lunedì 20 agosto 2012

Il Linsley Hood da 10 watt e il suo stadio di uscita

A questo articolo ne segue un secondo molto più recente, che potete trovare qui, in cui, oltre a una analisi più tecnica del circuito del, 1969, viene proposto anche un progetto aggiornato ai giorni nostri basato sugli stessi principi del Linsley-Hood originale. Buona lettura!

L'oggetto di questo post, nello schema  visibile nell'immagine sottostante, è di fatto il più famoso amplificatore in classe A a stato solido mai proposto all'autocostruzione. Il suo impatto tra gli autocostruttori è stato dal punto di vista pratico perlomeno simile a quello che, in campo valvolare, ha avuto il celebre Williamson, a cui peraltro Linsley Hood si ispirò apertamente per cercare di emularne i risultati timbrici.

Di questo piccolo amplificatore a stato solido la cui fama è sopravvissuta (e sopravviverà prevedibilmente a lungo) al suo autore - scomparso a 78 anni nel marzo del 2004 - non esiste a quanto ne so alcuna analisi dettagliata del suo funzionamento se non a, a negativo, quella indiretta di Douglas Self nel suo articolo "Few compliments for non complements" in cui il suo autore, cercando di evidenziarne le pecche del JLH rispetto al circuito di Lin "classico" (e più in generale rispetto al modello usuale dell' "operazionale di potenza"), dimostra di non aver compreso il dato essenziale: la somiglianza del circuito di Linsley Hood con "gli altri" è a malapena superficiale e di fatto con c'entra con essi un beato nulla, non fosse che per il fatto che esso è un circuito a DUE stadi e non a tre, in cui il VAS-pilota e il buffer di uscita costituiscono un unico stadio, un vero e proprio "supertransistor".

John Linsley Hood propose per la prima questo amplificatore in un articolo apparso su Wireless World dell'aprile del 1969 (con lo schema che ho riportato, tratto proprio da quell'articolo - scaricabile assieme ad altro materiale interessante sugli amplificatori in classe A dall'ottimo sito tcaas (da poco ospitato nel sito di Rod Elliott, dopo che il sito ospite originale ha chiuso i battenti). Esso è una rara e fortunata conbinazione di ottime prestazioni (che diventano eccellenti con i finali moderni), semplicità circuitale e costo ragionevolmente basso che, acconpagnata dal richiamo che la classe A ha esercitato su innumerevoli appassionati di audio, è diventata un "cult" ormai prossimo a festeggiare i quarant'anni - più che ottimamente portati.

Al riguardo si può dire tranquillamente che pochissimi circuiti oltre a questo (e comunque non con lo stesso impatto) sono riusciti davvero a comunicare "visceralmente" l'essere la classe A un "qualcos'altro" rispetto al puro e semplice aumento della corrente di riposo di un finale generico, altrimenti indistinguibile da un qualsiasi altro funzionante nella consueta classe AB. La ragione di ciò risiede paradossalmente, come vedremo tra poco, proprio nel fatto che ia classe A è solo uno degli ingredienti che caratterizzano un funzionamento dello stadio finale abbastanza particolare che, soprendentemente, ho ritrovato anche in tutt'altro tipo di circuito - quello degli IC audio della serie "Ouverture" della National, che costituiscono l'ingrediente base dei cosiddetti "gainclones" - che pur funzionando in classe AB, ne hanno intelligentemente aggirato lo scoglio più pericoloso, quello della distorsione di incrocio del primo tipo (da interdizione, di gran lunga la più nociva perchè in grado di aprire l'anello di controreazione, annullandone l'efficacia durante la transizione da uno all'altro dei transistori di uscita di un finale)

