Amplificatore audio per chitarra fai da te – prima parte

Cosa fare per costruire un amplificatore audio per chitarra con il fai da te ?

Per ogni cosa che vuoi costruire puoi affidarti al caso o creare un progetto. Non devi  necessariamente essere un ingegnere della Nasa per creare un progetto.

Un progetto non è altro che una lista di cose da fare per arrivare a costruire qualsiasi cosa: nel nostro caso un amplificatore audio per chitarra. E’ utile per suddividere le varie fasi, soprattutto quando quello che vuoi fare ti richiederà del tempo.

Ti aiuta a focalizzarti, e dare delle risposte, per ogni dettaglio del progetto. Beh! spero di averti convinto a seguire il tedioso lavoro di creare un progetto per costruire il tuo ampli per chitarra insieme a me.

Da dove partire?

la potenza musicale

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E’ la domanda che mi sono posto per arrivare a progettare e costruire il mio ampli per chitarra. Devi rispondere alla domanda: quanta potenza musicale mi serve ?

La risposta cambia a seconda del genere musicale e dalla tua chitarra. Se intendi amplificare una chitarra acustica in sala prove è diverso che in un concerto con migliaia di persone.

Se vuoi amplificare una chitarra elettrica heavy metal allora avrai bisogno di tanta potenza, ma soprattutto di orecchie intercambiabili 🙂

Diciamo che il mio ampli deve andar bene per suonare in casa, in sala prove e anche in piccoli concerti. Direi che una potenza dai 15 ai 50 Watt è più che sufficiente.

Hai provato a sentire una chitarra distorta con un Marshall da 100 Watt ? Io si e ti assicuro che non riesci ad usarlo a tutto volume neanche in una sala prove ben insonorizzata. Poi non fare il solito chitarrista ? Abbassa il volume, non ci sei solo tu nella band !!!

I Watt questi sconosciuti !

La legge di Ohm e di Joule

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La legge di Ohm e di Joule ci dicono che la potenza musicale RMS (P) è calcolabile conoscendo la impedenza dell’altoparlante (R) e la tensione di uscita dell’amplificatore audio (V).

La formula è la seguente: P = V * V / R

e il suo inverso è: V = √ ( P * R )

Creo una tabella con la potenza desiderata, l’impedenza della cassa acustica collegata all’amplificatore e stabiliamo così, a grandi linee, la tensione dell’alimentatore collegato all’amplificatore:

Potenza P          Impedenza R          Tensione V

15 Watt               8 Ω                             12 Volt RMS

50 Watt              8 Ω                             20 Volt RMS

15 Watt               4 Ω                             8 Volt RMS

50 Watt              4 Ω                             14 Volt RMS

Questa tabella è teorica e non tiene conto dei rendimenti dell’amplificatore audio utilizzato.

Gli amplificatori Marshall hanno taglie di potenza di 5W, 15W, 50W e 100W. Questo ci dice che con i nostri ragionamenti non siamo tanto distanti dalle scelte dei grandi del settore.

Il circuito elettrico di un

amplificatore audio per chitarra

I circuiti elettrici degli amplificatori audio si dividono in almeno tre categorie:

  • amplificatori in classe A
  • amplificatori in classe AB
  • amplificatori in classe D

Amplificatore audio classe A

L’amplificatore in classe A è stato utilizzato agli albori degli amplificatori audio. Ha un basso rendimento, ma un ottima musicalità. I dispositivi di potenza scaldano (intendo i transistor/mosfet) in modo considerevole all’aumentare della potenza dell’amplificatore.

Necessita di alimentatori potenti e schede elettroniche grandi per contenere tutti i dispositivi di potenza e dissipatori, all’aumentare della potenza musicale. E’ facile da realizzare, almeno per piccole potenze.

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amplificatore audio classe A

Amplificatore audio classe AB

E’ un amplificatore audio inventato per migliorare il rendimento elettrico dell’amplificatore in classe A. E’ composto da due dispositivi amplificatori che lavorano alternativamente per amplificare l’onda positiva e negativa dell’onda sonora.

Vengono utilizzati con una retroazione negativa (feedback) che stabilizza e migliora il suo funzionamento. Ha un difetto: amplificando le due semionde con due dispositivi differenti crea una distorsione di inter-modulazione. In pratica non riesce ad amplificare la porzione di segnale audio “vicino” alla tensione 0 Volt.

Sono stati creati circuiti integrati (chip integrati a stato solido-solid state) che hanno al loro interno tutti i componenti per realizzare un amplificatore audio. Costano meno degli amplificatori in classe A. La loro resa sonora è “discutibile”.

