Distorsione nei componenti passivi

Rivisto il 17 giugno 2021

MB

 

Condensatori

All’interno del condensatore operano delle forze meccaniche di origine elettromagnetica:

-         le piastre di un condensatore si attraggono

-         le forze sul dielettrico tendono ad “assorbirlo” tra le piastre.

 

Come risultato il condensatore vibra. Se il condensatore vibra la sua capacità diventa funzione della posizione delle piastre e quindi dell’ampiezza della tensione applicata e si genera distorsione per intermodulazione. Ne segue che la capacità del condensatore dipende dalla tensione applicata tra le sue armature.

Il condensatore reale è anche caratterizzato da una massima tensione applicabile tra le piastre. Più ci si avvicina al limite più la caratteristica devia dalla linearità. Ne segue che più la tensione di lavoro del condensatore è elevata e tanto meno l’ampiezza del segnale potrà influire sulla linearità. Ne segue che un condensatore da 800 Volt è migliore di un condensatore da 100Volt. Tra l’altro una tensione di lavoro elevata è associata a minori perdite.

Oltre a quanto detto l’impedenza del condensatore non decresce all’aumentare della frequenza come sarebbe atteso. Essendo costituito da armature molto grandi queste vengono avvolte a formare un cilindro e questo introduce un effetto induttivo. Oltre una certa frequenza il condensatore si comporta come una induttanza. Più il valore di capacità è alto e tanto più bassa è questa frequenza.

 

Induttanza

 

I fili percorsi da corrente sono soggetti a forze meccaniche e quindi una bobina è soggetta a vibrazioni. Queste vibrazioni alterano la geometria della bobina ed il valore dell’induttanza che diventa funzione della corrente che la attraversa e genera distorsione per intermodulazione. Le induttanze migliori sono quelle in aria e autocementate o annegate nella resina.

 

Ancora peggio l’induttanza ha un nucleo in ferrite (la ferrite subisce una forza che tende ad espellerla dalla bobina quindi deve essere ben fissata). Il campo magnetico all’interno della ferrite non può crescere all’infinito. Quando la ferrite satura il campo non può più aumentare e l’impedenza della induttanza collassa. La corrente di saturazione dipende dalla permeabilità magnetica e dal diametro della ferrite. Le bobine migliori hanno nuclei in polveri di ferro pressate di buon diametro o lamierini e permeabilità bassa (compresa tra 2 e 3).

Oltre a questo una bobina raccoglie efficacemente i campi concatenati (prodotti per esempio da altre bobine vicine) e questo genera sia distorsione che cross-talk tra le vie di un cross-over passivo.

 

Resistori

I resistori a filo avvolto hanno gli stessi difetti delle induttanze anche se sono anti-induttivi.

La soluzione è semplice: niente resistori a filo e puntare su resistori MOX (a strato di ossido metallico). L’altro problema dei resistori è il riscaldamento che ne modifica il valore. Le variazioni istantanee di temperatura producono distorsione di forma (e intermodulazione).

In Opera vengono utilizzati resistori realizzati da Vishay su specifica.

 

Conclusione

I componenti passivi di scarsa qualità e non adeguatamente dimensionati producono distorsione per intermodulazione. Tale distorsione viene poi aumentata dagli altoparlanti (che intermodulano pure loro) . Se l’altoparlante genera più distorsione dei componenti passivi del cross-over la distorsione provocata dai componenti passivi rimane mascherata.

 

La regola è evitare i componenti che sottoposti a tensione vibrano meccanicamente.  Alcuni preferiscono resinare i circuiti cross-over. Questo si fa quando si vuole mascherare il circuito ola qualità dei componenti.