Per comprendere il funzionamento dello stadio di uscita di questo amplificatore utilizzeremo, dell'illustrazione postata all'inizio, la prima figura, che illustra proprio questo stadio ridotto all'essenziale. Vi è da dire che già la didascalia dell'immagine, parlando di push-pull, tradisce come probabilmente neppure il suo autore avesse le idee completamente chiare sul reale meccanismo di lavoro di questo stadio.
A rafforzare tale congettura vi sono almeno due indizi: il primo è che questo amplificatore, pur essendo stato ripreso in mano parecchie volte dal suo autore (l'ultima, rintracciabile sul sito prima citato, dovrebbe essere stata nel 1996), ha conservato comunque nello stadio di uscita sempre la topologia iniziale (sono cambiati solo i transistori di potenza dato che quelli originali sono da tempo usciti di produzione), come se l'autore avesse ben compreso che il busillis "stava lì" ma non potesse precisare meglio che cosa esattamente ci "stava lì".
Il secondo indizio che mi induce ancor più a pensare che l'utilizzo di questo tipo di stadio finale sia in qualche modo un "fortunato accidente" nato da un tentativo andato particolarmente a buon segno, è che il resto della produzione circuitale di finali audio progettati da Linsley Hood, pur interessante e decisamente impegnativa, è nondimeno abbastanza convenzionale.
Del che, beninteso, non si può certo fargliene una colpa; le idee nuove non nascono mica tutti i giorni e in ogni caso, quando un tipo di circuito raggiunge la sua maturità, quella è: basti pensare che gli schemi della gran parte dei finali oggi in cirolazione sono da quasi quarant'anni (cioè dalla metà degli settanta del secolo scorso) sostanzialmente simili per tutti i costruttori. Le uniche eccezioni (o meglio, variazioni) interessanti che ho incrociato finora sono il particolare arrangiamento dello stadio finale dei Bryston e alcune realizzazioni della QSC (amplificatori professionali di alta e altissima potenza).

La chiave di volta per comprendere il funzionamento del suo stadio di uscita sta nel tener presente che i due transistor di uscita sono controllati dal pilota che lo precede in due modi completamente diversi tra loro. Più precisamente, del transistor superiore viene controllata la tensione di uscita sull'emettitore (lasciando al carico piena libertà di assorbire la corrente che gli serve) mentre di quello inferiore viene controllata la corrente, lasciando libera da vincoli la tensione di collettore di quest'ultimo - che è anche la tensione di uscita dell'intero circuito.
Questa differenza fa sì che il presunto funzionamento in push-pull dello stadio di uscita avvenga solo con il circuito di figura 2 rispettato alla lettera (cioè facente uso di soli carichi resistivi) e con i beta dei finali non solo identici ma anche perfettamente lineari. Detto in altro modo, stante l'influenza che hanno le non linearità nel mondo reale, il "push-pull" esiste - peraltro in forma completamente accidentale e non intrinseca al circuito - solo sulla carta.

Da questo punto di vista il funzionamento di questo circuito è completamente differente da quello del "cugino" a simmetria quasi complementare (con o senza diodo di Baxandall), da cui sembra in apparenza discendere, nel quale il funzionamento in push-pull dei due semicircuiti superiore e inferiore dello stadio è invece tale a tutti gli effetti. Questo significa che, mentre nello stadio di uscita quasi complementare è il carico a governare l'entità della corrente di uscita del circuito per entrambi i suoi semistadi, nella variante usata da Linsley Hood ciò è vero soltanto per il semistadio uscente di emettitore, mentre la corrente del semistadio uscente di collettore è definita UNICAMENTE dallo stadio pilota, in modo completamente indipendente dal carico, il quale può condizionarne l'erogazione in corrente secondo le sue necessità SOLTANTO attraverso la rete di controreazione generale.

Stando le cose in questo modo si può affermare fin da ora che: 1) lo stadio di uscita del Linsley Hood è solo apparentemente un push-pull e 2) che dei transistori che lo compongono solo quello uscente di emettitore può essere considerato un "vero" finale; l'altro va considerato più appropriatamente come un servocircuito di polarizzazione che assicura al primo il funzionamento in classe A (o meglio: somigliante alla classe A) Da quanto detto consegue che in realtà lo stadio di uscita di questo amplificatore va considerato più un sofisticato MONOTRANSISTOR che non un "push-pull", fosse pure non convenzionale.

Il funzionamento di questo circuito, solitamente considerato un classe A, ha in comune con questa solo l'alta dissipazione a riposo. In effetti andrebbe considerato un circuito ad alta corrente di riposo di cui la classe A, così come descritta nei libri di testo, è solo una modalità operativa e neppure la migliore: il funzionamento è davvero in classe A solo se il carico di uscita è CONPLETAMENTE resistivo e solo quando lo stadio pilota è arrangiato e polarizzato in modo tale da operare praticamente a corrente costante su gran parte dell'escursione della tensione erogabile sull'uscita poichè, in queste condizioni, il transistor di uscita inferiore si riduce ad essere nulla più che un generatore di corrente (malamente) costante, soluzione esplicitamente utilizzata in quanto tale anche da altri (ad esempio da Nelson Pass in diverse sue proposte DIY).

