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Titolo: DAC di potenza

 Francesco Donnarumma
Ciao Francesco,
i ritardi sono dovuti al periodo "ferie" seguito dal periodo
"superlavoroaccumulatomentreeroinferie" !
Poi, a dirla tutta, c'e' anche un problema di ordine pratico: per
spiegare "urbi et orbi" come funziona un DAC di potenza, ci vorrebbe un
corso di qualche settimana; non credo che un newsgroup sia il posto
adatto (mi linciano).
Posso darti qualche "dritta", per inquadrare meglio il problema.
Dunque: premesso che di DAC genericamente parlando ve ne sono di piu' di
un tipo, a giro, proviamo a considerare quello piu' semplice e
conosciuto: quello ovvero dove una opportuna rete di resistenze viene
"manipolata" dal segnale digitale, opportunamente elaborato; a questa
rete di resistenze (la puoi immaginare come un potenziometro del volume
che lavora a scatti, come con un commutatore) e' collegata una tensione
fissa, stabile e precisa, e a basso rumore, detta "tensione di
riferimento".
Bene, se la tensione e' (ad esempio) di 5v, in uscita dal DAC potremo
avere tutti i valori compresi tra zero e cinque volt, con spaziature
minime dipendenti dal numero di bit usati (nel caso di 16 bit, circa
65000 intervalli di tensione).
Ovviamente, nel caso di DAC audio, l'uscita non variera' tra 0 e 5v, ma
tra (esempio) -1 e +1 volt.
Adesso un punto importante: Quanta corrente deve erogare questo DAC ?
Poca, visto che le impedenze in gioco sono relativamente alte: se si
immagina i canonici 47 kOhm, viene fuori che alla peggio con qualche
diecina di uA (microampere!) ce la caviamo.
E adesso il colpo di scena: e se immaginassimo di "truccare" questo DAC,
per avere in uscita tensioni ben piu' superiori ?
Ad esempio: da -50 a +50 volt ?
Si puo' fare, ma bisogna tenere conto che, a parita' di carico (47kOhm),
la corrente sara' 50 volte superiore.
Il pugno nello stomaco e' quando contemporaneamente vogliamo pilotare
non piu' l'ingresso di un pre, ma direttamente un altoparlante da 8 Ohm.
Ne viene fuori che la corrente (di picco, in questo caso), deve arrivare
a 6.25 A !!!
No, dico, ti rendi conto di quanto grosse dovrebbero essere le
resistenze del partitore "virtuale", quello che divide la tensione di
riferimento per avere la tensione di uscita ?
E di quanto calore svilupperemmo, perdendo quindi in efficienza del
sistema ?
Ovviamente, nella pratica, si usano altri tipi di DAC ed altre
tecnologie; ma il discorso nella sostanza e' questo: un DAC di potenza
e' (per l'appunto) un DAC in grado di fornire all'uscita alte tensioni
su bassi carichi, e di conseguenza anche alte correnti.
Niente di tutto questo avviene nei cosiddetti "amplificatori in classe
D", dove il segnale in ingresso e' gia' analogico, e viene usato per
decidere il punto di scatto di un commutatore veloce, in modo da
"modulare" in PWM (leggasi: variando il periodo acceso/spento) di
un'onda quadra a frequenza supersonica.
In questi amplificatori il rendimento e' molto alto, ma le distorsioni
sono in aguato: basta una piccola non linearita' nella rampa (chi e' del
settore mi capira') e quello che viene fuori non e' piu' la replica di
quello che si mette dentro.
Basta, fermiamoci, se mi prende male fondo la tastiera.
Saluti
Federico Paoletti

quello che si mette dentro.
Problemi:
i) la dinamica del segnale genera impulsi sulla PWM troppo stretti, il
driver del ponte (che genera segnale con tempi di discesa-salita finiti) non
ce la fa a stragli dietro.
ii) Il ponte ha dei tempi morti, cioe' genera un'uscita con rapporto
acceso/spento diverso dall'originale -> distorsione non-lineare.
iii) Il ponte genera un'onda quadra con tempi di salita, discesa finiti ->
distorsione non-lineare
iv) Il ponte connette il carico alternativamente tra 0 e VDD e VDD e zero ->
il rumore d'alimentazione va dritto dritto sul carico.
v) sconnetti il source di un MOSFET a 350kHz e Id=5A e guarda la tensione di
sorce a che valori arriva .....
etc. etc. etc. (chi ha familiarita' con gli alimentatori switching puoi
capire cosa vuol dire utilizzare un attrezzo del genere - il ponte - per
amplificare un segnale audio).
saluti
sim


Basta, fermiamoci, se mi prende male fondo la tastiera.
Grazie!
Ciao.
Francesco...@PROselin.com