12 - Amplificatori, Oscillatori e Porte Logiche

📘 Lezione 12 - Amplificatori, Oscillatori e Porte Logiche

📌 Panoramica

Materia: Radiotecnica — Amplificatori, Oscillatori e Porte Logiche
Tempo di studio stimato: 2 ore
Prerequisiti: Semiconduttori, transistor, valvole (Lezioni precedenti).
Obiettivi di apprendimento:
- Comprendere la differenza tra amplificatori Audio e RF.
- Conoscere i concetti di amplificazione di tensione, potenza e rendimento.
- Distinguere le classi di funzionamento degli amplificatori (A, B, C, AB).
- Capire il funzionamento degli oscillatori (LC, VFO, Quarzo, PLL).
- Conoscere la differenza tra segnali analogici e digitali.
- Familiarizzare con le porte logiche di base (NOT, AND, OR, NAND).

📖 Contenuti della Lezione

1. Amplificatori (Audio e RF)

Un amplificatore ha lo scopo di aumentare l’ampiezza (in tensione o in potenza) di un segnale in ingresso. Nel mondo della radiotecnica, si dividono principalmente in due categorie:

Amplificatori Audio (AF): Amplificano i segnali a frequenza audio. Non vi sono di norma circuiti risonanti e hanno sempre elementi attivi (transistor, FET, ecc.).
Amplificatori a Radiofrequenza (RF): Amplificano i segnali a radiofrequenza. Vi sono spesso circuiti risonanti, che rendono il circuito selettivo, permettendo di amplificare solo la banda di frequenza desiderata.

Guadagno e Rendimento

L’amplificazione in potenza è il rapporto fra potenza in uscita e potenza in ingresso.
L’amplificazione in tensione è il rapporto fra tensione in uscita e tensione in ingresso.
Il fattore di amplificazione è spesso chiamato guadagno e si esprime di norma in decibel (dB).
Il rendimento ($\eta$) è il rapporto, espresso in percentuale, fra la potenza in uscita e la potenza assorbita dall’alimentazione: $\eta = P_{OUT} / P_{ALIM}$.

2. Classi di Amplificazione

Gli amplificatori sono classificati in base al punto di lavoro e alla porzione di segnale in ingresso per cui il dispositivo conduce corrente. Le principali classi sono: A, B, C e AB.

Classe A Nella classe A, la corrente scorre per tutto il ciclo del segnale in ingresso (360° elettrici).

L’amplificazione è molto lineare (il segnale in uscita è identico a quello in ingresso).
Il rendimento è molto basso (max 20-25%).
Il punto di lavoro è situato al centro della zona lineare.

Classe B e Push-Pull Nella classe B, la corrente scorre per metà del ciclo del segnale in ingresso (180° elettrici).

L’amplificazione è distorta se usata con un solo dispositivo.
Il rendimento è più alto della classe A (intorno al 60%).
Il punto di lavoro è vicino al punto di interdizione.

Per ridurre la distorsione, la classe B è quasi sempre utilizzata in configurazione Push-Pull:

È composto da due dispositivi attivi. Ogni dispositivo lavora in classe B ed amplifica metà ciclo del segnale (push = spingi, pull = tira).
La fedeltà di riproduzione è buona con un alto rendimento.

Classe C La corrente scorre per meno di 180° del ciclo del segnale in ingresso.

L’amplificazione è molto distorta, ma il circuito risonante di uscita (LC) ricostruisce la sinusoide completa (effetto volano).
Il rendimento è molto elevato (70% ed oltre).
È adatta per segnali che non richiedono linearità di ampiezza (es. CW, FM).
Il punto di lavoro è ben oltre il punto di interdizione.

Classe AB Una via di mezzo fra A e B, in cui la corrente scorre per un angolo di poco superiore a 180°. L’amplificazione è abbastanza lineare, e il rendimento si attesta al 60-65%.

3. Oscillatori

Un oscillatore è un circuito che genera un segnale a radiofrequenza o a bassa frequenza. Funziona riportando una parte del segnale di uscita all’ingresso (retroazione positiva). Se nel percorso di retroazione è presente un circuito LC o un quarzo, l’oscillatore funzionerà a quella specifica frequenza di risonanza.

