Limitatore valore medio audio

Questo limitazione audio non include alcun Mosfet o Jfet o amplificatore a transconduttanza difficile da comprendere e utilizzare, non sono io l’artefice di tale configurazione ma, posto qui tale circuitazione per renderla utilizzabile a tutti. La sua variazione di guadagno è basata solo su diodi , viene utilizzata per evitare la eccessiva saturazione dell’amplificatore finale successivo, è utile per avere un’ampiezza di uscita che varia con l’ampiezza di ingresso 

come nel grafico seguente:

Questa non è la tensione istantanea, ma il VALORE MEDIO.

Il limitatore non arresta il segnale di ingresso, ma lo attenua nella sua interezza, come se la manopola del volume dell’amplificatore fosse girata per “abbassare il volume”.

Principio del limitatore audio

Il limitatore si basa su un ponte divisorio con 2 resistori. Il resistore controllato agisce sull’attenuazione dell’uscita. Più bassa è questa resistenza, più l’uscita è attenuata. L’obiettivo è garantire un’attenuazione variabile che si adatti alla tensione di ingresso.
Il resistore controllato si basa sulla variazione di resistenza dinamica di un diodo nella “curva” della sua caratteristica. La resistenza dinamica Rd (in Ohm) di un diodo è data dalla relazione: Rd = 0,026 V / I (a 25 ° C) I è la corrente (in Ampere) che scorre nel diodo. La maggior parte dei limitatori sposta il valore medio del segnale (tramite una capacità di collegamento per polarizzare un transistor), che può creare fastidiosi segnali indesiderati di disturbo nei diffusori quando entrano in azione.

Un montaggio simmetrico basato su 2 serie di diodi evita questo problema. Ogni diodo è collegato a una tensione simmetricamente variabile.

Diagramma e studio del limitatore audio

Prima di tutto, notiamo che ci sono 5 diodi in serie. Ciò garantisce una bassa distorsione del segnale fino a un’ampiezza di picco compresa tra 1,5 V e 2 V. Abbiamo un margine rispetto ai segnali standard (picco 1 V max). Il diagramma del limitatore audio è suddiviso in blocchi. La tensione di soglia è una tensione continua regolabile. Questa è la soglia del limitatore audio. Se impostato su 1,5 V, il segnale in uscita verrà limitato tra 1,5 V e -1,5 V (ampiezza da picco a picco) rimanendo inalterato al di sotto di tale soglia.

Funzionamento del limitatore audio

Se il segnale audio in ingresso non eccede mai (al massimo) la tensione Vref, l’uscita del comparatore (A) è sempre bassa. La tensione di controllo (in verde) dal rilevatore di picco è zero. I diodi sono bloccati e non c’è attenuazione. In realtà c’è un po ‘di attenuazione perché l’impedenza di ingresso dell’amplificatore collegato al limitatore forma un ponte divisore con 10k + 1K (11k). Se il segnale audio in ingresso supera la tensione di soglia, il comparatore commuta alto e carica il condensatore da 4,7uF tramite la resistenza da 1k e il diodo 1N4148 (rilevatore di picco). La tensione di controllo sale a pochi volt (tipico da 2 a 5 V). Simmetricamente, l’amplificatore invertente (B) crea una tensione di controllo inversa (in giallo). L’attenuazione variabile entra in azione e riduce l’ampiezza del segnale di uscita fino a che l’ingresso non invertente raggiunge la tensione di soglia. Quando il segnale audio in ingresso diminuisce, il condensatore si scarica attraverso i componenti del circuito. La costante di tempo deve essere scelta sufficientemente bassa affinché l’attenuazione si interrompa piuttosto rapidamente (da circa 0,2 a 0,5 s = “tempo di rilascio”) se il livello audio in ingresso torna a un valore adeguato. Ma deve essere abbastanza grande in maniera da essere debolmente influenzata dalle frequenze basse del segnale di ingresso. Altrimenti, ci sarebbe una forte distorsione del segnale audio.

La regolazione della massima tensione di picco si verifica nel punto medio tra le due resistenze di ingresso. Ciò significa che una volta che il limitatore è entrato in azione, più aumenta il livello di input, più basso è il livello di uscita.

La massima attenuazione si ottiene con una elevata tensione controllo (circa 5 V), rimangono le due resistenze da 3K3 se la resistenza dinamica dei diodi tende a zero. Il modello equivalente è quindi 3k3 // 3K3 = 1K65 collegato a massa.

Il guadagno è quindi: 1.65 / (1,65 + 11) = 0.13

L’attenuazione è -18dB (= 20log (0,13)). Questo valore è ampiamente sufficiente. Nella pratica il valore che si ottiene con tale circuito è -16 dB visto che comunque la resistenza dei diodi non scende mai a zero.

Se continuano ad aumentare il livello audio dell’ingresso, il livello audio uscita sarà proporzionale all’ingresso attenuato del valore massimo di attenuazione. Per gli operazionali si può scegliere un TL072. La scelta non è critica. Nota che il segnale audio non passa attraverso gli amplificatori operazionali!

Amilcare