Slew_Rate
18 agosto 2018
MB


Lo slew rate è una grandezza misurata in elettronica che riguarda in particolare gli amplificatori. Lo slew rate di un amplificatore misura la massima variazione della escursione della tensione sul carico e si misura in Volt per micro secondo (V/uS). Lo slew rate non va confuso con il tempo di salita. Il tempo di salita si misura in regime di piccoli segnali ed è correlato (e ricavabile) dalla risposta in frequenza del DUT. Lo slew rate si misura in regime di grandi segnali ed è correlato alla risposta in frequenza ai grandi segnali (normalmente meno estesa della riposta ai piccoli segnali).

Slew_rate = DV/Dt dove V è la tensione sul carico.

In meccanica, in presenza di attrito viscoso, la velocità di qualsiasi oggetto in moto immerso in un fluido, risulta superiormente limitata: è il principio su cui si basa il paracadute. L’attrito viscoso è proporzionale alla velocità. Più la velocità cresce e più l’attrito tende a rallentarla. Ad un certo punto la forza di attrito viscoso uguaglia la forza che muove l’oggetto. Si raggiunge così una condizione di equilibrio e la velocità del DUT non può più crescere (velocità critica).

Il diaframma di un altoparlante è un corpo che si muove immerso in un fluido (l’aria) tra l’altro la forma del diaframma lo rende affatto aerodinamico (affinché trasferisca all’aria la massima quantità di moto).

Alla frequenza di risonanza dell'altoparlante la corrente vale Eg/(Res+RE) e le forze esterne sono controbilanciate solo dalle forze di attrito.
- Eg = tensione ai morsetti
- RE reistenzs della bobina mobile
- Zmax = RE+Res massimo di impedenza alla risonanza

- RMS = (BL)^2/Res - BL = fattore di forza - dx/dt = velocità
BLi = RMS (dx/dt) = RMS v da cui vmax = Bli/RMS (velocità e corrente sono in fase)

Fatte le debite sostituzioni, risulta che

Velocità_massima = vmax = (Eg/BL) (RES/(RES+RE)

Ne segue che la velocità massima è direttamente proporzionale a Eg (tensione di pilotaggio) e inversamente proporzionale a BL (come ci si poteva aspettare perché aumentando BL il fattori di merito totale diminuisce e con esso la velocità del diaframma). Eg è limitata dalla capacità del dispositivo di dissipare la potenza elettrica in ingresso.

Incidentalmente possiamo notare che quando RES è uguale a RE (Q basso) la velocità massima vale esattamente metà di quello che potrebbe essere con RES >> RE. Ricordiamo che RES+RE è il valore dell’impedenza elettrica Zmax alla risonanza del sistema.

Negli altoparlanti le perdite sono rappresentate dal Q meccanico (QMS) nel quale si fanno rientrare, in prima approssimazione, tutte le componenti di attrito viscoso compresa la parte reale dell’impedenza di radiazione quindi, in prima istanza, tanto è maggiore il QMS (RES grande), tanto più l’altoparlante potrà raggiungere velocità elevate il che significa anche raggiungere escursioni più elevate ed estendere la propria risposta sia verso l’alto che verso il basso. Per tale motivo si preferiscono i tweeter con ferrofluido a bassa densità o senza ferrofluido. Quando RES è molto maggiore di RE la velocità massima tende a (Eg/BL).

Per un woofer il problema della riproduzione delle alte frequenza è meno importante sia per la presenza del filtro passa basso ma soprattutto perché la velocità del diaframma (a parità di SPL prodotto) si riduce di quattro volte per ogni raddoppio della frequenza. In letteratura si parla esplicitamente di Slew rate meccanico solo con riferimento al cantilever del fonorivalatore (pick-up).