Il circuito di Linsley Hood ha invece in nuce, proprio grazie alla differente modalità di controllo che il pilota esercita sui due transistor di uscita, la possibilità di erogare potenza con il suo finale effettivo (quello uscente di emettitore) facendolo lavorare, se non proprio a corrente costante, con una escursione in corrente molto inferiore a quella solitamente imposta dal carico, generando per conseguenza una distorsione nettamente più bassa di quanto ci si potrebbe altrimenti aspettare. Ed è quasi sicuro che con il Linsley Hood, sia pure in maniera accidentale, succeda proprio questo.
Questa modalità di funzionamento (secondo me, lo ripeto, non del tutto voluta o prevista) non è priva di controindicazioni, la più consistente delle quali è che occorre tendenzialmente maggiorare di una buona metà le capacità di dissipazione del "vero" transistor di uscita che in effetti, pur essendo un inseguitore di enettitore, tende ad avere gli stessi problemi termici di un generatore di corrente lavorante con le stesse escursioni di tensione collettore-emettitore.

Così com'è, lo stadio di uscita del Linsley Hood, una volta assodato e accettato che NON è un push-pull, tende ad essere, nel complesso delle sue prestazioni, una coperta troppo corta: il funzionamento a corrente costante dello stadio di uscita va a scapito di quello ugualmente a corrente costante del transistor che lo pilota e quindi il dimensionamento dell'intero circuito va deciso in base a un qualche tipo di compromesso più o meno meditato che miri a ottenere - per un dato carico - la minor distorsione complessiva ottenibile: qualsiasi ottimizzazione operata su uno dei due stadi preso separatamente non potrà fare a meno di compromettere l'ottimizzazione dell'altro.
Il parametro chiave che determina la bontà e l'efficacia di tale compromesso è la linearità del beta dei transistori finali ma soprattutto dell'inseguitore di emettitore: è questo che, quanto più è costante rispetto alle variazioni di corrente richieste dal carico, tanto più svincola il circuito dall'esigenza di mantenere costante la corrente di uscita dell'emitter follower, consentendo così una maggiore possibilità al transistor "polarizzatore" di "limitarsi" a funzionare a corrente costante: solo in questo modo è possibile dimensionare il punto di lavoro del pilota per funzionare a corrente quasi costante (con conseguenti distorsioni molto ridotte)

Sotto questa ottica, il Linsley Hood non solo è un circuito fin troppo ridotto ai minimi termini ma, ad aggravare le cose, in esso sono stati quasi sempre usati transistor finali (2N3055) piuttosto inadeguati; in proposito vale la pena di rilevare che la versione del 1996, proprio perché fa uso di uno stadio pilota migliore, se non fosse per l'aumentato tasso di retroazione che ciò comporta, avrebbe prestazioni sensibilmente peggiori. Oltre a ciò va rilevato che, robustezza a parte, i 2N3055, sono transistori meno lineari rispetto a quelli originariamente montati nella versione del 1969 (e che con tutta probabilità all'epoca costavano un mutuo!).

Del Linsley vale la pena di sintetizzare un giudizio che, se deve rimproverare qualcosa, questo qualcosa non è il circuito ma piuttosto l'atteggiamento con cui è stato recepito, soprattutto tra gli "audiofili". Il Linsley Hood è stato (ed è tuttora per molti autocostruttori in ogni parte del pianeta), per gli scopi che si proponeva - realizzare un buon finale domestico che, senza pretendere di essere "chissà cosa", non lo facesse però neppure rimpiangere troppo - un'ottima proposta che, realizzata come si deve, ha dato e può continuare a dare un mare di soddisfazioni.
Ma non è un circuito privo di difetti, così come è tutt'altro che non rivedibile o anche - senza stravolgerne i concetti - non migliorabile. Purché lo si voglia fare e non lo si consideri un "intoccabile" solo perché qualcuno non ha saputo far di meglio che trasformarlo in "leggenda" anzichéfare almeno il tentativo di capirlo per quello che è, con i suoi pro e i suoi contro. Sicuramente non è tra i candidati peggiori da consacrare alla leggenda - ci hanno provato con cose ben più immeritevoli - ma rimane il fatto che la "leggenda" è un ottimo ingrediente per far salotto ma non per capire la realtà di ciò che si ha sottomano: per questo fine serve ben altro impegno.
Il Linsley Hood, opportunamente ripensato, è ancora oggi un'ottima proposta dove si voglia realizzare piccoli stadi di uscita al di sopra di molti se non di tutti i sospetti; tra le sue caratteristiche vi è al riguardo anche quella di poter parzialmente funzionare da PFC (power factor corrector) nei confronti delle reattività del carico, conferendo un certo grado di "immunità" alle bizze di quest'ultimo, aumentando di conseguenza la stabilità di tutto il circuito e diminuendone la dipendenza della distorsione: si pensi, tanto per dirne una, ai benefici che ne potrebbero derivare nel pilotaggio di reti "pesanti" da digerire come quelle deputate alla correzione RIAA (o NAB per i nastri magnetici) o di controllo di toni, tutte situazioni in cui, a parità di altri fattori, il circuito di uscita "alla Linsley Hood" potrebbe conferire alla distorsione una immunità e indipendenza maggiore dalle variazioni di impedenza o di reattività del carico, con gran vantaggio sia per la qualità timbrica sia soprattutto per la sua stabilità in ogni condizione di utilizzo.

