Un preamplificatore è un circuito elettronico che, ricevendo in entrata segnali analogici di potenza molto bassa, li riemette in uscita amplificati a sufficienza per poter essere accettati dagli ingressi di altri circuiti o dispositivi elettronici in cascata, come ad esempio stadi di amplificazione finale.[1] Tipicamente, questo è il primo stadio di una catena di amplificazione.[2]
Il preamplificatore, in quanto primo stadio di una catena di amplificazione, ha un ruolo determinante nella resa qualitativa del segnale finale amplificato. Le caratteristiche principali che qualificano un preamplificatore sono:[3]
- Guadagno: livello di amplificazione fornito, espresso in decibel. Deve essere il più costante possibile su tutto l'intervallo di frequenza di lavoro.
- Rapporto segnale/rumore (Signal to Noise Ratio, SNR): livello del segnale reso rispetto al rumore di fondo. In quanto primo stadio della catena, il suo rapporto segnale/rumore, insieme alla sua cifra di rumore, è quello che determina il rapporto SNR complessivo, essendo il contributo degli stadi successivi trascurabile.[4][5]
- Impedenza di ingresso: determina il corretto accoppiamento alla sorgente di ingresso per ridurre al minimo disturbi indesiderati come riflessioni o perdite di segnale. Tipicamente, più è elevata, minore è la corrente necessaria per rilevare il segnale di ingresso.
- Impedenza di uscita: più è bassa, minore è la riduzione della tensione in uscita convogliata allo stadio successivo.
- Linearità: capacità di riprodurre il segnale in ingresso senza distorsioni.
Tipicamente, in un sistema di amplificazione a più stadi, il preamplificatore aumenta il livello della tensione in ingresso, seguendone l'andamento il più fedelmente possibile, senza però amplificare anche la corrente, quindi non è in generale in grado di alimentare direttamente carichi che richiedono potenza. Questa funzione è assolta dagli stadi successivi, che amplificano principalmente la corrente in uscita dal preamplificatore fino a raggiungere il livello sufficiente per pilotare dispositivi di potenza, come ad esempio diffusori acustici.[6]
Si possono distinguere tre tipologie fondamentali di preamplificatori:[7]
- preamplificatori di corrente
- preamplificatori a capacità parassita, caratterizzati da elevatissime impedenze di ingresso (tipicamente attorno ai 5 MΩ)
- preamplificatori di carica (Charge Sensitive Preamplifier)
Da un punto di vista della tecnologia elettronica impiegata, si possono distinguere tra:
I preamplificatori trovano applicazione in molti ambiti, tra cui:
- spettroscopia e microscopia elettronica[8]
- fotorilevatori[9] e fotomoltiplicatori[10]
- trasmissione e ricezione di segnali radiotelevisivi (per esempio, preamplificatori di antenna) e ottici[11]
- registrazione e riproduzione di segnali audio e musicali. Tipicamente, hanno come ingresso diretto i segnali di bassissima potenza provenienti da cellule microfoniche, pick-up o testine fonografiche e sono collegati in uscita, sia come componenti separati che come circuiteria integrata, ad altri dispositivi come amplificatori di potenza, mixer, sistemi di gestione ed elaborazione di effetti elettronici eccetera.[1]
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