VFO (Variable Frequency Oscillator): Rendendo variabile il condensatore di un circuito LC, l’oscillatore può variare la sua frequenza. Sono però poco stabili e tendono a subire derive termiche.
Oscillatori al quarzo: Sostituendo il circuito LC con un cristallo di quarzo, la stabilità aumenta enormemente. Si possono generare anche frequenze superiori usando le “armoniche” (tecnica Overtone).
PLL (Phase Locked Loop): Serve a generare un segnale di frequenza variabile (come un VFO), ma con l’altissima stabilità di un quarzo. Usa un oscillatore controllato in tensione (VCO) agganciato in fase a un oscillatore di riferimento a quarzo.

4. Porte Logiche e Segnali Digitali

Analogico vs Digitale

I segnali analogici variano la loro ampiezza con continuità tra un valore minimo e uno massimo (es. l’audio).
I segnali digitali possono assumere solo stati definiti (tipicamente due stati: alto “1” e basso “0”).

Nei circuiti TTL, il livello “0” corrisponde a circa 0.5V e il livello “1” a circa 4.5V. I circuiti logici sono impiegati ovunque nelle radio moderne, ad esempio nei display digitali della sintonia o nei microprocessori di gestione.

Porte Logiche Sono i “mattoncini” fondamentali dell’elettronica digitale. In base a segnali logici in ingresso, forniscono un’uscita secondo una “Tavola della verità”.

NOT: Inverte il segnale in ingresso. (0 -> 1; 1 -> 0).
OR: Produce un livello logico ‘1’ in uscita se almeno uno degli ingressi è ‘1’.
AND: Produce un livello logico ‘1’ in uscita solo se tutti gli ingressi sono a ‘1’.
NAND: L’inverso della porta AND. Produce un livello logico ‘0’ in uscita solo se tutti gli ingressi sono a ‘1’.

❓ Domande di Comprensione

Qual è la differenza principale tra un amplificatore operante in classe A e uno in classe C in termini di linearità e rendimento?
Perché è utile utilizzare la configurazione push-pull in un amplificatore in classe B?
In cosa differisce un VFO da un oscillatore al quarzo, e qual è il vantaggio di utilizzare un sistema PLL?
Qual è l’uscita logica di una porta OR se entrambi i suoi ingressi sono a 0? E se uno degli ingressi è a 1?
Spiega la differenza fondamentale tra segnali analogici e digitali in un ricetrasmettitore.

📚 Glossario

Amplificatore Audio (AF) — Amplificatore per le frequenze udibili dall’orecchio umano.
Amplificatore RF — Amplificatore per radiofrequenze, spesso dotato di filtri e circuiti LC per la selettività.
Classe A — Classe di amplificazione ad alta linearità ma basso rendimento.
Classe B — Classe di amplificazione dove il segnale conduce solo per metà ciclo. Spesso usata in push-pull.
Classe C — Classe di amplificazione non lineare, adatta a segnali FM/CW, con rendimento altissimo.
Guadagno — Il fattore moltiplicativo di un amplificatore, espresso tipicamente in decibel (dB).
Oscillatore — Circuito che genera un segnale RF o AF tramite retroazione positiva.
PLL (Phase Locked Loop) — Sistema che permette di generare frequenze variabili stabilizzate tramite un oscillatore al quarzo.
Porta AND — Porta logica in cui l’uscita è 1 solo se tutti gli ingressi sono 1.
Porta OR — Porta logica in cui l’uscita è 1 se almeno un ingresso è 1.
Porta NOT — Invertitore logico.
Push-pull — Configurazione a due dispositivi attivi che amplificano ciascuno una mezza sinusoide (classe B).
Rendimento — Rapporto percentuale tra la potenza erogata al carico e quella assorbita dall’alimentazione.
VFO (Variable Frequency Oscillator) — Oscillatore a frequenza variabile.

👥 Partecipanti

👨‍🏫 Relatore principale: Paolo (Radiotecnica — Amplificatori, Oscillatori, Porte Logiche)
👨‍🏫 Relatore: Silvio IZ5DIY (Correzioni e coordinamento)
👨‍🏫 Interventi: Fabrizio (Coordinamento)

📅 Informazioni Lezione

Campo	Valore
Numero lezione	12
Data	3 Giugno 2026
Durata	~2 ore
Numero argomenti	4 (Amplificatori, Classi di amplificazione, Oscillatori, Porte Logiche)
Parole chiave	Amplificatore, classe A, classe B, classe C, push-pull, rendimento, oscillatore, VFO, PLL, quarzo, analogico, digitale, porta AND, porta OR, porta NOT