L’Amplificatore Audio:

la Potenza, la Corrente, il clipping, il Fattore di Smorzamento

di Mario Bon

3 gennaio 2013 – corretto e ampliato 26 gennaio 2013 – ultim revisione 14 aprile 2016

 

Paragrafi di questo capitolo:

Potenza continua, RMS, di picco, istantanea e potenza musicale

Potenza e programma musicale

Potenza dell’amplificatore a valvole e a stato solido.

Tipi e classi di amplificatori

Retroazione

Il clipping

L’alimentazione

Amplificatori e Protezioni

Caratteristiche che intervengono sulla qualità della riproduzione

Come scegliere l’amplificatore

Come scegliere l’amplificatore : Diffusori “difficili” e Amplificatori “correntosi”

Amplificatori Unison Research

I cavi

I diffusori Opera

Sinergie

L’Upower: moltiplicare la potenza per quattro.

Conclusioni

 

L’Amplificatore Audio:

la Potenza, la Corrente, il clipping, il Fattore di Smorzamento

 

Nota: il Fattore di Smorzamento in inglese si chiama Damping Factor.

Si veda anche: Il Fattore di Smorzamento dell’amplificatore (http://mariobon.com/Articoli_amplificatori/601_Amplificatore_FS.htm). Qui ne ricordiamo la definizione :

 

 

Fattore di Smorzamento = FS =  8 / Zout

 

 

Zout = FS / 8

 

Zout è l’impedenza interna dell’amplificatore. Il Fattore di Smorzamento si calcola, per convenzione, rispetto al carico di 8 ohm.

 

La funzione dell’ amplificatore  è aumentare la potenza del segnale in ingresso (stimolo) per pilotare i diffusori acustici (carico).

 

Amplificatore Ideale

 

Vout = K0 Vin

l’amplificatore ideale riproduce in forma qualsiasi stimolo indipendentemente dal carico. L’impedenza di ingresso è infinita, l’impedenza di uscita è nulla, la risposta in frequenza piatta, infinitamente estesa e a fase minima. Non produce alcun tipo di distorsione fino ai limiti della saturazione. L’amplificatore ideale da 100 Watt RMS su 8 ohm produce sul carico una tensione di picco di 40 Volt. Esso produce 200 Watt RMS su 4 ohm, 400 su 2 ohm, 800 su 1 … corrente infinita su carico nullo.

Nell’amplificatore ideale, nelle effettive condizioni d’uso, la tensione di uscita è proporzionale allo stimolo indipendentemente dal carico.

Amplificatore reale

 

Vout = K0 Vin + Errore(vin)

 

In generale

 

Vout = K(vin) Vin = K0 Vin + Errore(vin)

 

Il segnale Errore(vin) contiene la distorsione non lineare, il rumore, ecc. e, se è identicamente nullo o non udibile, l’amplificatore si comporta come se fosse ideale.

 

L’amplificatore ideale è una astrazione. Tuttavia è importante notare che, quando un amplificatore, nelle effettive condizioni d’uso, altera il segnale in modo non udibile, si comporta praticamente come se fosse ideale o, in altre parole, in modo indistinguibile da un amplificatore ideale. Ne segue che tutti gli amplificatori che, nelle effettive condizioni d’uso, si comportano come ideali sono tra loro indistinguibili. Ne segue ancora che se due amplificatori “suonano” in modo diverso significa che almeno uno dei due non è ideale.  E’ altrettanto opportuno convincersi che gli amplificatori “praticamente” ideali esistono e che tale caratteristica può essere certificata da opportune misure.

 

Il diffusore acustico (il carico dell’amplificatore) è caratterizzato da un valore di impedenza nominale (4, 8 e 16 Ohm) che non è costante con la frequenza e questo complica non poco le cose.

Il punto di partenza è la Legge di Ohm che stabilisce il rapporto tra tensione e corrente:

 

 

V = R I    

 

V = tensione di uscita dell’amplificatore

I = corrente erogata dall’amplificatore

R = resistenza uguale all’impedenza nominale (4, 8 o 16 ohm)

 

La tensione  è la causa, la corrente è l’effetto.

 

Dalla Legge di Ohm discende la definizione di resistenza : R = V / I. La resistenza è quella “cosa” che impedisce alla corrente  di crescere indefinitamente quando viene applicata una tensione. Per questo motivo, in generale, si parla di “impedenza” proprio perché “impedisce” alla corrente di crescere all’infinito.

La tensione è la causa, la corrente è l’effetto e l’impedenza regola il rapporto tra causa ed effetto.

La legge di Ohm, nella forma appena vista, vale solo se R è costante (indipendente dalla frequenza ma anche da tensione e corrente). La potenza elettrica è data dal prodotto tra tensione e corrente: P =VI

Applicando la Legge di Ohm si ricava che

 

 

P=V2/R = R I2       = Potenza Continua o RMS (1)

P = potenza RMS in Watt

V = tensione RMS in Volt

R = impedenza nominale del diffusore

 

Se V e I sono espresse come valore di picco otterremo la Potenza di picco, se per V e I si usiamo i valori efficaci (detti anche RMS) otterremo la potenza continua.

 

Anche se non è corretto si usa chiamare la potenza continua “potenza RMS” alludendo al fatto che è stata calcolata utilizzando i valori RMS di tensione e corrente. Potenza continua o potenza RMS sono la stessa cosa.

 

Se lo stimolo è una sinusoide il valore RMS, tanto per la corrente che per la tensione, è pari al valore di picco diviso la radice di 2 (valore di picco x 0.707). Ne segue che:

 

(Potenza RMS) = (Potenza di picco) / 2       come dire che             (Potenza picco) = 2 (Potenza RMS)    

 

Utilizziamo queste espressioni per ricavare la tensione e la corrente presenti all’uscita di un amplificatore da 100 Watt continui quando lo stimolo è una sinusoide e il carico una pura resistenza.  La figura che segue mostra un amplificatore ideale (Zout=0) , un amplificatore “reale” con Zout diversa da zero e il circuito equivalente dello stadio di uscita dell’amplificatore “reale” (reale tra virgolette perché è stata aggiunta solo l’impedenza interna).Quando è presente Zout la tensione (V’)  che arriva sul carico è il risultato della partizione della tensione V su Rc (il diffusore) e Zout.

Calcoliamo ora la tensione e corrente di picco prodotte da un amplificatore “reale” da 100 Watt RMS su 8 ohm al variare del carico. Per prima cosa la potenza di picco è pari al doppio della potenza continua quindi per un amplificatore da 100 Watt continui risultano 200 Watt picco. Applichiamo la (1) e otteniamo i risultati riassunti nelle tabelle che seguono. La prima tabella si riferisce all’amplificatore ideale con fattore di smorzamento infinito (Zout=0)

 

Carico R

In Ohm

Potenza di picco

Con fattore di smorzamento infinito

Tensione di picco

In Volt sul carico

Corrente di picco

In Ampere nel carico

infinito

0

40

0

8

200

40

5

4

400 (+ 200%)

40

10

2

800 (+400%)

40

20

 

Nel compilare la tabella la tensione è stata mantenuta costante mentre è stato diminuito il carico R. Come si vede per ogni dimezzamento del carico la corrente e la potenza erogate raddoppiano. Questo è il comportamento dell’amplificatore ideale caratterizzato da fattore di smorzamento infinito.

