Massimiliano, balun AF (stato solido)
Massimiliano è un circuito pensato per trasportare un segnale ad audiofrequenza da una sorgente bilanciata ad un carico avente ingresso sbilanciato. Come OM, i primi microfoni che ho usato sono state capsule attive a condensatore (capsule ECM), che hanno un’uscita sbilanciata. Un microfono dinamico, al contrario, è un trasduttore avente uscita bilanciata. Il modo migliore per accoppiarlo all’ingresso microfonico sbilanciato di un RTX consiste nell’interporre, tra l’uno e l’altro, un circuito basato su un amplificatore differenziale che si comporta come una specie di "balun attivo". Vale a dire, che trasporta l’audiofrequenza da un output bilanciato ad un input sbilanciato. Oltretutto, tale circuito mi avrebbe aiutato ad eliminare il rientro di RF che era presente nella mia modulazione se usavo un microfono dinamico collegato direttamente al mio Kenwood TS-140S. Massimiliano, nella sua semplicità, è riuscito a soddisfare tutti i requisiti per i quali è stato progettato.
Stadio sbilanciatore
Massimiliano (stato solido) - Stadio sbilanciatore
Schema elettrico (PDF)
L’output di una sorgente di segnale ad audiofrequenza si dice "bilanciato" quando, ai suoi terminali d'uscita, sono presenti il picco positivo ed il picco negativo del segnale AF, contemporaneamente tra loro e l’uno su un terminale distinto dall’altro. Viceversa, l’output di una sorgente AF si dice "sbilanciato" quando le due semionde del segnale si trovano entrambe su uno dei due terminali d’uscita della sorgente, mentre l'altro terminale ha potenziale elettrico costante e pari a zero.
Alla prima categoria (sorgenti bilanciate di segnale ad audiofrequenza) appartengono le capsule dei microfoni dinamici, e Massimiliano è stato pensato per sorgenti di tale tipo: come si evince dal suo schema elettrico, il segnale audio bilanciato proveniente dal microfono viene applicato ai gates dei due FETs BF245C che compongono lo stadio d'ingresso del convertitore, e sono collegati tra loro in modo da realizzare un amplificatore differenziale.
La particolare configurazione di detti transistors determina il comportamento dell'intero amplificatore. Ovvero, quando uno dei due transistors amplifica la semionda positiva del segnale audio posto all'ingresso del differenziale, avviene una variazione nell'intensità della corrente che scorre entro la resistenza di source condivisa da entrambi i FETs, cui si accompagna una variazione della caduta di tensione ai capi della medesima. L'altro transistor, contemporaneamente al primo, amplifica la semionda negativa del segnale audio producendo una variazione di corrente e una caduta di tensione opposte rispetto a quelle generate dal primo FET.
Il risultato di detto funzionamento è un valore costante della tensione ai capi della resistenza di source: da tale "compensazione" reciproca operata dai due transistors deriva la caratteristica principale dell'amplificatore differenziale, che consiste nell'amplificazione non dei segnali posti al suo ingresso, ma della differenza tra gli stessi.
Per ciascuna delle frequenze di cui è composto il segnale audio proveniente dalla sorgente bilanciata, si indica con Xa la semionda positiva di tale frequenza e con -Xb la sua semionda negativa. Xa e Xb hanno lo stesso valore, ma segno opposto: l’amplificatore differenziale, lavorando per sottrazione, effettua l’operazione
Xa - (-Xb) = Xa + Xb
Pertanto, all’uscita del differenziale, sono presenti entrambe le semionde del segnale audio bilanciato posto al suo ingresso.
L’uscita dello sbilanciatore è costituita da un terzo FET, identico ai precedenti due ed accoppiato in continua al drain di uno qualunque tra essi, il quale opera in configurazione a drain comune, conferendo all'intero circuito una uscita a bassissima impedenza, grazie alla quale è possibile utilizzare qualunque tipo di cavo schermato per trasportare il segnale audio da Massimiliano all'ingresso microfonico sbilanciato di un RTX o di un circuito successivo.
