attraverso lo stadio di potenza a cui verrà collegato il dispositivo.
Gli interuttori S2 e S3 permettono la selezione dei tre diversi modi di funzionamento
del circuito: nel circuito rimane da inserire una resistenza di 2k tra ciascun
morsetto "interrotto"e massa in modo tale che a interuttore aperto la tensione sui
piedini del TDA 3810 sia imposta a valore basso.
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modo di funzionamento |
S2
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S3 |
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stereo
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X |
OFF |
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mono
con effetto spaziale |
OFF |
ON |
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stereo
con effetto spaziale |
ON |
ON |
I led presenti nel circuito hanno lo scopo di indicare la corretta alimentazione
e le varie modalità di funzionamento selezionato.
Il diodo di protezione presente tra la tensione di alimentazione di ingresso e massa
ha lo scopo di evitare che invertendo accidentalmente la polarità dell'accumulatore
o dell'alimentazione si possa danneggiare il circuito. Per maggiore sicurezza ed
efficenza è opportuno inserire un fusibile di valore opportuno che isoli totalmente
il circuito in caso di inversione accidentale della polarità di alimentazione.
Conviene realizzare il circuito prima su breadboard e successivamente su PCB o millefori.
Per costruire un dispositivo di alta fedeltà e basso rumore sarebbe opportuno (come
dsi vede dalle immagini che mostrano le saldature) racchiudere gli stadi, specialmente
se di canali diversi, con un conduttore metalico aperto , cioè non a loop, connesso
a massa da un solo lato. Per quanto riguarda i collegamenti verso massa o alimentazione
è deprecabile la generazione di loop; meglio utilizzare collegamenti a stella.
La basetta millefori o il PCB deve essere racchiuso in un contenitore, possibilmente
metallico collegato a massa, e distanziato di circa 1 cm da ogni lato.
Le parti del circuito che tipicamente emettono calore e necessitano di dissipazione,
come il regolatore 7812 ed eventualmente i transistor degli stadi finali, non dovrebbero
essere saldati sulla basetta, ma fissati a parte su una piastra dissipativa di dimensioni
opportune, con la consuata accortezza di isolare elettricamente i tab dei transistor.
Nella realizzazione in figura non viene visualizzato il regolatore che è stato fissato
sul case metallico. Per ragioni economiche è stato utilizzato come contenitore per
il circuito un case di un lettore CD-R interno.
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