 

Supponiamo ora che l’amplificatore abbia una impedenza interna Zout=0.08 ohm che corrisponde ad un fattore di smorzamento pari a 100.

 

Carico R

In Ohm

Potenza di picco

Con fattore di smorzamento =100

Tensione di picco

In Volt sul carico

Corrente di picco

In Ampere nel carico

infinito

0

40

0

8

196

39.6

4.95

4

384.5 (+196%)

39.21

9.8

2

         739.6 (+377%)      

38.46

16.66

 

Ripetiamo il calcolo per una impedenza interna Zout=0.4 ohm che corrisponde ad un fattore di smorzamento pari a 20 :

 

Carico R

In Ohm

Potenza di picco

Con fattore di smorzamento =20

Tensione di picco

In Volt sul carico

Corrente di picco

In Ampere nel carico

infinito

0

40

0

8

181

38.1

4.76

4

330 (+182%)

36.36

9.09

2

          555 (+306%)       

33.33

16.66

 

Come si vede dal confronto delle tre tabelle precedenti basta tenere conto della impedenza interna dell’amplificatore e la potenza erogata non raddoppia più al dimezzarsi del carico. Più l’ impedenza interna Zout è alta (fattore di smorzamento basso) più la potenza a disposizione del diffusore diminuisce in particolare sui carichi più bassi.  Questo vuole anche dire che la parte di potenza che non raggiunge il carico viene dissipata nell’amplificatore (che si scalda). Alla luce di queste evidenze dovrebbe essere facile capire perché siano da preferire amplificatori con fattore di smorzamento alto (almeno superiore a 20).

 

Nella realtà, al crescere della corrente erogata, la massima tensione V disponibile in uscita (e quindi la potenza disponibile) è limitata da altri due fenomeni: la riduzione della tensione di alimentazione dell’amplificatore (se non è regolata) e l’aumento della caduta di tensione ai capi dei dispositivi di uscita (Transistor, MOSFET, ecc.). In sostanza la tensione sul carico si abbassa ancor più di quanto visto nelle tabelle precedenti e la potenza disponibile si riduce ulteriormente.

 

C’è un terzo effetto che riguarda gli amplificatori con controreazione: quando Rc è bassa il guadagno ad anello aperto diminuisce e con esso diminuisce il margine di guadagno e, di conseguenza, tutte le qualità ad esso legate peggiorano (distorsione, rumore, fattore di smorzamento, banda passante,  ecc.).

 

Quanto fin qui detto vale, è bene ripeterlo, con stimoli sinusoidali e con un carico puramente resistivo.

Nelle effettive condizioni d’uso l’amplificatore deve riprodurre musica su un carico reattivo (il diffusore acustico). Quando le grandezze in gioco dipendono dalla frequenza si deve utilizzare la Legge Generalizzata di Ohm che richiede una certa dimestichezza con i numeri complessi. Tutte le quantità sono definite attarverso funzioni complesse della frequenza.

 

 

 

V(jw) = Z(jw) I(jw)    

V(jw) = tensione dipendente dalla frequenza

I(jw) = corrente dipendente dalla frequenza

Z(jw) = impedenza dipendente dalla frequenza 

 w = pulsazione = 2 p frequenza

j = unità immaginaria

Legge Generalizzata di Ohm da utilizzare quando le grandezze in gioco dipendono dalla frequenza. Al posto di R appare Z(jw) che è una grandezza complessa.

 

Per Resistori, Induttanze e Condensatori risulta essere:

 

 

Z(jw)

R resistore in Ohm

R

Reale  (resistiva)

L induttanza in Henry

jwL

Immaginaria (reattiva)

C condensatore in Farad

1/(jwC)

Immaginaria (reattiva)

 

Comunque, per fare il calcolo come andrebbe fatto, si dovrebbe conoscere  nel dettaglio sia il programma musicale che l’impedenza del diffusore acustico. Vista la variabilità dei programmi musicali  e a causa del fatto che ogni diffusore ha impedenza diversa, le possibili combinazioni sono infinite ed è impossibile fare delle previsioni se non in modo grossolano.

Per capire (in modo semplice) se un amplificatore può pilotare un certo diffusore  è stato proposto di assumere come valore di impedenza del diffusore il valore minimo assunto dalla parte reale della sua impedenza.

 

 

Re{Z} =|Z| cos (f)

|Z| = modulo dell’impedenza

 

f = angolo di fase

 

Solo la rivista italiana Audio Review (nei test condotti da GPM) indica esplicitamente questo valore. Molte riviste pubblicano il grafico dell’impedenza dei diffusori in prova ed in esso si legge il valore del minimo modulo. Non sempre il minimo del modulo coincide con il minimo della parte reale dell’impedenza.

 

Potenza continua, RMS, di picco, istantanea e potenza musicale

 

L’energia si conserva e, di conseguenza, un amplificatore non può erogare più potenza di quanta non ne renda disponibile la sua alimentazione. In particolare la potenza continua erogata dall’amplificatore dipende dal trasformatore di alimentazione. Come detto potenza continua e potenza RMS sono sinonimi (anche se formalmente non è corretto). La potenza di picco è quella che si calcola con la tensione di picco e la corrente di picco (doppia rispetto alla potenza continua). La potenza impulsiva o istantanea dipende dalla “riserva” di carica accumulata nei condensatori di filtro dell’alimentatore. I condensatori di filtro, a fronte di un picco di tensione di uscita, si scaricano sostenendo la tensione sul carico. Questo meccanismo ha due limitazioni:

 

-          persiste per un tempo limitato

-          richiede un certo tempo per la ricarica del condensatore (che dipende dalla capacità dei condensatori: più sono grossi e più tempo ci vuole)

 

Per sua natura la misura della potenza istantanea dipende dallo stimolo utilizzato per misurarla: se lo stimolo dura troppo poco fornisce valori artificiosamente alti (rispetto alla potenza RMS) se dura troppo a lungo finisce per coincidere con la potenza RMS. In letteratura si legge che un amplificatore dovrebbe mantenere la potenza di uscita per 0.7 secondi. Questa valutazione si basa su una analisi statistica dei segnali musicali e potrà valere per una certa percentuale di programmi musicali ma non per tutti. In buona sostanza conviene fare affidamento sulla potenza RMS e prendere la potenza istantanea come una indicazione o poco più.

La potenza musicale è, in genere, un valore di fantasia che viene riportato per attirare l’attenzione dell’acquirente. Per esempio per un amplificatore integrato a due canali da 20 watt continui per canale, la potenza musicale potrebbe essere di 80 Watt (somma della potenza di picco dei due canali) o anche 100 watt  o più. Non è un dato affidabile perché non esiste una definizione e ciascuno dichiara quello che vuole.

