Pilotaggio in corrente di un altoparlante dinamico.

Di MB, 26 novembre 2017

 

L’altoparlante dinamico presenta una impedenza caratterizzata dalla frequenza fondamentale di risonanza e dalla impedenza della bobina mobile che presenta una componente resistiva e una componente induttiva.

La distorsione non lineare nell’altoparlante è dovuta:

 

-        alla non linearità delle sospensioni (spostamento)

-        alla non linearità del campo (spostamento)

-        alla non linearità della induttanza della bobina mobile (spostamento)

-        alla variazione del flusso del campo magnetico prodotto dalla bobina mobile (velocità)

-        dai break-up della membrana

-        dalla temperatura (che altera il valore di RE

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Ne segue che anche l’impedenza elettrica contiene una componente non lineare. Detto in altre parola l’impedenza dell’altoparlante dipende dallo spostamento, dalla velocità e dalla temperatura dell’apparato mobile.

Per ridurre la distorsione si deve rendere più lineari le sospensioni, rendere più uniforme il campo dove è immersa la bobina mobile, ridurre la variazione ed il flusso della bobina mobile, utilizzare un diaframma rigido e possibilmente ridurre le variazioni di temperatura. Tutte queste cose possono essere fatte ed hanno tutte un costo in termini di prestazioni o di soldi. Per esempio un diagramma più rigido di solito è anche più pesante e questo riduce il rendimento.

 

Quando l’altoparlante è pilotato in tensione la corrente che lo attraversa vale I=V/Z dove

-        I= corrente

-        V= tensione applicata ai suoi morsetti

-        Z = impedenza elettrica.

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Dato che abbiamo detto che Z, in linea di massima, non è lineare, ne segue che anche la corrente non è lineare.

Ma la forza che agisce sulla bobina mobile vale BLI dove B è il campo magnetico, L la lunghezza del filo della bobina mobile immersa nel campo B. B non è costante di suo, I non è lineare a causa di Z e quindi ci sono almeno due cause di distorsione. Se rendiamo la corrente indipendente da Z eliminiamo una causa di distorsione. Ne segue che c’è il pilotaggio in corrente comporta un vantaggio tanta maggiore quanto più Z è non lineare. Va detto ch Z non è lineare negli altoparlanti economici.

 

Un amplificatore di corrente è un dispositivo che eroga una corrente proporzionale alla tensione in ingresso ed indipendente dall’impedenza del carico. Tale corrente è anche indipendente dalla tensione ai capi del carico. Nel caso dell’altoparlante è indipendente dalla tensione generata da qualsiasi movimento dell’apparato mobile. Questo naturalmente se stiamo parlando di un amplificatore di corrente ideale (nel qual caso l’impedenza di uscita è infinita).

Per contro la tensione ai capi dell’altoparlante è pari a V= ZI il che significa che la tensione, e quindi la risposta in frequenza dell’altoparlante, traccia fedelmente l’andamento di Z: dove Z aumenta, per esempio alla risonanza, la tensione aumenta. Questo richiede che l’amplificatore in corrente consenta, alla sua uscita, delle escursioni in tensione molto ampie. L’altro effetto è che risposta sui bassi dell’altoparlante è determinata dal QMS che, nei woofer migliori, supera facilmente il valore unitario e può arriva a superare 5. La risposta nel tempo di un woofer con fattore di merito 5 è pessima e dà origine al “basso monocorde”. In sostanza viene a mancare completamente l’articolazione e pare che il basso suoni sempre la stessa nota.

Per riportare la risposta dell’altoparlante ad una ragionevole “piattezza” si deve equalizzare il segnale in ingresso all’amplificatore. Questo porterà anche alla riduzione dell’escursione di tensione all’uscita dell’amplificatore.

Dato che ogni altoparlante ha la “sua” particolare impedenza si dovrà modificare l’equalizzazione in funzione dell’altoparlante utilizzato.

Un altro vantaggio del pilotaggio in corrente consiste nel fatto che il valore resistivo della bobina mobile non ha più importanza e può essere ridotto a piacere (e questo aumenta il rendimento).

 

Per concludere il pilotaggio in corrente presenta dei vantaggi alcuni dei quali si possono ottenere impiegando altoparlanti di qualità. In particolare se la bobina mobile è immersa in un campo costante (come avviene negli altoparlanti con motore underhung) e si utilizzano anelli di stabilizzazione del flusso, cappucci in rame sul polo centrale la non linearità di Z viene grandemente ridotta e con essa anche i vantaggi del pilotaggio in corrente.

 

Il pilotaggio in corrente ha anche delle controindicazioni perché richiede un amplificatore con una equalizzazione fatta apposta oppure altoparlanti realizzati ad hoc. Va anche detto che pilotando in corrente un diffusore acustico dotato di filtri “in parallelo”, ovvero quelli che si usano di solito, restano i problemi (equalizzazione) e si riducono i vantaggi.

 

Il pilotaggio in corrente dà il massimo quando ogni altoparlante viene pilotato direttamente (senza filtri) in un sistema multiamplificato opportunamente equalizzato. Non per nulla la miglior applicazione del pilotaggio in corrente è rappresentata dal sistema ACE-BASS di Audio Pro e non per nulla viene implementata in diffusori attivi.