CIRCUITI SFASATORI

Esperienze con l’Invertitore di fase ad accoppiamento incrociato

Anni fa su una nota rivista italiana leggevo un interessante articolo in merito a vari invertitori di fase (phase splitter). Passando in rassegna i vari pro e contro di ogni tipo di invertitore, alla fine si tessevano le lodi dell’invertitore ad accoppiamento incrociato (cross-coupled phase inverter) essendo,  secondo l’autore dell’articolo (un noto ed apprezzato ingegnere),  il tipo più sofisticato e bilanciato che era possibile realizzare.

Gli schemi d’esempio erano tutti a valvole e siccome mi serviva per un’applicazione a stato solido, decisi in tutta fretta di realizzarne uno con i Jfet.

Lo schema, quello visibile in figura 1, non era ottimizzato ma comunque funzionante e sufficiente per farmi l’idea se erano confermate le superiori qualità decantate.

Come indicato nel disegno, ho effettuato una serie di rilievi dei segnali con l’oscilloscopio nei vari punti strategici del circuito di cui vedete le relative fasi ed ampiezze.

Non nego di essere rimasto abbastanza deluso dal reale funzionamento di questo invertitore: a dispetto della notevole simmetria esteriore, i segnali nei vari punti non erano per nulla simmetrici e bilanciati e in un certo senso il funzionamento era simile al Long Tail Pair o amplificatore differenziale ad accoppiamento di source.

I due segnali di uscita erano abbastanza diversi in ampiezza e quasi il doppio uno dell’altro: non ero per niente contento.

Visto il quasi inesistente contributo di T2 al segnale decisi di sopprimerlo e di disaccoppiare il secondo stadio dal primo con due condensatori per una più ortodossa polarizzazione dei Jfet di uscita. Questo lo vedete in figura 2.

Le varie forme d’onda e le ampiezze dei segnali rilevati nei vari punti sono ora visibile in figura 2.

Adesso le somiglianze di funzionamento con il Long Tail Pair sono più evidenti (2° stadio) che diventano praticamente identiche se si chiude l’interruttore SW1.

Infatti, così facendo, il transistor T2 funziona con base a massa mentre il T3 con emettitore a massa emulando in pratica il long tail pair preceduto dal buffer d’ingresso realizzato da T1.

Le ampiezze dei due segnali in uscita tendono ad essere più simili rispetto al caso precedente, ma comunque abbastanza diverse, così come diverse rimanevano le impedenze di ingresso e di uscita.

Conclusi allora che era meglio realizzare lo sfasatore con un classico trasformatore a due secondari che feci avvolgere da un noto costruttore con materiali di elevatissima qualità e con tecniche di avvolgimento particolari. Tutto questo chiaramente incideva sul costo di tale gioiello di componente che in effetti anche per il prezzo era paragonabile a tale prezioso.

Per diverso tempo pensai ad una nuova soluzione ma chiaramente l’idea buona non arrivava subito e diversi tentativi fallirono, ma a distanza di tempo ecco che finalmente arriva l’idea buona e si comincia a lavorare alla ottimizzazione di tale circuito. Ne escono fuori diverse versioni e le più significative vengono inserite nel documento per la richiesta di brevetto.

 E’ nato un nuovo tipo di sfasatore: quello che ricercavo da anni ed il cui funzionamento è realmente simmetrico e bilanciato anche più di un trasformatore non avendone però i limiti di banda passante: è nato lo sfasatore del 21° secolo!!!! 

Di seguito si pubblicano gli schemi relativi alle varie versioni della  nuova classe di circuiti sfasatori ideata e progettata autonomamente  e denominata:

" Fully Differential Phase Inverter " 

(tutti i diritti riservati)

 

Si elencano di seguito alcune delle principali caratteristiche

 
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Facilità realizzativa unita ad elevata economia per la produzione di accurati circuiti sfasatori (invertitori di fase o phase splitters);

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Generazione, da un unico segnale in ingresso, di due o quattro segnali perfettamente speculari in coppie che si mantengono esattamente bilanciati anche alle altissime frequenze.

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Assenza di tensione continua DC  sulle uscite dei segnali;

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Connessione diretta del circuito utilizzatore senza l'interposizione di condensatori o trasformatori grazie all'assenza di tensione di offset sulle uscite anche riferite a massa

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Forte coefficiente di amplificazione del segnale d'ingresso fornito da una sorgente audio o altra apparecchiatura equivalente;

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Minima distorsione armonica ed inferiore agli altri circuiti sfasatori;

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Alto coefficiente di reiezione ai disturbi di modo comune (CMRR) ed alta reiezione ai disturbi generati dallo stadio di alimentazione e rettificazione (PSRR) dovuta all'elevata simmetria del circuito;

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Elevata flessibilità perchè il circuito può fornire 2 o 4 segnali di uscita, così come può essere configurato per un elevato o un normale guadagno in tensione;

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Naturalmente predisposto per la multiamplificazione a vantaggio della correttezza timbrica dell'intero sistema e con sostanziosi risparmi economici;

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Alta stabilità ed affidabilità di funzionamento dei circuiti realizzati;

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Alta insensibilità ai disturbi esterni ed ai disturbi indotti;

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Facilità di connessione con altri componenti elettronici o apparecchiature grazie alla mancanza di tensione residua verso l'esterno;

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alta larghezza di banda specialmente quando riferita agli invertitori di fase realizzati a trasformatore (anche se di elevata qualità).

 

 

 

 

I circuiti sfasatori sono molto conosciuti specialmente in ambito audio. Le applicazioni riguardano preamplificatori ed amplificatori di potenza di tipo push-pull, convertitori di segnali da sbilanciati a bilanciati in apparecchiature professionali ma trovano impie anche in alimentatori SMPS  (Switched Mode Power Supply), nel campo della strumentazione ed in altri campi della scienza e della fisica

 

 

Se Tu o la Tua Compagnia è interessata in questa applicazione,

contattami al seguente indirizzo E-mail: info@amplimos.it

 

La descrizione di funzionamento di tali circuiti verrà fatta appena possibile. Per il momento è disponibile una descrizione in inglese al link in basso

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