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Amplificatore audio classe AB

Amplificatore audio classe D

E’ un amplificatore non in senso stretto in quanto utilizza una tecnica di conversione di segnale analogico che diventa una modulazione PWM. In pratica questo amplificatore spegne e accende il dispositivo di potenza in proporzione alla tensione del segnale audio presente al suo ingresso.

Se privo di retroazione negativa (feedback) è un amplificatore che può dare molta soddisfazione sia a livello di musicalità (in gergo “come suona”) che di rendimento elettrico. Questo si traduce in amplificatori dal costo contenuto, che “riscaldano poco”, “suonano bene” e sono poco ingombranti.

Ci sono chip integrati dotati di tutta la complessa circuitazione necessaria per realizzarli. Attualmente sono gli amplificatori più utilizzati anche in ambito professionale per amplificare i concerti e i grandi eventi.

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Amplificatore audio classe D

Amplificatore valvolare

Le valvole termoioniche sono state utilizzate agli albori dell’elettronica al posto di transistor e diodi. I primi computer complessi sono stati realizzati con migliaia di questi dispositivi. Tutt’oggi vengono apprezzate per il suono “caldo” che viene conferito alla musica amplificata con questi dispositivi di potenza.

Non sono di facilissima reperibilità e sono più costose di un normale transistor o mosfet. Si dice che producono un suono vintage. In effetti in molti amplificatori di marca o Hi-End vengono tuttora utilizzate con soddisfazione dai musicisti di tutto il mondo.

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Ampli valvolare

 

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Schema elettrico ampli valvolare Marshall

 

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Schema elettrico ampli valvolare da 18 Watt

Le valvole termoioniche sono alimentate con una tensione che arriva anche a 300 Volt continui, per cui se non vuoi prenderti la scossa elettrica guarda bene dove metti le mani 🙂

Amplificatore Solid State

E’ un amplificatore che utilizza un chip integrato. Normalmente viene prodotto con dispositivi quali i transistor. Questi amplificatori utilizzando principalmente la configurazione in classe AB con retroazione.

Possono avere differenti taglie di potenza a partire da 1 Watt fino ad arrivare a qualche centinaio di Watt.

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Ampli Solid State da 68W@4 Ohm con LM3886

 

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schema elettrico amplificatore soldi state

Amplificatore a Mosfet

E’ realizzato con i dispositivi Mosfet. Gli estimatori lo ritengono un amplificatore simile, musicalmente, agli amplificatori valvolari.

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Schema elettrico amplificatore a mosfet

 


la cassa acustica

come aumentare potenza e musicalità

Un ampli per chitarra è composto da un alimentatore, un amplificatore ed un contenitore, comunemente detto cassa.

Abbiamo già visto come la classe del circuito di amplificazione è importante per costruire un ottimo amplificatore audio.

Le casse acustiche sono il dispositivo che trasforma la tensione elettrica in potenza sonora (onde acustiche). Fondamentalmente è costruita con un magnete ed una bobina induttiva “appiccicata” al cono (in inglese “cone”), una semisfera costruita con carta pressata (le casse di ultima generazione utilizzano fogli misti con alluminio per aumentare la resa acustica-potenza senza appesantire il cono).

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Cassa acustica – principio di funzionamento

Nel settore dell’ascolto audio, cioè noi che ci mettiamo comodi su un divano ad ascoltarci la nostra musica preferita, è importante come “suona” la cassa.

E’ per questo motivo che si utilizzano legni particolari per le loro qualità di risuonare con le onde acustiche e di conseguenza aumentarne la potenza o la musicalità. E’ lo stesso principio che si utilizza negli strumenti a corda, a parte certe chitarre elettriche amplificate.

Negli amplificatori per chitarra elettrica si usano casse che non hanno particolari doti acustiche. Sono casse aperte in modo tale da non creare particolari risonanze acustiche.

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Cassa acustica aperta

L’amplificatore per chitarra in alto ha una sola cassa acustica da 12″ (circa 30 centimetri di diametro) Celestion, una delle più apprezzate marche di casse audio.

L’impedenza di questa cassa acustica è di 16 Ohm per 40 Watt di potenza. E’ dotato di un amplificatore valvolare.


 

Finisce qui la prima parte del progetto “Amplificatore audio per chitarra fai da te”. Se ti è stato utile e ti è piaciuto  “stay tuned” e ci vediamo al prossimo post.

Autore dell'articolo: Lucio Sciamanna

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