E dopo il Linsley Hood?

Il John Linsley Hood, al di là del fascino che ha esercitato nei suoi quarant'anni di vita, sembra non aver avuto né emuli né eredi. Parte dei motivi di questa situazione risiedono nei suoi limiti prima accennati, che non offrono molti spunti per evolverlo in qualcosa di più sostanzioso di quello che è - un buon circuito da autocostruirsi e godersi in proprio che come tale (al pari di tanti altri nati ed evolutisi con gli stessi presupposti realizzativi) esercita poca o nessuna attrattiva sulle aziende che producono elettroniche finite per il mercato. Le rare volte che una di queste aziende "si lascia andare" lo fa comunque realizzando e commercializzando idee tecnicamente affidabili e poco propense a produrre ritorni per guasti, caratteristica questa che purtroppo il circuito di Linsley Hood, a causa del suo stesso funzionamento, non è in grado di garantire - almeno non come finale di potenza: come stadio di uscita relativamente "muscolare" per preamplificatori o anche uscite cuffia di qualità, non soffre invece di handicap particolarmente seri.

Nonostante questo però qualcosa si è mosso ugualmente, soprattutto tra coloro che per un motivo o per l'altro non possono fare a meno di utilizzare stadi di uscita a simmetria quasi complementare - in primis i produttori di amplificatori integrati monolitici che ormai, come i serie "Ouverture" della National (oggi incorporata nella Texas Instruments) hanno raggiunto livelli di potenza di uscita e di altre prestazioni tecniche offerte che, qualitativamente, non hanno proprio nulla da invidiare alla maggior parte delle realizzazioni discrete, la cui evoluzione dopo aver raggiunto il suo culmine, si è arrestata da almeno una trentina di anni.
A tal riguardo, mentre per un lungo periodo iniziale, estesosi fino alla fine degli anni ottanta, l'intento principale di quasi tutti i progettisti di amplificatori integrati era quello di far sì che lo stadio d'uscita quasi complementare si comportasse come se fosse un "vero" complementare, con tutti i problemi connessi a questa impostazione di lavoro, a partire dagli anni '90 qualcuno cominciò a cambiare ottica, mirando a tirare fuori dal quasi complementare monolitico (che ha tutt'altre costrizioni rispetto a quello realizzato a discreti o con tecniche ibride, come fece la Sanyo con una intera linea di "Power Packs", le cui prestazioni tecniche erano e sono tuttora ottime, checché ne pensino molti audiofili) il meglio di sé senza "costringerlo" ad essere qualcosa di diverso da quello che è.

In figura soprastante è rappresentato lo schema di massima degli LM3875 (identici agli LM3886, salvo per l'assenza del circuito di "muting") è stato evidenziato su fondo grigio lo stadio finale e, all'interno di questo, su un fondo più scuro, lo stadio driver, il cui arrangiamento è in sostanza il vero "cuore" circuitale che definisce - e distingue - le prestazioni di questi monolitici rispetto a quelli delle generazioni precedenti.
In questo circuito il nocciolo dell'innovazione consite in due particolari: 1) la trasposizione del diodo di Baxandall dal circuito di uscita a quello di ingresso dello stadio finale; 2) il suo far parte dell'anello di retroazione locale che si chiude sulll'emettitore del VAS che, oltre a rendere effettiva l'azione di tale diodo sul comportamento dello stadio di uscita, impedisce almeno al driver di quest'ultimo di interdirsi in qualunque situazione di lavoro regolare, impedendo così all'intero stadio finale qualsiasi possibilità di "aprire" il percorso del segnale e di conseguenza disattivare la retroazione generale.