 

Potenza e programma musicale

 

Nelle effettive condizioni d’uso l’amplificatore deve amplificare il segnale musicale e pilotare i diffusori acustici. Dividiamo i segnali musicali in tre categorie in funzione del fattore di cresta (CF) del programma musicale.

I limiti di queste categorie sono assolutamente indicativi (basso – medio – alto)

 

CF

 

Note

 

Fino a 3

 

Basso

la registrazione è sovramodulata o limitata o compressa (bassa qualità)->  suona male comunque. Il valore RMS del segnale (con un amplificatore da 100 W/8ohm) arriva a 10  VRMS e un diffusore da 90 dB SPL a un metro produce 100-105 dB.  In questo caso conta solo la potenza continua. Non è comunque il caso di preoccuparsi troppo perché queste tracce suonano male comunque

 

3-6

 

 

Medio

 

Zona grigia

Oltre 6

 

Alto

l’amplificatore deve mantenere la massima potenza per 250 millisecondi circa.

In letteratura si dice che l’amplificatore deve mantenere la massima potenza per 700 millisecondi  che, per CF alti, sono anche troppi. In questo caso la potenza istantanea viene effettivamente sfruttata

 

 

L’analisi statistica dei segnali musicali ci dice che il CF non scende sotto  a 2 per cui un amplificatore da 100 Watt RMS deve poter dissipare solo 25 Watt (quando il carico è resistivo e pari a 8 ohm). Attenzione però perché 25 Watt su 8 ohm diventano 50 watt su 4 ohm e 100 Watt su 2. Per evitare di sovradimensionare gli amplificatori sarebbe sufficiente che i diffusori acustici rispettassero le norme DIN.

 

Carico minimo Ohm

V max Volt

I max Ampere

P RMS in Watt

P max di picco in Watt

1.6 (*)

40

25

500

1000 

2

40

20

400

800

3.2

40

12.5

250

500

4

40

10

200

400

8

40

5

100 Watt RMS

200 

(*) Il valore 1.6 ohm deriva dal minimo consentito dalla norma (3.2 ohm) con uno sfasamento di 60° che è la peggior situazione possibile.

 

Potenza dell’amplificatore a valvole e a stato solido.

 

Cominciamo analizzando alcune tracce estratte da CD Audio. La qualità delle registrazioni va da “eccellente” a  “pessima” passando per tutti gli stadi intermedi. Le tracce peggiori sono quelle sovramodulate (come la prima della serie che segue). Nell’osservare le figure che seguono si consideri che 44100 campioni rappresentano un secondo di musica,  22050 campioni mezzo secondo, 11025 campioni 250 milli secondi e così via.

Nota: La diagonale rossa che attraversa la figura di Lissajouss coincide con la somma dei canali destro e sinistro (canale centrale). La perpendicolare a questa diagonale rossa (non disegnata) coincide con la differenza dei canali (dx-sx). La differenza dei canali è associata alle informazioni spaziali. Ne segue che una macchia  rotondeggiante indica una potenziale maggiore spazialità (un maggiore contenuto di riverberazione). Questa traccia è adatta per un ascolto critico di un impianto HiFi.

 

Questa traccia è sovramodulata (la figura di Lissaious è chiaramente troncata) e non deve essere considerata HiFi.

Il fattore di cresta è minore di 4 (molto basso). Si noti l’elevato numero di campioni che superano la soglia dell’50% della massima modulazione relativa. L’unico pregio di questa traccia è che suona “forte”.  Va bene per l’ iPod e le cuffiette.

 

 

Questa traccia è migliore della precedente (è tutta contenuta all’interno dei limiti in rosso) ma ancora caratterizzata da fattore di cresta basso e molti campioni cadono ancora oltre l’50% della massima modulazione relativa: non è sovramodulata ma è compressa. Nel realizzare questa traccia la compressione è stata usata con più giudizio.

 

 

Qui cominciamo a ragionare e la figura di Lissaiuoss si vede nella sua completezza, ben arrotondata e lontana dei limiti.

Il fattore di cresta è compreso tra  8 e 10 (già buono).  Ci sono  meno di 18000 campioni  oltre il 50% della massima modulazione (mezzo secondo su 5 minuti).

Se l’amplificatore esegue una compressione (e quello a valvole lo fa) il risultato è che la potenza dell’amplificatore viene concentrata sul 50% dell’ampiezza del segnale e produce un livello SPL di 6 dB superiore come se l’amplificatore fosse quattro volte più potente (ogni raddoppio di potenza porta 3 dB in più di livello SPL). Naturalmente i picchi di segnale non vengono riprodotti ma non ce ne accorgiamo.  Più sono brevi e più la “distorsione di forma” sui picchi è tollerata.

 

 

Questa traccia presenta un fattore di cresta superiore a 14 e, oltre il 50% della massima modulazione relativa, troviamo meno di 8000 campioni (meno di 200 milli secondi). Più il fattore di cresta è alto e più i picchi sono isolati e di breve durata.

 

Ma che differenza c’è tra riprodurre una traccia già compressa o comprimere una traccia durante la riproduzione (per es. con un ampli a valvole)?

A parte la differenza tra limitazione (simile al clipping “duro”) e compressione (più simile al clipping “morbido”) la compressione che subiscono le tracce audio che troviamo nei CD è maggiore di quella che esegue l’amplificatore a valvole. Una traccia con fattore di cresta 3 non possiede le caratteristiche richieste per l’HiFi, una traccia con FC pari a 10, riprodotta con un buon amplificatore a valvole, si (o le conserva per la maggior parte).

 

Prendiamo una….

La riproduciamo con …..

Da…

Ascoltiamo….

Il fattore di cresta si riduce a …..

Traccia compressa con FC=3

Ampli a valvole

25 Watt

Due compressioni (*)

Meno di 3 (peggiora)

Traccia compressa con FC=3

Ampli stato solido

100 Watt

Una compressione

3 (resta uguale)

Traccia non compressa con FC=10

Ampli a valvole

25 Watt

Una compressione

FC=5 (clipping “morbido”)

Traccia non compressa con FC=10

Ampli a stato solido

100 Watt

Nessuna compressione

FC=10 (clipping “duro”)

(*) quella presente nel programma musicale + quella dovuta all’amplificatore)

 

Il diverso comportamento dell’ampli a valvole rispetto allo stato solido sta nella gestione del clipping. Oltre al clipping c’è il contributo della  controreazione: quando un amplificatore controreazionato clippa (satura) viene riportato in ingresso un segnale di correzione molto forte che satura a sua volta l’ingresso prolungando lo stato di saturazione (distorsione di intermodulazione dinamica). Oltre a ciò possono entrare in azione le protezioni a provocare ulteriori danni. Quindi, per semplificare, un amplificatore a valvole oltre a saturare in modo “morbido” lo fa solo per la durata del picco di segnale mentre l’ampli a stato solido “prolunga” questo stato per varie ragioni (non tutti e non tutti allo stesso modo).

