Il TL431 è un regolatore shunt a 3 terminali al quale alcuni autocostruttori attribuiscono caratteristiche quasi magiche. Va aggiunto che, nell'industria dell'audio non viene quasi mai utilizzato. Si tratta di un componente con caratteristiche discrete fino a 100kHz, e se utilizzato in modalità a guadagno unitario: il che implica che ci sia una retroazione diretta HF dal terminale di tensione all'ingresso di riferimento, che nello schema precedente viene effettuata tramite il condensatore C3. L'eliminazione di C3 inficierebbe la larghezza di banda e l'impedenza del regolatore. Gli shunt sono meno facili da applicare e quasi sempre impossibili da sostituire velocemente per le produzioni in serie delle apparecchiature commerciali. Inoltre, il calcolo del valore della resistenza di dropping R16 potrebbe rivelarsi complicato nel caso in cui non sia nota la corrente totale di carico, e osservate che il 431 è assolutamente instabile in assenza del condensatore di uscita C5. D'altro canto, è possibile ottenere riduzioni significative del ripple e dell'isolamento se si sostituisce la resistenza di dropper R16 con una sorgente di corrente attiva.
In alto è visibile lo spettro di rumore nella configurazione con un guadagno pari a cinque, cioè senza C3, e con un condensatore da 220uF in uscita. Il livello di rumore risulta leggermente inferiore rispetto allo LM317, ma forse l'aspetto più importante è che appare meglio distribuito su tutta la larghezza di banda delle misurazioni.
Aggiungendo il condensatore C3 da 22uF si riduce il guadagno in AC all'unità, come si rileva dal precedente spettro di rumore. Il livello di rumore si è adesso abbassato di 12dB il che, a grandi linee, corrisponde alla differenza di guadagno tra i due circuiti.
Alcune persone preferiscono il suono del TL431 nella configurazione a guadagno non unitario, cioé senza il condensatore C3. Come detto, questo comporta un peggioramento di alcuni parametri del circuito. Un compromesso ragionevole potrebbe essere rappresentato dal circuito precedente, nel quale la resistenza aggiunta, la R24, mantiene il circuito ad un guadagno di 2 per HF, e uno di 5 per DC. Non sono state effettuate misure, ma potete aspettarvi un rumore di 6dB superiore al caso di bypass completo.
Un'altra variante interessante è quella visibile sopra, in cui il 431 è utilizzato come un amplificatore shunt-controlling che pilota un inseguitore di emettitore. L'impedenza di uscita può essere molto più bassa rispetto al caso in cui il TL431 sta da solo. Anche in questo caso non sono state eseguite misurazioni, ma mi aspetto che non avrebbero prodotto risultati molto dissimili dai precedenti.
Si tratta quasi del più semplice regolatore serie a discreti che sia possibile immaginare. Ignorate la R13 (serve per far diminuire la potenza dissipata e può essere inclusa in un filtro d'ingresso RC per migliorare la reiezione al ripple). Il cuore è rappresentato dal diodo zener D1, utilizzato come riferimento di tensione. Considerato che gli zener ordinari sono rumorosi sarà necessario qualche filtraggio, ma gli zener presentano un'impedenza piuttosto bassa, per cui D1 si inserisce in serie a R14: questo comporta una riduzione della stabilità in continua, con la quale è possibile convivere, ma l'aspetto significativo è che riduce il rumore. Q4 rappresenta l'uscita del circuito: un transistor bipolare configurato come insegutore di emettitore. Con una corrente d'uscita di 30mA la sua impedenza di uscita risulta di 1 Ohm, e per correnti maggiori sarà ancora più bassa. La resistenza R17 (base stopper) garantisce la stabilità. Questo è quanto.
E dal punto di vista del rumore abbiamo a che fare con il circuito che ha dato i risultati migliori, ottenendo 20dB in meno rispetto al circuito con le migliori prestazioni considerato in precedenza! I piccoli picchi alle basse frequenze si trovano a 100Hz e alle relative armoniche, chiaramente dovuti all'alimentazione, anche se non mi risulta molto chiara la causa che li ha introdotti. Probabilmente un piccolo errore sul percorso del collegamento della massa.
Ah, e ad un ascolto in cuffia?
Un silenzio spettrale ...
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Traduzione: Fabio Egizi