Amplificatore digitale stereo da 60W: differenze tra le versioni

In questa guida vengono illustrate la progettazione e la realizzazione di un '''amplificatore stereo''' (formato da due canali mono) con due ingressi, due uscite e un'alimentazione continua (DC) variabile 9-24V. Oltre a mostrare come realizzare effettivamente questo tipo di amplificatore, saranno presenti anche delle parti in cui si divagherà tra vari concetti del mondo audio ed elettronico, introducendo nozioni e formule che ho appreso nella fase realizzativa di questo amplificatore e che ho pensato fosse utile collettivizzare per avventurarsi al meglio in questo mondo e per poter sfruttare al meglio l'attrezzatura audio a nostra disposizione. Speriamo che questa seconda parte possa stimolare l'interesse ed essere d'aiuto a chi si avventura per la prima volta dentro questo mondo; chi invece è già a conoscenza di queste nozioni può saltarle tranquillamente.

In generale, sia ''P_{amplificatore}'' la potenza erogata dall'amplificatore, si ottiene, in aggiunta al SPL della cassa, un'amplificazione in $dB$ pari a ''3 × log₂(P_{amplificatore})''. Perché questo ci interessa? Perché questo dato ci dà una misura "dell'efficienza" dello speaker, ossia di quanto suono riesce a produrre a parità di amplificazione in ingresso.  Di conseguenza, avendo a disposizione speaker più performanti riusciremo ad ottenere risultati soddisfacenti anche usando piccoli amplificatori come il TPA3118.

In un circuito, misure elettriche come il voltaggio ''V'', la corrente ''I'' e la resistenza ''R'' sono legate dalla seguente relazione:

V = R \times I

da cui ne consegue, rispetto alla corrente:

I = \frac{V}{R}

La potenza elettrica viene invece definita come prodotto tra il voltaggio e la corrente, ossia:

P = V \times I

Sostituendo al termine di corrente di quest'ultima equazione l'equazione precedente, è possibile ottenere:

P = \frac{V^2}{R}

Questo vuol dire che, andando ad usare speaker con un'impedenza maggiore, avremo una diminuzione della potenza erogata dall'amplificatore, quindi una minore pressione sonora massima.

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==== Diagramma concettuale ====

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Si tratta di un [chip amplificatore](https://www.ti.com/product/TPA3118D2) di classe D che mi è capitato di incontrare varie volte online. Cliccando sul link precedente è possibile andare a guardare il datasheet contenente tutte le informazioni tecniche, fino allo sfinimento. Gli amplificatori in classe D si caratterizzano per l'alta efficienza energetica, e per questo motivo sono spesso identificati come l'opzione migliore per sistemi portatili.

Per i collegamenti tra ingressi del segnale audio, potenziometri e ingresso del suono sull'amplificatore è possibile utilizzare cavi non troppo spessi, considerando che qui il suono non è ancora amplificato e i segnali sono tipicamente più deboli. Tuttavia, non sono riuscito a trovare chiari riferimenti per il dimensionamento dei cavi, considerando anche che entrano in gioco una ampia varietà di fattori come lunghezza del collegamento ed eventuali interferenze elettromagnetiche.  

 

Tuttavia, un valore consigliato per questo genere di collegamenti pare aggirarsi sui '''26 American Wire Gauge (AWG)''', o una '''sezione del cavo''' di ''0.13mm²''.   

 

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L'idea nasce dall'aver scoperto che nel mondo audio è contemplata la possibilità, tramite cavi chiamati snake, di far passare il segnale audio di 4 cavi dentro un solo cavo Ethernet (che, come si vede sopra in figura, presenta all'interno della sua guaina proprio 4 coppie di cavi). Mi sembrava quindi interessante esplorare questa possibilità di riuso dei cavi Ethernet, che nei miei ambienti (ufficio, università) ho sempre visto disponibili in abbondanza e spesso buttati a pacchi.