 

 

Fatti tutti i possibili distinguo, un amplificatore a valvole appare anche quattro volte più potente di quanto non sia a patto che il fattore di cresta del programma musicale sia sufficientemente alto.

 

 

Ci sono poi altri fattori di origine fisiologica come la distorsione aurale. L’orecchio produce una certa quantità di distorsione che aumenta quando il suono è più forte. Il cervello associa la distorsione dell’orecchio, che ha imparato a riconoscere, ad un elevato livello sonoro (e questo è un effetto psicoacustico). L’amplificatore a valvole riproduce fedelmente i piccoli segnali e produce un tasso di distorsione crescente man mano che il segnale aumenta in ampiezza. Questa caratteristica “imbroglia” l’apparato uditivo che associa la maggiore distorsione alla sensazione di un livello SPL più alto. L’amplificatore allo stato solido retroazionato invece mantiene la distorsione bassa fino al limite del clipping quindi la distorsione aumenta di colpo (e dura spesso più del dovuto). L’apparato uditivo (in misura soggettiva) preferisce l’amplificatore a valvole.

 

Naturalmente non tutti gli amplificatori a stato solido sono fatti allo stesso modo: esistono ottimi amplificatori allo stato solido, anche in classe A, e con bassi tassi di retroazione. E non è nemmeno vero che tutti gli ampli a valvole siano  meravigliosi o esenti da difetti (specie se il fattore di smorzamento è troppo alto). Poi esistono gli amplificatori ibridi che usano sia valvole che stato solido. Quindi non c’è una verità assoluta ma un insieme di apparecchiature con soluzioni (e risultati) diversi.  Dall’ultima tabella si vede che un amplificatore dovrebbe possedere contemporaneamente caratteristiche tipiche dei dispositivi retroazionati e non retroazionati. Nessuno dei parametri descritti può garantire da solo un buon risultato. La soluzione migliore appare essere un amplificatore con un modesto tasso di retroazione (l’esperienza dice non superiore a 15 dB)

 

Per ottimizzare la riproduzione di dovrebbe abbinare:

 

un.

con…

amplificatore a valvole di potenza X

un diffusore di impedenza alta oppue bassa ma quasi costante.

amplificatore allo stato solido di potenza 4X

(con Il tasso di retroazione limitato a 15-16 dB)

un qualsiasi diffusore a norma anche se qualsiasi amplificatore preferisce un carico resistivo

 

Tipi e classi di amplificatori

 

 

 

Struttura essenziale di un amplificatore allo stato solido. Si distinguono tre stadi: lo stadio di ingresso differenziale con specchio di corrente, lo stadio di guadagno in tensione (con la compensazione a polo dominante), e lo stadio di guadagno in corrente (classe B in push-pull).

 

Questo amplificatore è solo un esempio anche abbastanza grezzo (anche come prestazioni) di tipologia per un amplificatore.

 

 

 

Una prima classificazione va fatta in base ai dispositivi utilizzati: Valvole o Stato Solido, con o senza trasformatore di uscita. Non tutti gli amplificatori a valvole hanno un trasformatore di uscita (gli OTL ne sono privi) e non tutti gli amplificatori a stato solido sono privi di trasformatore di uscita. Esistono anche amplificatori ibridi che utilizzano sia valvole che componenti allo stato solido (transistor, MOSFET, ecc.)

Si veda anche il paragrafo: “Potenza dell’amplificatore a valvole e a stato solido”

 

Le valvole sono dispositivi limitati in corrente. Ne segue che negli amplificatori a valvole la massima corrente disponibile è limitata. Per questo motivo viene utilizzato il trasformatore di uscita che adatta l’uscita dell’amplificatore al carico in modo da mantenere costante la potenza erogata. Il trasformatore di uscita, di norma, prevede la possibilità di collegare carichi da 4 e 8 ohm (a volte anche di 2 ohm).

In pratica un amplificatore con trasformatore di uscita eroga la stessa potenza su 8, 4 e 2 ohm (quando previsto). In pratica su 4 ohm la tensione disponibile sul carico viene dimezzata mentre la corrente erogabile raddoppia.  Anche per l’amplificatore a valvole, per favorirne il funzionamento, il carico dovrebbe essere una resistenza pura.

Di norma gli amplificatori a valvole presentano fattori di smorzamento bassi (meno di 30 ma anche meno di 10). Alcuni aspetti dell’amplificatore a valvole, per esempio il limitato tasso di retroazione, lo possono far preferire rispetto ad uno stato solido, anche se il basso fattore di smorzamento induce delle variazioni sensibili nella risposta in frequenza complessiva del sistema amplificatore+cavi+diffusori.

Un’altra importante classificazione è la seguente

 

amplificatori accoppiati in continua

non ci sono condensatori o trasformatori in serie al segnale, la banda passante si estende alla corrente continua (0 Hz)

amplificatori accoppiati in alternata

ci sono condensatori o trasformatori in serie al segnale, la banda passante scende di norma sotto i 20 Hz.

 

Data che i condensatori possono degradare il suono, se non ci sono è meglio.

 

E veniamo alle classi di funzionamento: la classe riguarda sostanzialmente la polarizzazione dei dispositivi di uscita.

 

Amplificatore in

Classe B

Si tratta di un amplificatore con stadio di uscita in push-pull polarizzato in modo che per segnali di ampiezza prossima a zero l’uscita è nulla.  Questo tipo di amplificatore non viene utilizzato in HiFi. Perché soffrono di distorsione di cross-over (distorsione di passaggio per lo zero, distorsione di incrocio)

 

Amplificatore in

Classe A

Nella classe A i dispositivi di uscita sono attraversati da tutta la corrente disponibile anche quando lo stimolo è nullo. La distorsione di incrocio è inesistente. L’efficienza massima teorica è pari al 50%.

 

Amplificatore in

Classe AB

La classe AB per piccoli segnali funziona in classe A e per grandi segnali funziona in classe B. E’ più efficiente di una classe A pura ma richiede controreazione per linearizzare la caratteristica di trasferimento. La impedenza di uscita è più bassa in classe A e aumenta quando passa in classe B. Il passaggio dalla classe A alla classe B comporta lo spegnimento di una parte dei dispositivi di uscita.

 

Amplificatore in

Classe A Dinamica

La classe A Dinamica è una variante della classe AB dove, con opportuni accorgimenti, viene evitata l’interdizione dei dispositivi di uscita mantenendoli sempre nella regione di funzionamento lineare.

 

Amplificatore in

Classe D

Si tratta di dispositivi a commutazione caratterizzati da elevata efficienza. Alcuni sono di buona qualità e possono essere impiegati anche per l’HiFi  (per esempio i moduli IcePower ma con alimentazione regolata e trasformatori di segnale all’ingresso). 

Quasi tutti gli amplificatori in classe D presentano una forte dipendenza della risposta in frequenza rispetto alla variazione dellimpedenza del carico (con variazione di parecchi dB già a partire da 2kHz).

L’impiego dell’amplificatore digitale costringe ad una ulteriore conversione A/D e D/A.  