Nei limiti in cui il VAS controlla direttamente la corrente del driver dello stadio finale, il circuito dello stadio di uscita degli "Ouverture" National funzionano esattamente nello stesso modo in cui funziona il finale del John Linsley Hood, soprattutto ai bassi e bassissimi livelli. Non solo ma grazie allo stesso meccanismo, il driver dello stadio uscente di collettore di fatto NON SI INTERDICE MAI, se non in situazioni in cui lo stadio di uscita a inseguitore di emettitore è ormai saturo. In tutte le altre circostanze, il driver funziona in una modalità analoga ai cosiddetti stadi di uscita "non-switching" usati da alcuni progettisti, in cui impedendo ai transistor finali (specie bipolari) di interdirsi, viene loro efficacemente impedito di degradare le proprie prestazioni ad alta frequenza, con gran vantaggio non solo per la banda passante ma anche per un funzionamento "protetto" della controreazione, il cui anello resta integro in ogni circostanza di lavoro del circuito.
Nello stadio d'uscita degli IC National che stiamo considerando, lo stadio di uscita può interdirsi completamente (cioè compresi i transistori pilota) SOLTANTO se si interdice anche il VAS; altrimenti, per il modo in cui è connesso il diodo di Baxandall, il pilota del darlington inferiore sarà costretto a rimanere in conduzione dalla controreazione locale imposta dalla sua resistenza di emettitore da 200 Ohm, la quale arrangerà la corrente di emettitore del pilota in modo da avere su di essa la stessa tensione che si ha sulla resistenza di emettitore del VAS.

Infine una piccola nota sullo stadio di uscita di questi monolitici: il transistor di uscita del darlington inferiore potendo, a differenza del suo pilota, interdirsi senza impedimenti viene a costituire per il pilota stesso un vero e proprio "current dumper", un indizio del fatto che il progetto di questi integrati di potenza è stato curato da qualcuno come minimo "informato dei fatti" di quanto avvenuto nel campo dell'elettronica audio negli ultimi quarant'anni e quindi consapevole di alcuni aspetti di cui si è parlato solo tra gli appassionati di amplificatori audio a cui in genere gli ingegneri elettronici hanno prestato poca o nessuna attenzione.

Lo stadio di uscita quasi complementare

Ultimo argomento di questo articolo è il cosiddetto finale "quasi complementare" da cui il Linsley Hood è comunque derivato e che storicamente lo precede di almeno una dozzina di anni. Su questo circuito, vista la tendenza al "vilipendio" nei suoi confronti nonostante l'onorato servizio che ha prestato ai progettisti per almeno tre lustri e oltre, vale la pena di spendere qualche parola in sua difesa.
Fin da quando è nato, lo stadio di uscita quasi-complementare è sempre stato visto come un ripiego più o meno imposto dalle circostanze rispetto allo stadio di uscita "genuinamente" complementare che, dalla fine degli anni settanta, è divenuto praticamente l'unico utilizzato in quasi tutti gli amplificatori audio posti sul mercato - con la sola eccezione di quelli che utilizzano finali monolitici o ibridi come i cosiddetti "power pack" a film spesso o anche di alcuni costruttori "esoterici" di finali in classe A che hanno continuato a utilizzare questo tipo di stadi di uscita.

In realtà, a dispetto delle apparenze, se è proprio la complementarità che si cerca, essa è molto più semplice ricavarla da uno stadio di uscita quasi complementare che non trovarsela già "pronta e servita" da una qualsiasi delle coppie di finali "cosiddette" complementari oggi presenti sul mercato. Di fatto queste ultime sono (ma non sempre) superiori al quasi complementare in un unico parametro importante e cioè la banda passante a piena potenza; tuttavia anche quest'ultima obiezione (importante trent'anni fa) ha fatto il suo tempo e oggi, con i transistor attualmente proposti sul mercato, le differenze sarebbero puramente strumentali e accademiche: dal punto di vista pratico non vi sarebbe alcuna seria prevalenza di prestazioni di una topologia sull'altra - soprattutto con l'uso nello stadio di uscita quasi complementare del coidetto "diodo di Baxandall", un comune diodo polarizzato direttamente e collegato in serie all'emettitore del driver della sezione uscente di collettore che, introducendo una controreazione locale non lineare su di esso, ne equalizza al passaggio per lo zero l'andamento della trasconduttanza, dimezzandola e parificandola a quello della sezione uscente come darlington inseguitore di tensione, rendendo così l'intero stadio finale simmetrico nel passaggio per lo zero e pienamente confrontabile a quello di uno stadio nativamente a simmetria complementare.

