INVERTITORI DI FASE

a trasformatore

fig.1
fig.1

Un trasformatore BF col secondario provisto di presa centrale come in Fig.1 è un invertitore di fase.

Poichè nelle due metà del secondario la corrente ha senso opposto, agli estremi del secondario troviamo due segnali uguali in ampiezza ma sfasati di 180 gradi; i due segnali agli estremi sono cioè in controfase. 

Gli invertitori di fase a valvole sono più complessi ma hanno prestazioni superiori.

a valvole (accoppiamento catodico)

fig.2
fig.2

Per comprendere lo schema di fig.2 occorre ricordare quanto segue:

  • Col pilotaggio di griglia si ottiene in placca un segnale sfasato di 180 gradi rispetto al segnale entrante. Infatti quando la tensione di griglia aumenta la corrente anodica aumenta ed aumenta pure la caduta di tensione su R3 con una  coseguente diminuzione della tensione in uscita; quando la tensione di griglia diminuisce  la corrente anodica diminuisce e diminuisce  pure la caduta di tensione su R3 con un  coseguente aumento della tensione in uscita.
  • Col pilotaggio di catodo si ottiene in placca un segnale in fase col segnale entrante. Infatti quando il segnale aumenta la tensione di griglia diminuisce ,la corrente anodica diminuisce,   la caduta di tensione sulla resistenza R6 diminuisce ed aumenta quindi la tensione del segnale in uscita;quando il segnale diminuisce la tensione di griglia aumenta ,la corrente anodica aumenta,   la caduta di tensione sulla resistenza R6 aumenta  e diminuisce quindi la tensione del segnale in uscita.

Per quanto detto è evidente che i segnali Vu1 e Vu2 di fig.2 sono sfasati di 180 gradi.

Si pone in evidenza che la griglia del triodo T2 è collegata alla griglia del triodo T1 con una resistenza di elevato valore e che per quanto riguarda il segnale è messa a terra dal condensatore C3.

fig.2a
fig.2a

Vediamo un caso reale.

abbiamo un doppio triodo ECC83 ; ogni triodo ha una resistenza interna intorno ai 70KΩ.

Con una resistenza di carico di 100KΩ per ogni triodo ed una resistenza di catodo comune di 70kΩ otteniamo una corrente totale Ia pari a 1,29mA.

La griglia del primo triodo è collegata direttamente (senza condensatore) alla placa della valvola precedente ed ha una tensione rispetto a massa di 87,8 V  tale che quella  rispetto al catodo sia di -2,5V,

tensione negativa necessaria perchè la valvola funzioni correttamente..

La tensione di catodo è infatti pari a 1,29 x 70.000/1000 = 90,3V.

trattasi di tensioni a riposo, in assenza, cioé , di segnale.

Se inietto il segnale Vg nella griglia del primo triodo, nel catodo avrò un segnale amplificato Va1 = Vg x -μ (100000//500000)/(70000+(100000//500000));

ora supponendo μ=25 e Vg=1V ( tensione efficace) otteniamo :

Va1= -13,58V. (vedi amplificazione catodo comune.)

Nel catodo del primo triodo avrò un segnale:

Vk1= Vg x μ70000/70000+70000(μ+1)= 0,92V. (vedi amplificazione  anodo comune).

Poiché i catodi dei due triodi sono uniti, tale segnale sarà presente anche nel catodo del secondo triodo, ora, poichè la griglia del secondo triodo, unita alla griglia del primo tramite la resistenza da 1MΩ. , è messa a terra rispetto al segnale dal condensatore da 1μF il segnale Vk1 iniettato nel catodo lo ritroverò amplificato ed in fase nell'anodo del secondo triodo.

Avrò :

Va2 =(Vk1 x 100000 x 26)/( (1000 x 26) +70000 +100000) = +12,, 204 (vedi amplificazione griglia comune.).

I segnali Va1 e Va2 sono in contrapposizione di fase ma sono un pò diversi ; ciò dipende dal fatto che il segnale nel catodo è  inferiore a quello entrante in griglia del primo triodo, a questo inconveniente si sopperisce variando  la resistenza di carico del secondo triodo.

Se pongo infatti la resistenza di carico del secondo triodo pari a circa 126.000Ω. ottengo Va1 =Va1 .


a valvole (fase splitter)

fig.3
fig.3

In fig. è rappresentato un triodo del doppio triodo ECC81 avente una resistenza  di 10.500Ω (condizioni statiche)..