 

Amplificatore in

Classe G

La tensione di alimentazione aumenta all’aumentare dell’ampiezza della tensione di uscita

 

 

Altri tipi di amplificatori sono:

 

Amplificatore Operazionale

OP Amp: Operational Amplifier = Amplificatore Operazionale

Si tratta di un amplificatore differenziale integrato in un chip. Concepito per svolgere una grande varietà di funzioni dall’amplificazione al filtraggio al condizionamento del segnale. Il più famoso è il uA741. Esistono ottimi OP che vengono impiegati con successo in moltissime apparecchiature HiFi.

 

 

 

Amplificatore

a ponte

l’amplificatore a ponte è formato da due amplificatori (uno invertente e uno non invertente). I vantaggi dell’amplificazione a ponte sono due:

la drastica riduzione della distorsione di ordine pari e la possibilità di far lavorare i dispositivi di uscita a tensione più bassa (il ponte raddoppia la tensione sul carico).  In tal modo migliora la capacità di erogazione sui carichi reattivi.

.

 

 Unico DM normale e a ponte si noti la scomparsa della distorsione di ordine pari (verde)

 

Quale tipo di amplificatore è tecnicamente migliore? L’amplificatore migliore è costituito da una coppia di amplificatori in classe A dinamica, accoppiati in continua e collegati a ponte.

Quale tipo di amplificatore suona meglio? Sicuramente l’amplificatore ideale ma non si devono sottovalutare i gusti personali. Molti preferiscono il suono degli amplificatori a valvole anche se (tecnicamente) presentano prestazioni peggiori (per esempio più distorsione). Quello che rende gradevole il suono degli amplificatori a valvole non è la prevalenza di distorsione di ordine pari ma il fatto che la distorsione cresce gradualmente con l’ampiezza del segnale. Un altro motivo è che i difetti tipici degli amplificatori a valvole sono meglio tollerati (all’ascolto) rispetto ai tipici difetti degli amplificatori allo stato solido. Esistono ottimi amplificatori a valvole e ottimi amplificatori allo stato solido. E’ vero anche il contrario.

 

Retroazione

 

In commercio si trovano amplificatori fortemente retroazionati e altri privi di retroazione. La retroazione non è una tecnica negativa in quanto tale: dipende da come viene utilizzata.

Si veda:

 http://www.mariobon.com/Articoli_amplificatori/650_controreazione.htm

 

 

Il clipping

 

Il clipping è un difetto di qualsiasi tipo di dispositivo legato ad una evidenza banale: non si può aumentare il volume all’infinito. Raggiunto un certo limite il dispositivo (sia esso un amplificatore piuttosto che un altoparlante) non è più in grado di aumentare l’ampiezza del segnale in uscita in modo proporzionale alla variazione dello stimolo.

Questa limitazione si può manifestare in due modi: progressivamente o bruscamente.  Chiariamo subito che il confronto va fatto tra

 

amplificatori allo stato solido con “alto” tasso di retroazione (> 16 dB)

Amplificatori a valvole con tasso di retroazione basso o nullo (< 16 dB)

 

In questo caso si rilevano le differenze più evidenti. Applicando elevati tassi di retroazione la caratteristiche di qualsiasi tipo di amplificatore tendono ad uniformarsi almeno per quanto riguarda la risposta in frequenza, l’ipedenza di ingresso, l’impedenza di uscita, la distorsione armonica e soprattutto per il clipping che avviene in modo  “duro”.Per quanto riguarda la distorsione di intermodulazione dinamica, questa dipende dalle soluzioni tecniche adottate.  

A differenza dell’amplificatore allo stato solido, l’ amplificatore a valvole presenta una caratteristica statica di trasferimento simile ad un compressore che “smussa” (o comprime) i picchi del segnale. Per questo motivo si dice che l’amplificatore a valvole è caratterizzato da un “clipping morbido” (soft clipping) contrapposto al clipping “duro” che caratterizza l’amplificatore a stato solido retroazionato.

 

 Caratteristica ingresso-uscita di un amplificatore a valvole (clipping “morbido” ) ed un amplificatore a stato solido (clipping “duro”). Nell’amplificatore a valvole quando l’ampiezza del segnale in ingresso supera una certa ampiezza il guadagno diminuisce.

 

Questa azione è simile a quella di un compressore.

 

In un amplificatore molto retroazionato a stato solido, invece, il clipping è netto o “duro”.

 

Per ottenere un clipping “morbido” è necessario applicare un tasso di retroazione basso o nullo (contrariamente la retroazione “raddrizza” la caratteristica di trasferimento e si torna al clipping “duro”).

 

 

Clipping ideale

clipping reale

 

 

 

 

Esempio di clipping e intervento delle protezioni (con isteresi).

L’intervento delle protezioni può prolungare il tempo durante il quale l’amplificatore distorce.

 

L’Alimentazione

L’alimentazione può essere regolata o non regolata. Una alimentazione regolata dispone di un dispositivo di controllo che mantiene la tensione di alimentazione costante indipendentemente dalla corrente erogata.

Una alimentazione non regolata fornisce una tensione di alimentazione che tende a ridursi quando la richiesta di corrente aumenta. Questo fenomeno viene contrastato dai condensatori di filtro (o livellamento) posti in parallelo all’alimentatore.

Nel primo caso non c’è differenza tra la potenza continua erogata e la potenza di picco. Nel secondo la potenza di picco è sempre maggiore della potenza continua.

In genere, per contenere i costi, gli amplificatori utilizzano alimentazione regolata per gli stadi di ingresso e di guadagno in tensione e alimentazione non regolata per lo stadio finale di potenza (guadagno in corrente).

E’ fuori di dubbio che la soluzione migliore sia l’alimentazione regolata per tutti gli stadi. Va anche detto che la potenza “istantanea” deve poter essere mantenuta per almeno 0.7 secondi e quindi alla fine conviene riferirsi alla sola potenza continua. (questo 0.7 secondi derivano da uno studio statistico condotto si segnali misurali).

 

Amplificatori e Protezioni

 

Se si mettono in cortocircuito i terminali di uscita di un amplificatore la richiesta di corrente schizza all’infinito e i dispositivi finali si bruciano. L’ altre causa di guasto per un amplificatore sono l’eccessivo riscaldamento e l’eccessiva tensione in ingresso.

Gli amplificatori commerciali normalmente sono dotati di circuiti di protezione. Esistono diversi tipi di protezioni che possono essere sensibili alla corrente, alla tensione  o alla potenza. Tuttavia agiscono tutte allo stesso modo: staccano i dispositivi di uscita o riducono la corrente di pilotaggio dei dispositivi di uscita.

Dato che, nelle effettive condiziono d’uso, l’amplificatore si trova in clipping o prossimo al clipping per la maggior parte del tempo, c’è il rischio che le protezioni intervengano troppo stesso degradando in vario modo la qualità sonora (in pratica l’amplificatore suona ad intermittenza).

Ci sono due modi per  non attivare i circuiti di protezione:

 

-          non esagerare con il controllo del volume

-          scegliere diffusori acustici con impedenza elettrica regolare e con valori minimi superiori a 3.2 ohm.