Un aspetto particolarmente sottaciuto del confronto stadi complementari/quasi-complementari lo si ha nel fatto che mentre è SEMPRE possibile selezionare dispositivi perfettamente identici tra componenti della STESSA polarità, lo stesso non è ugualmente fattibile tra componenti di polarità diversa, SOPRATTUTTO SE SI TRATTA DI DISPOSITIVI DI POTENZA. Questo perché i dispositivi di potenza, essendo per ragioni economico-costruttive, già al limite delle proprie possiblità fisiche, risentono profondamente della diversa mobilità dei portatori di carica nelle regioni "P" (lacune) rispetto a quella dei portatori nelle regioni "N" (elettroni), con questi ultimi aventi una mobilità doppia rispetto alle prime. Una differenza che, per essere resa ininfluente, imporrebbe di usare transistori di potenza per radiofrequenza (delicati e costosissimi) anche nei normali circuiti di BF senza peraltro migliorare veramente nulla ma anzi peggiorando le loro stabilità e affidabilità.
Con uno stadio quasi complementare ben dimensionato è invece possibile ottenere, a tutte le frequenze e potenze di nostro interesse, una complementarità praticamente perfetta senza spendere nulla più del necessario a effettuare una selezione ragionevole dei dispositvi attivi. Il "trucco" risiede, oltre che nella selezione stessa - che tra dispositivi della stessa polarità può essere rigorosa a piacere - nel fatto che è molto più pratico ed economico produrre e selezionare coppie complementari tra transistori di BASSA POTENZA che non tra transistori di potenza veri e propri: a parità di costi di produzione, una coppia di driver complementari è meno soggetta a subire costrizioni fisiche rispetto a una coppia di finali veri e propri i quali, se si vuole contenerne i costi di produzione a un livello accettabile, non possono essere esentati dal lavorare in prossimità dei loro limiti fisici rendendo la loro asserita "complementarietà" una pura petizione di principio.
Per valutare quanto questi siano pesanti, basti considerare come il classico 2N3055, considerato un transistor da 10 Ampere di collettore, degrada le sue prestazioni già a partire da 0.5 - 1 Ampere di Ic, al punto che la massima corrente a cui può essere ritenuto ancora ragionevolmente lineare non supera i 2-3 Ampere effettivi; per avere transistori "capienti" a sufficienza da garantire una buona linearità sull'intera gamma di correnti utilizzate negli amplificatori audio domestici - cioè da 1 a 10 Ampere - bisogna optare per "bestie" come i TIP35-TIP36 da 25 Ampere nominali al collettore. A questa regola non fanno grandi sconti neppure i "superbipolari" di produzione giapponese tipo 3281 e 1302 che, mentre garantiscono una eccellente linearità al di sotto dei 7-8 Ampere di collettore, rimangono pur sempre, per parte loro, dei transistori da oltre 15 Ampere continui, capacità di cui, per non comprometterne la linearità, viene a stento sfruttata solo la metà

I transistori di media potenza usati come driver, chiamati solitamente a lavorare a non più di 200-300 mA di collettore, soffrono di problemi di "intasamento" di corrente proporzionalmente minori e riescono al contempo a garantire, a prezzi contenuti, prestazioni migliori sia in termini di guadagno, che di linearità e di tenuta in frequenza: i classici BD137-BD138 garantiscono guadagni in corrente superiori a 100 e costanti da 1 a 200 mA di Ic circa, con frequenze di transizione sempre superiori ai 50-60 MHz e in più con ottima e reale complementarietà tra le due polarità.
Un circuito che consentisse di coniugare l'ottima complementarietà a basso costo di questi dispositivi con l'ottimo accoppiamento ottenibile a costi contenuti da transistori di potenza della stessa polarità offrirebbe come "premio" un circuito con prestazioni in banda audio di fatto indistinguibili da quelli di un simmetria complementare curato e impiegante dispositivi accoppiati e selezionati, a una frazione del prezzo di quest'ultimo. Questo circuito esiste ed è proprio il simmetria quasi complementare, il quale si può considerare "passato di moda" più per ragioni commerciali che non di reale sostanza tecnica.


