Marshall 5010 - Presence

Torno dopo più di un mesetto su questo schema per descrivere la rete di "presence", posta immediatamente a valle del circuito di controllo toni già analizzato. A differenza di quanto accade con quest'ultimo, la funzione presence ha nome sufficientemente arcano da evitare che se ne possa capire la funzione a prima vista. Dai manuali reperibili in rete si evince che cotal rete dovrebbe modifica il trasferimento alle "altissime frequenze"; nel caso in esame, la faccenda appare però un po’ più complicata, come vedremo. Lo schema è riportato in Fig.1, ed include per completezza anche la resistenza R₁₀ di polarizzazione della base del transistore TR3 dello stadio di potenza; punto di alta impedenza che si può utilizzare per "rompere" il circuito. I valori dei componenti sono:

Fig.1: schema della rete di presence

• C₇ = 2.2 nF, C₈ = 220 nF, C₁₅ = C₁₆ = 2.2 mF, C₁₃ = 22 nF, C₁₄ = 2.2 μF
• R₁₀ = 22 kΩ, R₁₂ = 10 kΩ, R₁₃ = 33 kΩ, R₁₅ = 2.7 kΩ, R₁₆ = 2.7 kΩ
• VR₂ = 100 Ω, VR₆ = 22 kΩ
• TR₁ = BC184

Analizziamone il funzionamento, anche in questo caso in modo approssimato: iniziamo ad eliminare le reti RC di filtraggio delle alimentazioni positiva e negativa, costituite da R₁₅-C₁₆ e R₁₆-C₁₅. La loro costante di tempo è infatti circa 27 mHz, quindi più che sufficiente per smorzare le oscillazioni a frequenze di 100 Hz e multipli del segnale raddrizzato dal ponte di diodi. Notiamo poi che in emettitore di TR₁ ritroviamo la tensione di base (uscita del controllo-toni) riportata in bassa impedenza, quindi eliminiamo TR₁ e sostituiamovi un generatore ideale che costituisce l’ingresso dello stadio (la frequenza di taglio del transistore è di circa 150 MHz, quindi non presenta il minimo problema). Anche la resistenza R₁₃, che serve a polarizzare TR₁, può ora essere eliminata (è in parallelo al generatore di tensione), così come il condensatore C₁₄, di valore molto elevato, che non interviene su segnale; applichiamo quindi l’ingresso direttamente ai capi di VR₆.
La funzione del Master volume VR₂ è abbastanza semplice: è un partitore che regola la tensione di uscita. Come già discusso, questo regolatore di volume non va a modificare il guadagno di un amplificatore, come accade per il primo stadio, ma semplicemente determina quale frazione del segnale in uscita dal blocco amplificatore + controllo-toni va inviata allo stadio finale di potenza. A valle di VR₂ c’è il condensatore C₇, che determina la banda passante del filtro:

Fig.2: schema semplificato per x6 = 0.

Fig.3: schema semplificato per x6 = 1.

dove la resistenza ai suoi capi è certamente ≤ R₁₀ e C₈ è considerato un corto-circuito. Analogamente, il condensatore C₈ fissa il limite inferiore:

In questo intervallo di frequenze il trasferimento è determinato dal blocco R₁₂, VR₆, C₁₃ e VR₂ (con R₁₀ in parallelo a x₂ VR₂). La rete si risolve facilmente, ma per capirne il funzionamento diamo prima un’occhiata ai casi limite di x₆ = 0 e x₆ = 1. Gli schemi risultanti sono indicati nelle Figg.2 e 3, dove abbiamo anche considerato x₂ = 1 (così facendo, VR₂ è in parallelo ad R₁₀ e può essere trascurato). Nel primo caso, C₁₃ è in parallelo ad R₁₀ e si ha un trasferimento passa-basso che attenua le alte frequenze (il polo è a circa 550 Hz). Nel secondo caso, C₁₃ va in parallelo ad R₁₂ e si ha una coppia zero-polo che aumenta il trasferimento alle alte frequenze (zero a circa 720 Hz e polo a circa 890 Hz). La posizione delle singolarità non cambia di molto con la regolazione di presence, che ha quindi la funzione di modificare il guadagno in un intervallo di frequenze medio-alte!
Vediamo ora il trasferimento della rete nel caso generale. Chiamiamo Z₂ l’impedenza vista da C₁₃ in avanti, ovvero

e Z₆ il parallelo tra x₆ VR₆ e (1 - x₆) VR₆ e otteniamo facilmente per la tensione V₁ a valle di C₁₃

dove Z′₂ = Z₂ ∥ R₁₂. Da qui poi

Fig.4: Trasferimento Vo/Vi ottenuto dalla soluzione della rete in
Fig.1 per x6 = 0.1; 0.5; 1 e x2 = 0.5. Il trasferimento ottenuto in
precedenza per x3 = x4 = 0.5 è anche riportato per confronto.

Fig.5 :Trasferimento Vo/Vi ottenuto dalla soluzione della rete
in Fig.1 per x2 = 0.1; 0.5; 1 e x6 = 0.5.

L’andamento complessivo (che include anche gli elementi reattivi) è riportato in Fig.4 per x₆ = 0.1; 0.5; 1 e x₂ = 0.5. Si notano i poli alle frequenze f₇ e f₈ ed il trasferimento che attenua od esalta le frequenze sopra qualche centinaio di Hz, per poi crollare intorno ai 3-4 kHz. Confrontando la risposta con quanto è stato ottenuto in precedenza per il controllo toni (curva blu) si vede che il regolatore di presence è attivo in un intervallo di frequenze comprese tra i medi e gli alti.
La Fig.5 mostra invece l’effetto del regolatore del volume x₂; il guadagno è direttamente modificato come previsto (in modo non esattamente lineare) e si ha un piccolo effetto sulla risposta in frequenza, che tende ad allargarsi per alti guadagni a causa della riduzione della resistenza “vista” alla sinistra di C₇.

Siamo quasi alla fine; ora manca soltanto lo stadio di potenza.