 

Quello che succede è che troppi appassionati ascoltano musica a livelli troppo elevati (per i loro amplificatori). Mentre a teatro possiamo udire distintamente anche il minimo colpo di tosse, quando si ascolta in casa il livello è talmente alto che non si riesce a sentire il telefono o a parlarsi normalmente senza gridare. Peter Walker ascoltava musica con diffusori da 82 dB SPL e un amplificatore da 40 Watt. Senza voler esagerare in un senso o nell’altro, la strada giusta e porta comunque ad un miglioramento della percezione della musica riprodotta è la riduzione del rumore di fondo ambientale.

Ridurre il rumore di fondo dell’ambiente di 3 dB equivale a moltiplicare per 2 la potenza dell’amplificatore. Ridurre il rumore di fondo dell’ambiente di 6 dB equivale a moltiplicare per 4 la potenza dell’amplificatore. Una riduzione di 6 dB si può ottenere adottando i doppi vetri alle finestre e coibentand i cassonetti delle persiane avvolgibili. Questa operazione potrebbe costare meno rispetto al cambio dell’amplificatore (e fa anche risparmiare sul riscaldamento quindi “si paga da sola”).

 

 

A – limitatore a diodo

B – limitatore a transistor, togliendo R1 si comporta come il limitatore a diodo, togliendo R3 entra in zona attiva e si comporta come un amplificatore invertente. Quindi servono tutte le resistenze

Versioni simmetrica del limitatore a diodi e a transistor. Con una resistenza in più, si alza la soglia di intervento.

Circuiti utilizzabili per limitare la corrente in base ai transistors di uscita di un amplificatore. È fondamentale che l’intervento sia di tipo “digitale” per non sottrarre corrente alla base durante il funzionamento lineare. (da Elettronica Oggi, 1983)

 

 

Le protezioni

prendiamo un amplificatore, colleghiamo il CD, alziamo il volume e mettiamo in corto i morsetti di uscita ... fumo nero e cattivo odore: L'amplificatore non era protetto contro il cortocircuito dell'uscita. Le protezioni servono. La protezione ideale è quella che interviene solo quando serve e per il minimo tempo necessario. Ed è qui che sorgono le difficoltà. Le giunzioni bruciano in pochi nano-secondi mentre un fusibile brucia in milli-secondi. Il fusibile non è sempre in grado di proteggere l'amplificatore Si utilizzano quindi delle protezioni elettroniche che intervengono, per esempio, spegnendo i dispositivi di uscita (come quelle illustrate in precedenza). Per evitare una condizione di on/off continua vengono inserite delle costanti di tempo per cui la protezione, una volta innescata, viene mantenuta per un certo tempo. Se questo tempo è di 3 secondi l'utente sente l'amplificatore spegnersi e magari abbassa il volume. Se le protezioni si resettano dopo 30 millisecondi l'utente sente la qualità del suono degradare (chatting).

 

Caratteristiche che intervengono sulla qualità della riproduzione

il suono degli amplificatori è caratterizzato:

 

dalla classe di funzionamento

Poco se ben realizzato (tranne per la classe B)

Meglio classe A senza retroazione

dall’accoppiamento in AC o DC

Poco o nulla se in condensatori sono buoni

Meglio se accoppiato in DC

dalla distorsione per intermodulazione dinamica

Molto influente negli ampli molto retroazionati o mal progettati

Meglio senza reazione

dal il fattore di smorzamento

In funzione della impedenza del carico

Miglio se molto alto

dalle protezioni

Che potrebbero non esserci o intervenire precocemente

Meglio se assenti

dalla gestione del clipping

In particolare se  “duro”

Meglio “morbido”

dalla presenza di trasformatori di uscita

Poco se buoni e sovradimensionati

Meglio senza trasformatore

dalla alimentazione

Poco se regolata

Meglio regolata

dallo slew rate

Molto se basso

Meglio alto

 

La “piattezza” della banda passante e i limiti di risposta sono generalmente sufficienti. E’ fondamentale che la risposta in frequenza non venga alterato dalla presenza del carico. La diafonia tra i canali ed il rumore devono, in ogni caso, essere almeno nella norma.

 

 

Come scegliere l’amplificatore

 

Prima si sceglie il diffusore acustico e poi l’amplificatore più adatto per pilotarlo.

 

Nello scegliere il diffusore acustico si deve considerare la sua impedenza. Se l’impedenza del diffusore è a norma, scegliere l’amplificatore sarà molto più facile (e anche più economico). Se, per esempio, un diffusore presenta un minimo di impedenza di 2 ohm si dovrà scegliere un amplificatore adatto a questo tipo di carico (per esempio un amplificatore con trasformatore di uscita ma con una uscita per carichi da 2 ohm).

 

Per scegliere l’amplificatore con cognizione di causa bisogna disporre di almeno tre dati:

 

-          la minima impedenza dei diffusori

-          la sensibilità dei diffusori

-          il massimo SPL che si desidera ottenere.

 

Supponiamo che il diffusore produca 90 dB SPL con 2.83 VRMS a un metro. Per semplificare molto le cose consideriamo che due diffusori contemporaneamente in funzione a 2 metri di distanza producano ancora 93 dB nel punto di ascolto (tenuto conto anche del campo riflesso). Per ottenere 113 dB nel punto di ascolto servono 20 dB in più ovvero una tensione di 28.3 VRMS (113 dB SPL nel punto di ascolto corrispondono a 116 dB di picco). Se il diffusore presenta un minimo di 3.2 ohm l’amplificatore dovrà erogare

 

(28.3)2 / 3.2 = 250 Watt continui su 3 ohm pari a 125 Watt continui per canale (sempre su 3 ohm)

 

A questo punto potremo scegliere, per esempio, un amplificatore da 150 Watt continui su 4 ohm (circa 100 Watt continui per canale su 8 ohm). L’amplificatore Unico Research mod. Unico 50 sarebbe già sovrabbondante (vedi oltre).

 

Come scegliere l’amplificatore : Diffusori “difficili” e Amplificatori “correntosi”

 

Se non abbiamo idea dell’impedenza del diffusore o ancora non li abbiano acquistati o immaginiamo di cambiarli spesso, allora dobbiamo puntare su amplificatori in grado di pilotare anche diffusori a bassa impedenza.

 

I diffusori “difficili” sono quelli che presentano una impedenza bassa o fortemente reattiva (con picchi e avvallamenti ravvicinati nella curva di impedenza). Se poi il diffusore presenta una impedenza bassa  e anche molto reattiva diventa “molto difficile”. Se per giunta è poco sensibile (meno di 86 dB ) diventa “molto, molto difficile”.

 

Un diffusore con impedenza bassa ma puramente resistiva non è un problema per l’amplificatore: al massimo suonerà più piano.

Le impedenze reattive, invece, provocano la degenerazione della retta di carico dei dispositivi di uscita in una ellisse il che comporta l’esigenza di una maggiore escursione di tensione  (SUONO n. 93 pag. 150).

