Come precisato precedentemente, l'equalizzatore RIAA è un amplificatore per segnali provenienti da testine magnetiche, il cui compito è quello di "equalizzare", cioè correggere la "non piattezza" della risposta del sistema Disco-Testina. In pratica è un amplificatore la cui curva di risposta e' tale da fornire uscita costante al variare della frequenza, se sommata (in dB) alla risposta del sistema Disco-Testina.

DESCRIZIONE DEL CIRCUITO

Il sistema può essere diviso in quattro blocchi:

1) L'ADATTATORE D' IMPEDENZA

E' composto dalla resistenza R7 (il cui valore è 47Kohm) (fig 2-2) che è collegata tra ingresso del circuito e massa. La sua funzione è quella di adattare l' impedenza della testina (anch' essa di 47Kohm) a quella dell' equalizzatore. Infatti, se non ci fosse la resistenza R7, la testina vedrebbe una resistenza tendente ad infinito, ovvero la resistenza di ingresso dell' operazionale. In questo modo si realizza il migliore adattamento fra sorgente ed amplificatore, anche dal punto di vista della minimizzazione del rumore.

2) L'AMPLIFICATORE INTERNO

E' stato usato un amplificatore operazionale a basso rumore LM 381 . R415, R417, C241, C236 sono consigliati dal costruttore per la corretta alimentazione e reiezione del ripple (vedi figura 1-9).

3) FILTRO SUBSONICO (ANTIRUMBLE)

E' composto dalla resistenza R4=39ohm e da un condensatore C2=220mF (fig. 2-2). E' un filtro di tipo passa-alto, che abbassa il guadagno dell' amplificatore sistema al di sotto di 20Hz. E' un filtro subsonico, perché attenua i segnali di frequenza inferiore a 20Hz, cioè posizionati fuori dalla banda audio. La sua azione è quella di rendere massima la retroazione e quindi minimo il guadagno in catena chiusa, nel campo delle basse frequenze.

La frequenza di taglio può' essere calcolata mediante la formula:

Dove:

Da cui:

4) LA RETE DI REAZIONE

E' la parte costituita dai componenti R10 (trimmer che serve per regolare la polarizzazione dell' operazionale) R5,R6,R4,C6 e C7.In pratica è la rete che determina equalizzazione, ovvero posiziona i poli e gli zeri nel diagramma di Bode della F.D.T.

ANALISI TEORICA

DETERMINAZIONE DEL GUADAGNO STATICO

Se si assume di sollecitare la rete a frequenza prossima a 20Hz, il condensatore C2 può essere considerato in cortocircuito (interviene a frequenze subsoniche), mentre gli altri condensatori della rete di retroazione, per effetto dei valori a loro attribuiti, possono essere considerati rami aperti. Si giunge perciò allo schema semplificato di figura 2-3 :

da cui si ricava :

in quanto siamo in presenza di un amplificatore non invertente . Si può notare anche che il parallelo tra R10 e R4, essendo R10=2,5KWe R4=39W, è sicuramente approssimabile al valore di R4; di conseguenza possiamo dire che:

che, espresso in dB, risulta:

DETERMINAZIONE DI ß

Visto che il guadagno dell' operazionale in catena aperta è molto elevato, si può supporre che il guadagno del sistema sia uguale a 1\ß, in quanto siamo in presenza di una forte retroazione( ß=FDT del blocco di retroazione ).

fig. 2-4

ma in questo circuito ß è anche uguale a:

come risulta dalla figura 2-5:

fig. 2-5

e quindi si ha che:

Continuando:

Moltiplicando per (SC7R5xSC6R6) si ottiene:

Raccogliendo, si arriva alla seguente espressione:

che è del tipo:

Sostituendo i valori si ha:

Dividendo poi per 2,23E-7, si ottiene: 

e sapendo che ax²+bx+c equivale a (x-x1)·(x-x2) si ottiene: 

Quindi si possono immediatamente calcolare i valori dei due poli :

p1=-300 rad/sec e

p2=-14700 rad/sec

Andando poi a sostituire i valori nella espressione principale, avremo

Si e' ottenuta cosi' la forma (1+sT), ovvero:

Dall' espressione si puo' notare che

Sapendo che le costanti di tempo del sistema sono uguali all' inverso dei poli e degli zeri, si ha:

da cui

Si è dunque riusciti a trovare le tre frequenze di taglio (turnover) che serviranno per tracciare il diagramma di Bode evidenziato in figura 2-6 :

Tenendo conto che la risposta in dB del sistema testina - equalizzatore è la somma (ordinata per ordinata) delle due singole risposte, si ottiene un guadagno costante (=40 dB) per tutta la banda audio( 20 Hz -20KHz ), come evidenziato nel grafico successivo (fig. 2-7):

PREAMPLIFICATORE PER MICROFONI

L'ingresso del microfono (MIC LZ) fa capo ad un circuito ad operazionale che svolge la funzione di amplificatore non equalizzato a banda piatta (ovvero l'amplificazione è costante per tutte le frequenze in ingresso). Anch'esso è dotato di filtro passa-alto "subsonico", con frequenza di taglio nferiore pari 20 Hz.. Si veda lo schema elettrico del circuito:

Il filtro subsonico taglia tutte le frequenze inferiori a 20Hz, non udibili dall'orecchio umano, abbassando il guadagno dell'intero sistema. Infatti, quando interviene il filtro, ovvero per frequenze inferiori a 20Hz, si incrementa la tensione di reazione e di conseguenza aumenta il guadagno del blocco di reazione [ b ] che, globalmente, porta ad una diminuzione del guadagno complessivo (G) dato da:

Per le frequenze superiori a 20Hz il condensatore C1 può essere considerato un cortocircuito e conseguentemente lo schema viene a configurarsi come quello di un amplificatore non invertente, il cui guadagno

è dato da: 

Un microfono dinamico emette indicativamente un segnale di 1mV/pAtm , dove 1pAtm = 

. Si tenga presente, come confronto, che una persona con una voce media, emette una pressione di 1 1,2 pAtm a 25cm. di distanza dal microfono. In conseguenza al valore di guadagno indicato (43,8 dB), il segnale in uscita sarà di circa 150 mV/pAtm. Successivamente, il segnale verrà trasferito ad ulteriori sezioni di circuito, che provvederanno alla sua normalizzazione a 250mV e quindi, dopo una successiva amplificazione di guadagno 4 nella parte terminale del "controllo toni" (1V),sarà inviato all'amplificatore finale di potenza.
E' possibile ora ricavare la sensibilita' dell'ingresso micro LZ:

Il valore trovato e' coerente con l'ampiezza di segnale propria di un generico microfono a bassa impedenza.

INGRESSO PER TESTINA CERAMICA

Per amplificare il segnale proveniente dalla testina ceramica, si utilizza l'ingresso PHONO e si agisce su un commutatore digitale (fig. 2-9) che ha il compito di inserire una particolare rete d'ingresso che modifica la curva di equalizzazione. Questa operazione e' necessaria per compensare le differenti risposte della testina magnetica e quella ceramica (ad esempio la sensibilita' e' 2,7mV per la prima e 27mV per la seconda).

A basse frequenze la sensibilità dell'ingresso XTAL è di 27mV; occorre quindi attenuare di 10 volte il guadagno rispetto all' R.I.A.A., per adattarla all'ingresso dell'equalizzatore.

con a0 pari al guadagno statico. Alle alte frequenze (> 4KHz), la testina ceramica ha una scarsa risposta, quindi occorre effettuare una compensazione del guadagno. Essa si ottiene inserendo un condensatore da 560 pF, che introduce uno zero nel diagramma di Bode a partire da circa 4KHz.

con a(S) = guadagno dinamico della rete a monte dell'equalizzatore R.I.A.A. e G(S) = guadagno dell' equalizzatore R.I.A.A.

con RX = R2 // R3

RP = R1 // RX

Il diagramma di Bode risultante è la somma di due diagrammi: G(S) Þ diagramma di Bode per l'ingresso magnetico;  funzione introdotta dalla rete esterna. 20 log a0 = 20 log 0,1 = -20dB

La frequenza dello zero inserito vale:

mentre la frequenza introdotta dal polo vale:

che si trova al di fuori della banda audio. In figura 2-10 viene evidenziata la curva di risposta del preamplificatore per testina ceramica ottenuta con l'inserimento di questa coppia polo-zero.

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