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Un modo
per ottenere un più basso rumore ed una minore distorsione da un
amplificatore è quello di iniettare, in opposizione di fase, una frazione della
tensione di uscita al suo ingresso. Quando l’energia d’uscita (tensione o
corrente) è in opposizione di fase con il segnale all’ingresso
dell’amplificatore, si dice che esso ha una “retroazione negativa” o
“controreazione” (in inglese “negative feedback”). Maggiore è la retroazione più
bassa sarà la distorsione e minore il rumore, ciò a discapito del guadagno.
Una delle configurazioni classiche di amplificatore con valvola è quella denominata “inseguitore catodico” o “cathode follower” (C.F.) e cioè ad Anodo Comune (Fig.1 e 2). Questo “amplificatore” ha il 100% di retroazione negativa quindi porta ad una bassissima distorsione e avendo il rumore generato dalla valvola in opposizione di fase con l’ingresso, anche ad una sua soppressione o perlomeno ad una sua grande diminuzione. Altre caratteristiche sono l’ampia risposta in frequenza, l’alta impedenza d’ingresso (griglia) e una bassa impedenza d’uscita (catodo). Unico neo è la bassa amplificazione in tensione che è sempre inferiore ad 1, il massimo ottenibile è circa 0,98. Il C.F. era (ed è) sovente utilizzato in Bassa Frequenza, anche come adattatore d’impedenza al posto di un trasformatore, in qualche applicazione per Radio Frequenza (separatore per VFO, strumentazione, ecc.) ma pochissimo come amplificatore RF in ricezione. Per quale motivo, viste le ottime caratteristiche di questa configurazione? Probabilmente l’assenza di amplificazione ne ha limitato il suo impiego.
Il circuito proposto in Figura 3, derivato da quello della Figura 2, sfrutta l’elevata impedenza d’ingresso di questa versione del C.F., abbinandolo ad un circuito accordato il cui rapporto spire provvede al “guadagno”. L’alta impedenza ci dà la possibilità di usufruire al massimo del Q del circuito LC e quindi di ottenere la massima selettività. Quest’arrangiamento del C.F., detto a “effetto Bootstrap”, permette di manipolare segnali più intensi. In Figura 4 si può osservare la versione a larga banda, il circuito LC è stato sostituito con un trasformatore a larga banda T1, il cui rapporto d’impedenza è di 1:9 e quindi il rapporto spire primario/secondario equivale a 1:3. Pertanto, se l'impedenza della sorgente è di 50 Ω quella del carico dovrebbe essere di 450 Ω. L’utilizzo di T1 non è, ovviamente, per una trasformazione d’impedenza ma per sfruttarne il rapporto spire. Di conseguenza il nostro segnale verrà “amplificato” in tensione di 3 volte (circa 9,5 dB), tale segnale non verrà “intaccato” minimamente grazie all’elevata impedenza d’ingresso del C.F. Chiaramente l’amplificazione è inferiore rispetto a quella ottenuta con il circuito accordato ma è più che sufficiente. Da notare che all’ingresso di T1 si possono collegare antenne con varie impedenze (entro una gamma limitata) senza che il “guadagno” vari di molto (dipende anche dal trasformatore utilizzato), ciò non vuole dire che l’antenna sia adattata! Semplicemente i segnali presenti all’estremità della linea vengono “processati”, o amplificati, dal circuito. L’impiego d’impedenze diverse all’ingresso di T1, ed il secondario “aperto”, modificano le caratteristiche originali del trasformatore, in particolare la sua banda passante che tende a restringersi. In uno dei prototipi costruiti ho usato un trasformatore Mini-Circuits tipo T9-1 che ha dato dei buoni risultati. La banda passante da 3,5 a 30 MHz è risultata abbastanza piatta con un calo nella porzione più alta. L'amplificatore da solo (senza T1) raggiunge i 100 MHz. Quest'amplificatore utilizza una valvola 6DJ8/ECC88 con i due triodi collegati in parallelo, ciò ci consente di farla lavorare quasi a pieno regime in modo da portare la distorsione a dei livelli molto bassi. Nello schema è visibile una resistenza da 100 Ω in serie alle griglie in maniera da evitare l’insorgere di eventuali autoscillazioni. Anche i cathode followers possono autoscillare! Il punto di compressione a 1 dB in ingresso è risultato essere di 10 dBm con impedenza di carico (ZL) di 50 Ω e con ZL=1 kΩ, raggiunge i 20 dBm. Da notare che i valori indicati sono quelli reali misurati all’ingresso dell’amplificatore (A-B). Le prove di sensibilità, con l'amplificatore seguito da un ricevitore HF (SSB mode - IF BW = 3kHz), hanno portato ai seguenti risultati; un segnale di -130 dBm era facilmente discernibile, questo in tutta la banda dell’amplificatore. Prove pratiche, con antenne di fortuna, hanno confermato l’ottima sensibilità. L’isolamento Uscita/Ingresso è più di 25 dB. Aspetto importante nel suo utilizzo come preamplificatore RF seguito da un mixer, in modo da attenuare l’eventuale “feedthru” dell’oscillatore locale.
Circuito interessante di grande dinamica che merita di essere
perfezionato. Una simile versione del circuito (senza T1) è stata impiegata quale post amplificatore (500 kHz) nel mixer passivo con doppio triodo (Rif.1).
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Riferimenti:
1-
www.radiopharos.it
N.B.
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