Se le differenze effettive tra stadi quasi-complementari e complementari "generici" non sono, in pratica, così eclatanti da giustificare l'atteggiamento di sufficienza con cui molti preferiscono i secondi ai primi, lo sono invece quelle esistenti tra entrambi gli stadi di uscita prima citati e uno stadio di uscita VERAMENTE complementare. Uno di questi è quello che in molti suoi prodotti ha utilizzato la Bryston (si veda la terza immagine dell'illustrazione soprastante - i valori dei conponenti sono solo indicativi).
La caratteristica saliente dello stadio di uscita dei Bryston è quello di utilizzare, in ciascun ramo dello stadio di uscita, transistori finali di ENTRAMBE le polarità, pilotate da un unico driver il quale viene sfruttato in entrambe le sue uscite disponibili, quella di collettore e di emettitore. Il circuito che ne risulta è ALLO STESSO TEMPO sia un doppio inseguitore di tensione, sia una doppietta Sziklay a guadagno unitario. Questa configurazione, che ha in sè quel tocco di genialità che solo le uova di Colombo posseggono, sposta la radice della complementarietà del circuito dai suoi componenti alla sua struttura che, in quanto tale la garantisce PER COSTRUZIONE. I finali necessitano ora di essere selezionati e accoppiati solo tra appartenenti alla stessa polarità, mentre l'accoppiamento tra coppie fisicamente complementari è concentrato sui driver, cioè proprio sui dispostivi dove è più semplice ottenerlo.
Lo sforzo è ripagato qualitativamente almeno su altri due aspetti, oltre a quello della complementarietà fine a sè stessa: 1) la distorsione dell'intero stadio è dimezzata rispetto a qualsiasi altra configurazione che faccia uso degli stessi componenti sottoposti alle stesse selezioni; 2) lo stadio di uscita è completamente simmetrico anche nelle sue prestazioni ad alta frequenza - soprattutto la sua banda passante e le sue distorsioni armonica e di intermodulazione.

Infine lo stadio di uscita dei Bryston offre la notevole possibilità di rendere "perfettamente complementari" anche componenti notoriamente tutt'altro che tali, come i MOSFET di potenza che, preavalentemente costruiti per servire quasi sempre da finali di circuiti switching (alimentatori e amplificatori), non solo sono accompagnati da tipi complementari sono in una sparutissima minoranza di casi, ma spesso e volentieri sono "complementari" quanto lo sono una mela e una pera (*)

Piercarlo Boletti

(*) Dal tempo della stesura di questo articolo, a seguito di una discussione chiarificatrice con l'utente "Pergo" del forum di CHF (di cui conosco il solo nome di battesimo, Federico), il mio entusiasmo per lo stadio di uscita "Bryston" si è decisamente raffreddato dopo aver verificato che, già a livello di simulazioni, è estremamente difficile garantire tra i due transistori complementari dello stesso ramo una ripartizione egualitaria delle correnti di lavoro - condizione questa assolutamente indispensabile ad assicurare una complementarità effettiva dei due rami positivo e negativo dello stadio di uscita: in assenza di essa le prestazioni possono essere addirittura peggiori di quelle di un semplice stadio di uscita a simmetria complementare che, oltretutto, è di gran lunga meno problematico da stabilizzare termicamente.
Detto in altro modo il quasi complementare rimane ancora oggi, ad onta del nome, l'unico stadio di uscita in grado di comportarsi genuinamente come un "vero complementare". Se poi questo costituisca in sé una virtù di particolare pregio è tutto da vedere visto che purtroppo lo scotto da pagare nell'uso di uno stadio d'uscita quasi complementare "classico" è una zona di incrocio tra i due rami assai più aspra e spigolosa di quella propria ad un normale stadio di uscita complementare. In altre parole, su questo aspetto la ciambella perfetta con il buco perfetto non l'ha ancora ottenuta nessuno e appare al momento piuttosto improbabile che possa mai essere ottenuta da qualcuno.

(aggiornato e corretto a sabato 25 gennaio 2014)

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