Questa rappresenta una variante di un progetto di un regolatore shunt semplice che si è vista girare in rete. Si tratta di un amplificatore a guadagno unitario (grazie alla retroazione realizzata tramite C1) che è costituita da un elemento di guadagno Q1 e da un inseguitore Q2. In questo caso particolare il guadagno di Q1 ad anello aperto è superiore ai valori ordinari a causa dell'elevato valore della resistenza R3 e alla tensione di 15V che viene riportata tra le resistenze R2 e R10. Questo guadagno in eccesso ha la funzione di ridurre l'impedenza di uscita ad anello chiuso di questo regolatore fino a farla arrivare a soli 50 mOhm, fino a 1MHz. Esistono schemi alternativi che presentano un guadagno ad anello aperto ancora maggiore, i quali utilizzano un carico attivo per Q1. A questi livelli di guadagno potrebbe essere necessario prevedere alcune forme di compensazione al fine di mantenere stabile il circuito: infatti una delle mie quattro implementazioni arrivava sporadicamente ad una leggera (*) oscillazione, a meno di inserire un condensatore da 22pF tra il collettore di Q1 e la massa.
(* "leggera" sta in contrapposizione alle "selvagge" oscillazioni del TL431: lo shunt a discreti emette una sinusoide di 8mV a circa 1kHz, mentre il 431 genera 100mV ed oltre su un'ampio spettro di frequenze.)
Coerentemente a quanto ci si apetta il rumore è basso e sta allo stesso livello del caso dell'inseguitore di zener filtrato, e si mantiene tale in modo completamente indipendente dalla presenza e dal valore del condensatore di uscita. Le armoniche a 100Hz correlate alla tensione di alimentazione sono inoltre sparite.
Le batterie godono della reputazione di essere degli alimentatori perfetti per le apparecchiature audio. Bene, mettiamole alla prova! Ho fatto in modo di collegare alcune batterie al polo positivo dell'ampli sotto test (le curve rosa dei grafici). Come riferimento è stato preso lo LM337 "bypassato" per il polo negativo (curve blu).
Il primo grafico è relativo ad una pila alcalina da 9V, utilizzata senza il condensatore di uscita, ed il grafico in basso è lo stesso, però con un condensatore ZL da 220uF. I risultati sono abbastanza confortanti e almeno allo stesso livello degli alimentatori attivi con i filtri zener. C'è una controindicazione: considerato che la batteria è del tipo non ricaricabile i costi potrebbero essere alti, anche se questo non scoraggia i costruttori giapponesi di apparecchiature high-end Final dal proporre una serie di stadi fono, preamplificatori e finali di potenza che funzionano con batterie non ricaricabili.
Ma è proprio per questo motivo che si sono diffuse le batterie al NiCd, no?
Invece no. Ho0 infatti verificato quanto segue: il rumore d'uscita delle batterie nichel cadmio è considerevolmente maggiore rispetto a quello delle alcaline, in particolar modo nella parte bassa dello spettro. (Quanto detto vale in assenza del condensatore in uscita).
Per caso ho misurato la stessa cosa dopo un po' di tempo, e ho rilevato lo spettro seguente: è diverso da quanto misurato in precedenza. Ah, quindi le NiCd non rimangono stabili nel tempo.
E quindi ho effettuato le misure ancora una volta, portando la corrente di carico da 10mA a 35mA.
Alla fine ho aggiunto un condensatore da220uF. I risultati ottenuti mi sono sembrati piuttosto sospetti, per cui ho deciso di dare uno sguardo alle forme d'onda della tensione all'uscita delle batterie:
L'esempio precedente è molto rappresentativo: è presente un rumore di fondo costante, inframmezzato da repentini transienti e successivi lenti tempi di recupero.
Non ho effettuato misurazioni su questo tipo di batterie, ma il grafico precedente mi è stato gentilmente offerto da un collega autocostruttore (quelli originali li potete trovare qui). Tenete in considerazione che gli strumenti di test sono diversi dai miei, quindi i risultati non possono essere confrontati con le misurazioni del rumore precedenti. Il rumore della batteria in assenza di carico è rappresentato dalla curva rosa. Questo infatti è più basso di 10dB rispetto alla curva blu, ottenuta da un regolatore a discreti a basso rumore. Comunque, aumentando la corrente di carico fino a 35 mA produce per questa batteria la curva blu chiaro: almeno 20dB peggio rispetto al regolatore!
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Traduzione: Fabio Egizi