Amplificatore digitale stereo da 60W: differenze tra le versioni

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[[Category:Autoformazione]]

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 questa guida vengono illustrate la progettazione e la realizzazione di un '''amplificatore stereo''' (formato da due canali mono) da ''60W/4Ω'' a canale, 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.

[[File:TPA3118 amplificatore stereo alto.jpg|miniatura|destra|Vista dall'alto dell'amplificatore]]

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Quindi, perché tutto questo ci potrebbe interessare? Perché il TPA3118 (almeno, il chip TPA3118D2) può essere alimentato da un voltaggio compreso tra ''4.5V'' e ''26V''. Spulciato il datasheet e andando verso i grafici, si può vedere la relazione che lega voltaggio in ingresso all'amplificatore '''supply voltage''' e potenza erogata '''Maximum Output Power''', e di come tramite l'aumento del voltaggio di alimentazione sia possibile ottenere potenze maggiori.

![[~~Pasted image 20251126192301~~.png]]

[[File:Output power tpa3118.png|800px|miniatura|centro|Diagrammi dell'andamento dell'output power per un chip TPA3118 in funzione del voltaggio di ingresso, su carichi da ''4Ω'' e ''8Ω'']]

In aggiunta, per ricollegarsi al discorso sulle impedenze, il confronto tra il grafico destro e sinistro, rispetto alla curva blu, mostra come dimezzando l'impendenza dello speaker (''RL'') e a parità di alimentazione ('''Supply Voltage''') si abbia un raddoppio della potenza erogata dall'amplificatore.

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Questa configurazione, cosi come mostrata nell'immagine sotto, permette la realizzazione di un canale mono. Niente impedisce di replicare l'architettura quante volte si vuole (tenendo in comune solo la fonte di alimentazione), al fine di avere un numero arbitrario di canali.

[[File:Diagramma.png|~~720x406px~~|miniatura|destra|~~lorem~~]]

[[File:Diagramma.png|640px|miniatura|destra|Diagramma concettuale dei collegamenti necessari tra i vari componenti. Per semplicità la figura rappresenta un solo canale mono.]]

[[File:Circuito amplificatore stereo tpa3118.png|~~720x406px~~|miniatura|~~sinistra~~|~~lorem~~]]

[[File:Circuito amplificatore stereo tpa3118.png|640px|miniatura|destra|Schematica del circuito dell'amplificatore]]

=== TPA3118 ===

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.

Si tratta di un [https://www.ti.com/product/TPA3118D2 chip amplificatore] 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.

=== Alimentazione e uscite ===

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=== Collegamenti ===

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.

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''.

~~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''.~~

In alternativa, è possibile utilizzare (ed io l'ho fatto per questo amplificatore) i cavi di rame contenuti all'interno di un cavo '''Ethernet Cat5''', come quelli mostrati in figura. Questi cavi, cercando su internet, hanno un diametro di 24 AWG ( o ''0.205mm2''), presentandosi quindi come sovradimensionati e quindi migliori.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.

In alternativa, è possibile utilizzare (ed io l'ho fatto per questo amplificatore) i cavi di rame contenuti all'interno di un cavo '''Ethernet Cat5''', come quelli mostrati in figura. Questi cavi, cercando su internet, hanno un diametro di 24 AWG ( o ''0.205mm2''), presentandosi quindi come sovradimensionati e quindi migliori.

~~![[Pasted image 20251126212536.png|400]]~~

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.

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