La situazione ideale sarebbe quella in cui vengono utilizzati componenti con caratteristiche identiche tra loro: per la mia autocostruzione, ho avuto a disposizione due FETs provenienti dallo stesso lotto (se non è possibile parlare di "coppia selezionata", comunque, è il meglio che ho potuto fare); per tutte le resistenze collegate ai transistors, è opportuno che abbiano la medesima tolleranza, e che detta tolleranza sia la più bassa possibile.
Stadio alimentatore
Massimiliano (stato solido) - Stadio alimentatore
Schema elettrico (PDF)
Il semplicissimo (ma non banale) circuito di alimentazione di Massimiliano inizia con il trasformatore di rete (avente primario a 220Vac/50Hz e secondario a 24+24Vac/50mA) e con lo stadio di raddrizzamento/livellamento costituito da un ponte raddrizzatore ad onda intera W10M e da due condensatori elettrolitici pari a 3300uF/50V ciascuno.
Dopo tali componenti, si trovano due integrati regolatori di tensione, un 78L24 ed un 79L24, che definiscono la tensione elettrica continua con cui verrà alimentato lo stadio sbilanciatore di Massimiliano (24+24Vdc). A valle di ciascun integrato, altri due condensatori, uno elettrolitico ed uno con dielettrico in poliestere, consentono un ulteriore livellamento della tensione stabilizzata ed offrono una via di fuga verso massa per eventuali segnali elettrici non continui che siano riusciti a “bypassare” il 78L24 ed il 79L24 (compreso il ripple a 100 Hz).
Post scriptum
Ciò che rende Massimiliano unico, nel contesto universale delle autocostruzioni per uso radioamatoriale, è il contenitore all’interno del quale è stato posto lo stadio sbilanciatore.
Dopo aver sperimentato il corretto funzionamento di questo progetto, avevo bisogno di un contenitore metallico entro cui sistemare il tutto. Nella mia zona, non era disponibile in commercio una scatola di adeguate dimensioni. E io non volevo spendere una somma sproporzionata per acquistarne una a distanza. Per cui, avevo optato per una soluzione “alternativa”. Una mattina, durante la normale sortita per la spesa quotidiana, stavo gironzolando all’interno del nostro supermercato di fiducia. Ad un tratto, mi sono imbattuto in un pasticcio a base di carne suina prodotto in Danimarca, il cui contenitore metallico aveva le dimensioni più o meno corrispondenti a ciò di cui avevo bisogno.
Ritornato a casa, ho aperto il prodotto, versato il contenuto in un piatto di plastica, ed ho lavato l’interno della confezione per rimuovere ogni traccia ed odore di ciò che c’era fino a poco prima, facendo estrema attenzione ai bordi (affilatissimi ed estremamente taglienti) delle due parti in cui il contenitore è rimasto suddiviso dopo l’apertura. Con tutto il rispetto per il pasticcio e per chi lo ha prodotto (stiamo parlando di un alimento, in ogni caso), esso è diventato pasto per i miei gatti, i quali lo hanno consumato nel giro di 1 – 2 giorni dimostrando da subito un interesse non particolare per la nuova pietanza.
Dopo che la scatola si è asciugata, ho praticato ad essa i fori per applicare le connessioni di ingresso ed uscita ed ho realizzato lo stadio sbilanciatore in aria, al suo interno. Infine, ho chiuso le sue due parti tra loro applicando ad esse 4 punti di saldatura a stagno. Durante l’uso di Massimiliano, tale confezione sì è comportata come mi aspettavo, alla pari di una scatola metallica per circuiti elettronici: da ciò deriva la mia decisione di continuare ad utilizzarla per lo stadio sbilanciatore, mentre lo stadio alimentatore di Massimiliano è ospitato in un contenitore distinto. Tra loro, fa da ponte la classica piattina bifilare rosso/nero: presso una delle sue estremità - lato convertitore - è presente un RF choke (realizzato avvolgendo la piattina su un nucleo in ferrite tipo E-core) per evitare che eventuali rientri di radiofrequenza possano raggiungere lo stadio sbilanciatore disturbandone il corretto funzionamento.
