Zobel_rete_di

MB

 

La rete di Zobel è una rete RC  (un resistore in serie ad un condensatore) che viene connessa in parallelo all’uscita di un amplificatore. Si tratta di una compensazione in uscita che riduce il guadagno ad anello aperto alle frequenze alte con lo scopo di evitare auto oscillazioni causate dalla eventuale reattività del carico. Infatti l’impedenza di uscita dell’amplificatore controreazionato (compensato con polo dominante) presenta una componente induttiva anche rilevate che potrebbe formare un circuito risonante con la componente capacitiva del cavo o del carico in generale (per esempio un tweeter elettrostatico).

 

A volte all’uscita di un amplificatore di trova una rete formata da 2 reti di Zobel e da un elemento RL parallelo. Altre volte è presente solo l’elememto RL.

 

In realtà la rete di Zobel dovrebbe essere calcolata rispetto al particolare carico collegato all'amplificatore, compresi i cavi, e non è detto che sia sempre necessaria.

In ogni caso la rete di Zobel riduce il quadagno ad anello aperto alle frequenze alte. Negli amplificatori retroazionati tensione-tensione (ampli per HiFi) la riduzione del guadagno ad anello aperto provoca:

 

- riduzione della banda passante

- aumento della distorsione

- aumento della impedenza di uscita (riduzione del fattore di smorzamento)

- riduzione della impedenza di ingresso

 

Impedenza della rete di Zobel

 

La rete di Zobel presenta una impedenza che parte da infinito (circuito aperto) e scende fino a raggiungere il valore della resistenza quindi rimane costante.

In pratica è l’andamento ideale per compensare un dipolo RL serie.

Rete di Zobel ed Altoparlanti dinamici

 

Negli altoparlanti dinamici l'impedenza della bobina mobile contiene una componente induttiva importante che varia con la frequenza. Può essere approssimata con una rete di Foster. Più sezioni R//L sono presenti tanto più il modello è preciso. Va detto che sarebbe necessario introdurre in serie anche dei gruppi RLC parallelo per dar conto dei piccoli picchi causati dai break-up.

Nella figura che segue si vede il grafico con l'impedenza dell'altoparlante (modulo e fase) sovrapposta all'impedenza del modello elettrico dell'altoparlante. In rosso l'errore (amplificato). La sintesi della rete di compensazione viene fatta da Quebek (con certi criteri). Nella parte bassa è rappresentato il circuito sintetizzato. Per la simulazione di un filtro cross-over questo modello è più che sufficiente.

 

Il grafico che segue mostra l'impedenza del woofer con e senza la compensazione. E' evidente che calcolare il cross-over sulla impedenza compensata è più facile ma questo richiede ben quattro componenti in più nel filtro. Sono state usate due reti di Zobel in parallelo. Si noti il leggero aumento di impedenza oltre 5000 Hz che è sostanzialmente ininfluente e che, per essere compensato, richiederebbe una terza rete di Zobel.

Più componenti ci sono nel cross-over, più questi devono essere precisi (tolleranze ridotte) e di qualità elevata per non introdurre differenze sensibili tra i canali destro e sinistro e on introdurre distorsione.

 

 

Dato che anche i componenti del filtro in parallelo al segnale possono introdurre distorsione, per usare meno componenti si usa sovracompensare l’impedenza impiegando una unica rete di Zobel.in modo da mantenere l’impedenza più alta possibile nella banda di utilizzo. Poi, anche se l’impedenza cala più del dovuto verso le alte frequenze, se ne tiene conto nella progettazione del filtro. In genere, se è possibile, si tende a non compensare l’impedenza ed a realizzare un filtro che tenga semplicemente conto della reale impedenza dell’altoparlante. Questo sempre in base al principio che, nel filtro, meno roba c’è e meglio è.