In tal caso non basta acquistare un amplificatore capace di pilotare carichi bassi (per esempio un 50 watt su 8 ohm ma capace di pilotare un ohm) ma serve un amplificatore con maggiore escursione della tensione di uscita  (almeno 3 o 4 volte più potente) e anche capace di pilotare carichi bassi (tipo un  buon 100-200 Watt continui per canale su 8).

 

Questo è un buon motivo per selezionare diffusori con impedenza almeno conforme alla norma DIN 45500 (ovvero con minimi di impedenza non inferiori a 3.2 ohm e limitate rotazioni di fase).

 

Qwuesto è il momento giusto per ricordare che l’impedenza è una grandezza complessa che può esrimersi in questa forma:

 

 

Z = |Z| cos (f)   

|Z| = modulo

e

f = fase

 

Si consideri questa tabellina

 

|Z| modulo di Z

 Fase f in gradi   

Impedenza minima (parte reale di Z)

8

15

7.73 (96.59%)

8

30

                6.93 (86.60%)

8

45

              5.66 (70.71)

8

60

4 (50%)

 

Quello che conta, naturalmente è il valore nella terza colonna che ci dice che, quando l’angolo di fase vale 60°) è come se l’amplificatore lavorasse su un carico che vale la metà (e in condizioni molto gravose).

 

Amplificatori Unison Research

 

Gli amplificatori della serie Unico di Unison Research sono stati misurati da Audio Review con i seguenti risultati:

 

carico

Unison Unico 50

Unison Unico 100

 

Unison Unico 200

 

Potenza RMS sul carico in Watt

Tensione di picco sul carco in Volt

Potenza RMS sul carico in Watt

Tensione di picco sul carco in Volt

Potenza RMS sul carico in Watt

Tensione di picco sul carco in Volt

2 ohm

364

38.16

500

44.72

820

57.27

4 ohm

234

43.27

363

53.89

580

68.12

8 ohm

137

46.82

222

59.60

350

74.83

 

 

carico

Unison Unico 150

 

Potenza RMS sul carico in Watt

Tensione di picco sul carco in Volt

2 ohm

378

38.88

4 ohm

261

45.69

8 ohm

157

50.12

 

 

Unison Unico 50

Unison Unico 100

 

Unison Unico 150

Unison Unico 200

Fattore di smorzamento

A 100, 1000 e 10kHz

37, 37, 31

248, 231 ,226

14.1, 14.2, 14.2

53, 53, 52

 

Questi amplificatori sono adatti per pilotare qualsiasi tipo di diffusore acustico a norma (e anche fuori norma). L’Unico 200, in regime impulsivo, eroga 1300 Watt (72.11 Volt sul carico). L’Unico 150 consente riscegliere il tipo di controreazione più adatta al carico. Il fattore di smorzamento cambia con il tipo di controreazione scelta. L’Unico 150 è molto poco sensibile rispetto alla scelta dei cavi di potenza e predilige i diffusori a norma per l’impedenza.

 

Prendiamo l’Unico 100:  la tensione che riesce a produrre sul carico da 2 ohm è pari a  44.7 Volt  (500 Watt) e questa è la tensione minima che l’amplificatore può garantire anche su 4, 8 e 16 ohm.  Lo dobbiamo considerare un amplificatore da 125 Watt su 8 ohm infatti (con una buona dose di autolesionismo) si chiama Unico 100 come se fosse un ampli da 100 Watt. Ripetendo lo stesso ragionamento per i tre amplificatori otteniamo la seguente tabella:

 

 

Carico

Unison Unico 50

Unison Unico 100

 

Unison Unico 200

 

Potenza RMS sul carico in Watt

Tensione di picco sul carco in Volt

Potenza RMS sul carico in Watt

Tensione di picco sul carco in Volt

Potenza RMS sul carico in Watt

Tensione di picco sul carco in Volt

2 ohm

364

38.16

500

44.72

820

57.27

4 ohm

182

38.16

250

44.72

410

57.27

8 ohm

91

38.16

125

44.72

205

57.27

 

L’Unico 200 si chiama così perché garantisce 57.27 Volt da 2 a 8 ohm. L’Unico 100 e L’Unico 50 erogano effettivamente più potenza di quanto non lascino intendere i loro nomi.

I nomi corretti dovrebbero essere Unico 90, Unico 125 e Unico 200.

 

Se poi sui carichi elevati (8ohm o più) l’amplificatore  produce potenza maggiore tanto di riguadagnato. A questo punto dovrebbe essere chiaro che tutto dipende dall’impedenza dei diffusori acustici. In linea di principio, se non conosciamo l’impedenza dei diffusori, sappiamo che, con questi  amplificatori, potremo contare come minimo su 38.16, 44.72 o 57.27 Volt RMS su qualsiasi carico compreso tra 2 e 8 ohm.
Se invece sappiamo che il minimo di impedenza del diffusore vale, per esempio, 4 ohm sapremo di poter contare su potenze maggiori.

Scendere sotto 2 ohm di carico non dovrebbe essere necessario (la normativa prevede un carico minimo di 3.2 ohm e i diffusori con minimi inferiori non dovrebbero nemmeno essere in commercio). In sostanza gli amplificatori della serie Unico garantiscono il corretto pilotaggio della quasi totalità dei diffusori acustici sul mercato.

 

I cavi

 

Il cavo, con la sua componente resistiva,  altera il fattore di smorzamento dell’amplificatore e ne degrada le prestazioni. Tanto per mettere giù dei numeri consideriamo 3 cavi di sezione diversa e un amplificatore con fattore di smorzamento pari a 200:

 

lunghezza in metri

Sezione

componente resistiva

giudizio

2.5

AWG 14

0.041 ohm circa

Il fattore di smorzamento si dimezza

2.5

AWG 10

0.016 ohm circa

può andare bene

2.5

AWG 8

0.010 ohm circa

va meglio

 

La resistenza del cavo è valutata su andata+ritorno quindi su 5 metri di conduttore.
la resistenza di un AWG 14 è paragonabile alla resistenza di uscita dell’ampli e ciò ne dimezza il fattore di smorzamento. Con l'AWG 8 il fattore di smorzamento diminuisce "solo" del 20%. La attenuazione dovuta al cavo AWG 8 (su carico da 2 ohm) vale meno di 0.043 dB e non è udibile (la JND vale da 0.1 dB a 0.5 dB a seconda degli autori e della larghezza di banda considerata).  I cavi di sezione AWG 8 (AWG 7, AWG 6 ecc.) difficilmente creano problemi.

Le “differenze di sonorità” tra cavi diversi sono evidenti quando si confrontano tra loro cavi di sezione molto diversa o insufficiente o qualità scadente (o semplicemente troppo lunghi). Vale infatti il seguente teorema:

 

“Quando, nel confronto tra due cavi, si percepisce una variazione di qualità sonora allora uno dei due cavi è da buttar via” .

