In questo articolo voglio parlarvi degli stabilizzatori di tensione e del loro ruolo nell’HiFi valvolare. Se fossi un ciarlatano disinformatore, potrei iniziare con discorsi esagerati e suggestivi per accendere le fantasie di chi è appassionato di teorie stravaganti: potrei dirvi che gli stabilizzatori di tensione sono circuiti pieni di controreazione, e che questa, entrando in contatto con il vostro circuito audio, lo “contamina” con la malattia della controreazione. Secondo queste credenze, la controreazione si propagherebbe per semplice vicinanza, emettendo una sorta di radiazione invisibile capace di distruggere la purezza del suono.
Ma siccome non sono un ciarlatano disinformatore, vi spiegherò la realtà. Gli stabilizzatori di tensione sono dispositivi progettati per mantenere una tensione costante in uscita, indipendentemente dalle variazioni nella tensione di ingresso o dal carico collegato. Funzionano rilevando la tensione in uscita e confrontandola con un valore di riferimento, regolando di conseguenza il flusso di corrente per garantire un’alimentazione stabile e sicura. Questo è essenziale per garantire che i circuiti elettronici funzionino correttamente e con affidabilità, senza essere soggetti a variazioni improvvise di tensione che potrebbero influire negativamente sulle prestazioni.
Nel mondo dell’HiFi e degli apparecchi a valvole, gli stabilizzatori di tensione possono essere indispensabili. Ad esempio, in preamplificatori fono, preamplificatori microfonici o amplificatori per cuffie, anche il più piccolo ripple residuo nelle alimentazioni può essere amplificato dal circuito, riemergendo come ronzio udibile. In queste situazioni, l’uso di batterie di condensatori enormi e filtri pigreco multipli potrebbe risolvere il problema, ma ad un costo elevato, sia in termini economici che di spazio. Fortunatamente, gli stabilizzatori di tensione offrono una soluzione più compatta e, con un po’ di intelligenza, possono garantire la stessa stabilità con molto meno ingombro e spesa.
Tuttavia, come ogni componente, gli stabilizzatori non sono perfetti. Uno dei possibili svantaggi è la generazione di rumore bianco, dovuto al circuito di amplificazione dell’errore, che monitora la tensione di uscita e la confronta con il riferimento. Questo rumore, nella stragrande maggioranza dei casi, è talmente basso da essere irrilevante. Ma se si alimenta un circuito con guadagni estremamente alti, quel rumore potrebbe essere captato, amplificato e trasformarsi in un soffio udibile.
Come risolvere questo problema? Dobbiamo forse abbandonarci a isterie anti-controreazione? Creare un colossale filtro a triplo pigreco con induttanze gigantesche e condensatori enormi, che richiederebbe un secondo chassis e costerebbe il triplo del resto del sistema? No. La soluzione è molto più semplice ed efficiente: basta utilizzare una piccola e semplice induttanza. Inserendo un filtro LC dopo lo stabilizzatore di tensione, possiamo eliminare la maggior parte del rumore residuo senza complicare inutilmente il design o il budget.
Induttanza 24i13 – 24i14: Ideali per Filtrare Rumori degli stabilizzatori di tensione
Proseguendo con l’argomento del filtraggio del rumore negli stabilizzatori di tensione, vi presento l’induttanza 24i13, una componente da 50mH con una resistenza DC di 1,2 ohm. In questo caso, ho implementato un regolatore di tensione basato sull’LM317, e ho filtrato la sua uscita proprio con l’induttanza 24i13. Mentre la 24i14 e’ una induttanza da 200mH.
Nelle immagini, potete osservare le misurazioni eseguite con l’oscilloscopio, che mostrano il rumore rilevato prima e dopo l’induttanza.
Anche se l’oscilloscopio è al limite della sua risoluzione (5mV quadretto), si può comunque notare che la traccia superiore, che rappresenta l’uscita del regolatore prima dell’induttanza, appare più grossa e sfocata. Questo è dovuto alla presenza di rumore ad ampio spettro (rumore bianco) generato dal regolatore. Invece, la traccia inferiore, ottenuta dopo il filtro LC con la 24i13 e un condensatore da 3300uF, risulta molto più sottile e pulita. Questo dimostra come l’induttanza riesca a ridurre significativamente il rumore.
Solo aggiungere un grosso condensatore dopo il regolatore non servirebbe a nulla, perché l’impedenza di uscita dello stabilizzatore è talmente bassa che il condensatore non riuscirebbe a sopprimere il rumore in modo efficace. Qui entra in gioco la 24i13, che con la sua capacità di filtrare correnti fino a 600mA, risulta ideale per applicazioni come il filtraggio dell’alimentazione del filamento di una valvola.
Ho progettato la 24i13 specificamente per questo scopo, nel contesto di un microfono da studio di registrazione, dove la minima interferenza nel circuito del filamento può causare rumore indesiderato nel segnale audio. Grazie alle sue caratteristiche, la 24i13 è perfetta per preamplificatori microfonici o fono, dove può ad esempio alimentare i filamenti di fino a quattro valvole 12AX7 / ECC83 (se alimentate a 12v, pin 4/5), garantendo un’alimentazione pulita e priva di rumore.
Un vantaggio chiave nell’utilizzare la 24i13 rispetto a un tradizionale filtro RC è la sua capacità di offrire una maggiore reiezione dei rumori con una caduta di tensione significativamente inferiore ed una minore dissipazione di calore. Nei filtri RC, la resistenza utilizzata per attenuare il rumore causa una perdita di tensione, e parte dell’energia viene dissipata sotto forma di calore. Con la 24i13, invece, l’induttanza svolge il lavoro di filtraggio senza introdurre una resistenza significativa, il che si traduce in una migliore efficienza, riducendo sia la perdita di tensione sia la produzione di calore, con un impatto minimo sulle prestazioni complessive del sistema.
Un confronto interessante è tra l’induttanza 24i13 e la 24i8 da 500mH. Le 24i8 sono molto più ingombranti e costose, poiché sono progettate per il filtraggio passivo di ripple a 50/100Hz, tipico delle alimentazioni non stabilizzate. Queste induttanze devono essere dimensionate per bloccare le frequenze più basse, il che richiede una maggiore dimensione fisica del nucleo e del filo.
Al contrario, le 24i13 sono molto più compatte perché sono pensate per filtrare un rumore a larga banda, che presenta pochissime componenti a bassa frequenza. Ciò permette di ridurre le dimensioni e i costi senza sacrificare l’efficacia nel ridurre il rumore ad alta frequenza, come quello che può essere generato da regolatori di tensione o altre sorgenti ad ampio spettro.
Un aspetto da tenere in considerazione è che la 24i13 non è adatta per il filtraggio delle alimentazioni anodiche, anche se queste sono stabilizzate. Nelle alimentazioni anodiche, infatti, si utilizzano condensatori di capacità molto inferiore rispetto a quelli richiesti dalla 24i13, che ha solo 50mH di induttanza. In questo caso, sarà possibile utilizzare una delle tante induttanze di filtro anodico presenti nel mio listino. La 15S60 da 1,75H e 200mA, ad esempio, è sicuramente una buona scelta per garantire un filtraggio efficace e una tensione anodica pulita in presenza di uno stabilizzatore di tensione.
| Mod. 24i13 | ||||||||||||
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Induttanza filtro 50mH, 600mA DC, RDC 1,2ohm | |||||||||||
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| Mod. 24i14 | ||||||||||||
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Induttanza filtro 200mH, 250mA DC, RDC 3,6ohm | |||||||||||
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