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di Mario Bon

7 novembre 2015   - aggiornato il 12 febbraio 2017

 

 

Un sistema di altoparlanti, per essere definito ad alta efficienza, deve presentare sia una alta impedenza (8 ohm o più) che una elevata sensibilità (superiore ad almeno 95 dB per 2.83Vrms@1metro)

Un diffusore da 8 ohm ad alta sensibilità richiede, dall’amplificatore, una tensione di pilotaggio modesta. Quindi:

 

Un amplificatore in classe B

mette in evidenza la distorsione di incrocio

Un amplificatore in classe AB

ha una probabilità maggiore di rimanere nella zona di funzionamento in classe A

Un amplificatore in classe A

Non pone problemi

 

Ne segue che, con diffusori molto efficienti, è meglio utilizzare amplificatori in classe A pura (che sono però i meno efficienti) o amplificatori in classe AB ma con un buon margine di funzionamento in classe A. L’uso di amplificatori in classe AB appare essere un buon compromesso perché al massimo soffriranno di una certa dose di distorsione di forma che è la più tollerabile (e si può correggere con un po’ di retroazione).

 

I diffusori più efficienti funzionano meglio con gli amplificatori meno efficienti.

L’ ideale, dal punto di vista energetico,  sarebbe abbinare un diffusore molto efficiente con un amplificatore altrettanto efficiente.

Gli amplificatori in classe D sono molto efficienti e si possono utilmente impiegare per amplificare la gamma bassa. La soluzione migliore, nella multiamplificazione, è utilizzare amplificatori in classe D per la parte bassa (anche fino a 2000 Hz) e amplificatori in classe AB sopra tale limite.

 

La figura mostra il segnale prodotto da un amplificatore in Classe A e  in Classe B su carico resistivo. Nella Classe A i dispositivi di uscita sono sempre  in conduzione e non si osservano discontinuità nella caratteristica di trasferimento. Nella classe B la transizione avviene nell’intorno dello zero (su carico resistivo) .

Negli amplificatori in Classe AB (su carico resistivo) la transizione da classe A a B avviene quando il segnale supera una certa soglia. Su carico reattivo le transizioni avvengono ugualmente ma a  livelli di tensione diversi. Con la Classe A Dinamica la transizione non avviene perché i dispositivi di uscita sono mantenuti in stato di conduzione (non si spengono mai e restano in regime di funzionamento lineare). Questo riduce l’ampiezza dei segnali di correzione che transitano nell’anello di retroazione.

Negli amplificatori in classe SuperAB le transizione tra il funzionamento in classe A e B è tale da ridurre l’ampiezza dei segnali di controreazione rendendo fisicamente impossibile l’intermodulazione dinamica. Contemporaneamente, al contrario di quanto avviene negli amplificatori in classe AB, l’impedenza di uscita diminuisce.

 

Un sistema di altoparlanti ad alta efficienza richiede anche, a monte,  una catena poco rumorosa. Le questioni  relative agli amplificatori si esauriscono praticamente qui. Resterebbe da commentare la questione della forza controelettromotrice prodotta dall’altoparlante e i “danni” che può produrre all’amplificatore.

 

L’altoparlante dinamico ha due elementi elastici resilenti: il rim (bordo esterno) e lo spider (sospensione interna). Teoricamente il rim dovrebbe essere privo di elasticità. Se il rim è realizzato in gomma naturale (o simile) è lineare e praticamente esente da isteresi. Ciò significa che lo smorzamento, nel rim,  è proporzionale alla velocità. I rim in tela, usati in campo professionale, hanno gli stessi problemi degli spider interni.

Lo spider, invece, è generalmente realizzato in tessuto imbibito di collanti ed è sede di attrito di natura viscosa, strutturale e colombiana. Lo spider soffre di isteresi. Se lo spider è di qualità insufficiente possono manifestarsi dei problemi nel passaggio nell’intorno dello zero (attrito coulombiano). In tal caso la distorsione armonica, al crescere dello spostamento, prima diminuisce e poi riprende a crescere (fenomeno che si osserva anche in certi woofer per alta fedeltà di una nota ditta inglese). A parte questo, ragionando in termini cinematici, per riprodurre un suono ad un certo livello SPL, due altoparlanti, di pari superficie di radiazione, si spostano della stessa quantità ed alla stessa velocità. Questa evidenza è indipendentemente dalla loro massa mobile (e quindi efficienza o sensibilità). Se non bastasse la risposta impulsiva di un altoparlante è determinata dai fattori di merito. 

In sostanza non ci sono motivi di principio per cui un altoparlante ad alta sensibilità dovrebbe riprodurre “più fedelmente” i piccoli segnali (o microdettagli che dir si voglia) sempre che lo smorzamento non sia tale da limitare lo slew rate meccanico. Caso mai può avvenire il contrario visto che un cono “leggero”, specie se in carta, presenta i noti  break up e un effetto coincidenza attorno a 700 Hz (che spesso coincide con le risonanze del rim) e, come se non bastasse, può produrre anche distorsione sub armonica.

In letteratura è stato dimostrato più volte che un diaframma rigido produce meno distorsione di un diaframma “morbido”. Purtroppo rigidità e leggerezza non vanno sempre di accordo  (da qui  l’uso di materiali quale roacel, porcellana, titanio,  carbonio, ecc.).

 

Nel novembre 2015  è stato sperimentano un nuovo tipo di spider, denominato BC, a repulsione magnetica il quale, essendo privo di massa, consente di superare tutti i difetti degli spider  convenzionali (in particolare le onde stazionarie e la non linearità). Strutturalmente, questo spider  presenta una caratteristica complementare all’andamento del fattore di forza in funzione dello spostamento nel traferro che consente di aumentare l’escursione lineare dell’apparato mobile Xmax del 50% a parità di altezza del traferro e della bobina mobile. Ma la cosa ancora più curiosa è che le piastre polari possono essere del tipo più economico perché il fattore di forza si autocompensa.  Il sistema richiede , oltre ad un normale magnete in ferrite, un minimo di tre piccoli magneti al samario. Grazie al recupero del campo disperso (attraverso una normale tazza) il campo B aumenta del 12% circa. Le correnti di Focault, che scorrono nel polo centrale in direzioni opposte, si annullano a vicenda riducendo la distorsione in gamma media in modo consistente anche in assenza di anelli stabilizzatori del flusso.

Il prototipo è stato sviluppato da una idea del dott. M. Kistanami mentre cercava di risolvere un problema di una lente magnetica a super conduttori.