 

La dimostrazione è triviale: il cavo ideale, per definizione, non altera la qualità sonora. Se, alternando due cavi, si percepisce una variazione nel suono significa che almeno uno dei due cavi introduce una variazione quindi non è ideale e va buttato via. Questo teorema non dice quale dei due cavi deve essere buttato ma questo si capisce facilmente con una misura (per esempio di resistività del cavo o di risposta in frequenza ai morsetti del diffusore).

 

Per concludere per “accoppiare” amplificatore, cavi e diffusori si deve partire da impedenza e sensibilità del diffusore :

 

1

Nota la sensibilità del diffusore si calcola la potenza RMS dell’amplificatore necessaria per raggiungere il livello SPL desiderato nell’ambiente

2

si sceglie l’amplificatore di potenza adeguata (in funzione della impedenza del diffusore)

3

si sceglie il cavo in funzione della impedenza di uscita dell’amplificatore e comunque molto minore della impedenza dei diffusori.

 

 

 

I diffusori Opera

 

Tutti i diffusori Opera presentano impedenza nominale di 4 o 8 ohm  e rispettano la norma DIN 45500 (anche in modo conservativo). In più presentano impedenza regolare e con rotazioni di fase contenute. Per molti modelli sono disponibili gli schemi per regolarizzare la curva di impedenza e renderla praticamente costante. Tutto ciò semplifica la scelta dell’amplificatore.

 

http://www.mariobon.com/index_prove.htm

http://www.mariobon.com/schede/_O_Quinta2011/LinearizzazioneZ.htm

http://www.mariobon.com/schede/_O_seconda2011/LinearizzazioneZ.htm

http://www.mariobon.com/schede/_callas07/LinearizzazioneZ.htm

http://www.mariobon.com/schede/_Gcallas09/LinearizzazioneZ.htm

 

Sinergie

 

Consideriamo le possibilità di accoppiamento di due  apparecchi:

 

 Apparecchio 1 è….

Apparecchio 2 è…

Accoppiamento è….

Perfetto

Perfetto

Perfetto

Perfetto

Imperfetto

Evidenza le imperfezioni di 2

Imperfetto

Imperfetto

Ottimo se i difetti si compensano,  pessimo se i difetti si sommano

 

Gli abbinamenti migliori sono quelli tra apparecchi perfetti o quando i difetti di un dispositivo compensano i difetti dell’altro (il che implica la ricerca e l’acquisto di due apparecchi “difettosi”). Le famose “sinergie tra componenti” altro non sono che la compensazione dei reciproci difetti.

Se andiamo ad analizzare nel dettaglio ogni singolo accoppiamento ci accorgiamo che le differenze udibili hanno sempre una loro ragione d’essere rilevabile con le opportune misure. Almeno in questo caso le misure hanno una corrispondenza con la qualità sonora percepita: basta misurare, per esempio, la risposta in frequenza ai morsetti dell’amplificatore e ai morsetti del diffusore per rendersene conto. Questo tipo di misure è stato fatto dalla rivista SUONO (marzo 2008 pag.70 – Impedenza: fattore discriminante )

 

L’Upower: moltiplicare la potenza per quattro.

 

Abbiamo visto che un amplificatore a valvole, con programmi musicali adatti, si comporta come se la sua potenza fosse quattro volte più alta. Per esempio l’ Unison Simply Italy (12 Watt) si comporta come se ne avesse fino a 48 Watt (riducendo il fattore di cresta della riproduzione alla metà con un effetto da molti considerato gradito).

 

L’Upower è un dispositivo, di nuova concezione, che aumenta la potenza di un amplificatore fino a 4 volte e fino al massimo di 100 Watt (*). Ne segue che un amplificatore da 25 watt raggiunge i 100 watt mentre uno da 40 si ferma  comunque a 100 Watt. La caratteristica dell’Upower è quella di mantenere inalterata la timbrica dell’amplificatore “UPowerizzato” sia esso a stato solido a valvole con o senza trasformatore di uscita. Poter disporre di un amplificatore che suona come un Simply Two ma con 48 Watt di potenza è certamente attraente. Possiamo dire, per semplificare che l’Upower è una specie di Booster (anche se non è così).

 

Abbinato all’ UPower il Simply Italy eroga 48 Watt  e, per quanto detto precedentemente, si comporta come se ne avesse 192. Siamo su numeri importanti.

L’abbinamento dell’Upower con un Unison S6 (35 Watt) compone una amplificazione con il suono dell’ S6 ma con oltre 100 Watt di potenza disponibile (paragonabili a 400 watt di uno stato solido). Il tutto mantenendo il caratteristico suono delle valvole.

 

Nella tabella che segue viene confrontato il costo e la potenza di una coppia Amplificatore + UPower. Come si vede aggiungendo l’UPower al P40 o all’ S6 si ottiene un amplificatore con tutte le caratteristiche dell’amplificatore valvolare ma con 100 Watt di potenza ad un prezzo paragonabile al P70 (che ha “solo” 70 Watt).

 

Modello

Potenza

Watt

Prezzo

Listino

Prezzo con +UPower

(1.800 €)

Potenza  con Upower

Watt

Costo per Watt

SIMPLY ITALY

12

1.650

3450

48

71.88

SIMPLY TWO

10

2.150

3.950

40

98.75

PRELUDIO

14

2.740

4.540

64

70.93

S6

35

3.200

5.000

100

50

P40

40

3.490

5.290

100

52.9

SINFONIA

27

4.250

6.050

100

60.5

P70

70

5.300

7.100

100

71

S8

24

5.960

7760

96

80.8

SMART 845 Finale

24

7.400

9.200

96

95.83

PERFORMANCE

40

9.190

10.990

100

109.9

ABSOLUTE 845

40

35.000

36.800

100

368

REFERENCE Finale

70

35.000

36.800

100

368

La tabella fa riferimento agli amplificatori a valvole di produzione Unison ma l’Upower può essere utilizzato con qualsiasi amplificatore (valvole, stato solido, ibrido, classe D, ecc.). Si consideri con attenzione il costo per Watt (verificare i prezzi di listino)

 

 (*) l’Upower viene dichiarato per 100 Watt ma ne eroga 120 con carico da 8 ohm e 180 con carico da 4 ohm.

 

Conclusioni

 

Le performance dell’amplificatore dipendono sostanzialmente dal diffusore acustico.  Un diffusore con impedenza a norma e andamento regolare potrà suonare convenientemente con una larga scelta di amplificatori. Al contrario un diffusore con minimi di impedenza non a norma e/o con importanti rotazioni di fase richiede un amplificatore sovradimensionato oltre che di buona qualità.

Un trucco per far suonare meglio un diffusore molto reattivo e quello di utilizzare cavi di sezione ridotta (con una significativa componente resistiva) oppure un amplificatore con fattore di smorzamento basso (a valvole non retroazionato). In questo modo gli effetti del clipping e del chatting dell’amplificatore vengono attenuati a scapito di una certa variazione della risposta in frequenza sicuramente meglio tollerata all’ascolto. Questo è il tipico esempio di “sinergia”: la correzione di un difetto con un altro difetto.