Nella configurazione rappresentata la corrente Ia risulta pari a circa 3,67 mA.

Il segnale iniettato nella griglia produce nel catodo un segnale in fase con esso e di ampiezza un pò inferiore in funzione del valore della resistenza  R2 e della resistenza interna della valvola (vedi inseguitore catodico).

Poichè la resistenza  R1 è uguale alla resistenza R2  ai loro capi vi sarà la medesima caduta di tensione.

Il funzionamento della valvola è garantito dal fatto che il segnale sul catodo e leggermente inferiore a quello della griglia.

Questa differenza infatti  comporta una leggera variazione della tensione di griglia che determina una variazione della corrente anodica la quale a sua volta comporta una variazione della caduta di tensione ai capi di R1 (segnale Vua) uguale in ampiezza a quella sulla resistenza R2 (segnale Vuk ) ma in opposizione di fase con essa.

In definitiva i segnali Vua e Vuk sono uguali in ampiezza e sfasati di 180 gradi.

Non si ha amplificazione.

Per garantire il corretto funzionamento del sistema occorre che la batteria di griglia sia tale da garantire alla medesima una corretta polarizzazione .

La polarizzazione di griglia può essere ottenuta in altri modi come illustrato sotto.

 

fig.3a
fig.3a

Prendiamo in esame la fig.3a.

la configurazione rappresentata è del tutto simile a quella di fig.3 ad eccezione del tipo di polarizzazione utilizzato.

In questo caso la polarizzazione è data dalla tensione di placca della valvola che precede che è inferiore di 2,5 V rispetto alla tensione del catodo che è di 80,74V.

Adottando questa configurazione  (collegamento diretto) si risparmia un condensatore.

La non utilizzazione del condensatore è un fatto positivo infatti il condensatore costituisce una reattanza che causa comportamenti differenti a seconda della frequenza ; produce  delle attenuazioni delle frequenze più basse e sfasamenti.

fig.3b
fig.3b

 in fig.3b notiamo che la polarizzazione della griglia è ottenuta in modo ancora differente.

Viene utilizzata una resistenza di 690W ( che fa variare la  Ia da un valore di 3,67 mA ad un valore di 3,63mA) che porta la tensione del catodo a 82,36V.

Grazie alla resistenza di 0,5MW la tensione di griglia diviene pari a 79,86, rispetto al catodo avrà pertanto una tensione negativa di 2,5V.

In questo caso è necessario il condensatore di griglia.

Per il resto questa configurazione è del tutto simile a quella di fig.3a.

a valvole (parafase)

fig.4
fig.4

Il segnale entrante nella griglia del triodo T1 e sfasato di 180 gradi rispetto a quello amplificato entrante nella griglia del triodo finale T3.

una percentuale del segnale amplificato viene prelevato dal punto A e portato alla griglia del diodo T2 che provvede ad amplificarlo e portarlo sfasato di 180 alla griglia del triodo finale T4.

Affinchè i due segnali sfasati di 180 che si trovano nelle griglie delle finali abbiano la medesima ampiezza occorre che il segnale entrante nella griglia di T2 moltiplicato per  il guadagno di T2 sia uguale in ampiezza a Vu1.

Perchè ciò accada occorre che R6 sia uguale a R5/(G-1) dove G rappresenta il guadagno del triodo T2.

Infatti posso scrivere che  i1(R6+R5)=Vu1=Vu2=i2R7=i1R6G da cui R6=R5/(G-1)

Solitamente il valori di R7  ed R5 coincidono e sono pari a circa 300.000 Ω.

invertitori senza valvola invertitrice

fig.5
fig.5

E' un esempio di invertitore d fase con finali non precedute da valvola/e inverticrice/i.

Nel caso di fig.5 il segnale entra nella griglia della prima finale passa nel catodo della seconda con la medesima fase. e non amplificato ;i due catodi sono uniti.

Il segnale passa poi nella griglia della seconda finale invertito di fase .

la griglia della seconda finale è collegata a terra.


fig6
fig6

Quello di fig.6 è un altro  esempio di invertitore d fase con finali non precedute da valvola/e inverticrice/i.

In questo caso l'inversione è dovuta all'uso di una impedenza provista di presa centrale.

Il caso è simile a quello con trasformatore.