La distorsione sen-quadro (vedere anche Distorsione_e_piccoli_segnali.htm)

Rivisto e ampliato il 17 giugno 2021-06-17

Mario Bon

Audio Review pag 54: test della JBL L100 Classic (5600 €)

I woofer professionali sono caratterizzati da una frequenza di risonanza alta ottenuta con bassa cedevolezza (sospensioni rigide). Questo serve ad evitare che escursioni troppo ampie possano produrre danni (in particolare nei sistemi reflex).

Dice GPM che i woofer così concepiti presentano la massima non linearità per piccoli segnali nell'intorno della posizione di equilibrio e non sono adatti per la riproduzione HiFi perché "si mangiamo" i dettagli (almeno quelli nell’intorno dello zero). La caratteristica dei woofer professionali sarebbe simile a quella degli ampli in classe B. Se un altoparlante è realizzato in economia può anche essere. In sostanza i woofer professionali nascono per produrre elevate pressioni sonore e i dettagli più fini non sono essenziali (anche perché in campo PRO la multi amplificazione è largamente utilizzata).

Bisogna dire che diversi diffusori per HiFi mostrano una distorsione armonica decrescente all'aumentare del livello del segnale e presentano anche offset dinamico.

Questa è la caratteristica di un woofer (andamento di k dello spider) come si vede è più “duro” per piccoli spostamenti. Questo si vede anche nella impedenza perché la frequenza di risonanza diminuisce all’aumentare della escursione

Questo grafico non esaurisce la descrizione della caratteristica forza vs spostamento perché manca l’isteresi. Vedere alla fine.

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I woofer per HiFi con elevata cedevolezza possono soffrire di offset dinamico.

L'offset dinamico dipende dalla presenza di un gradiente del campo magnetico nella direzione del moto della bobina mobile. Tale gradiente è minimo o assente negli altoparlanti con motori underhung e/o traferro sagomato e simmetrizzato magari dotati di cappucci di rame sul polo centrale.

Si veda:

- motori underhang

- i woofer JBL con traferro sagomato a T

- gli altoparlanti Scanspeak con motore SD1, SD2 e SD3

- il motore Excel di Seas.

- il motore Peerless

- il motore Wavecor

- push-pull meccanico e acustico

- pre_compressione (o pre_estensione) dello spider (Saes)

Scrive GPM:

In somma, non vale l'equazione secondo la quale se un trasduttore possiede una bassa distorsione a livelli alti poi avrà una distorsione più bassa a livelli contenuti. Avrà soltanto una distorsione che cambia forma ma che comunque farà sparire preziose informazioni dal messaggio sonoro rendendolo meno dettagliato.

Questo tipo di distorsione da cedevolezza ... poco cedevole, prende il nome di distorsione di "seno quadro" vista la forma molto simile del segnale riprodotto nei critici passaggi per lo zero e costituisce, negli ultimi anni, un trito motivo di studio da parte dei maggiori costruttori di altoparlanti ad alta sensibilità.

In buona sostanza possiamo dire che più gli altoparlanti sono pensati per emettere SPL molto elevate e meno si prestano a riprodurre segnali di ampiezza ridotta.

Se per oscillazioni nell'intorno dello zero il segnale riprodotto assomiglia ad un seno quadro significa che la caratteristica statica contiene una forte componente di secondo ordine (la caratteristica è del tipo (kx+bx²) ).

Il fatto che una sospensione sia più o meno cedevole non implica necessariamente che sia più o meno lineare. Una sospensione (spider o rim) è non lineare a causa:

- della sua massa (che dovrebbe essere nulla)

- della costante elastica (che dovrebbe essere indipendente dallo spostamento)

i metodi per:

- rendere lineare la costante elastica dello spider

- eliminare l'offset dinamico

- linearizzare il campo magnetico nel traferro

sono noti da più di 50 anni e basta implementarli. Questo, tra l'altro, renderebbe l'impedenza elettrica dell’altoparlante lineare ed il mitico pilotaggio in corrente, di cui si parla per il 90% a sproposito e per un buon 9% ad minkiam, diventerebbe inutile.

Poi ci sono le esigenze commerciali: in campo professionale le caratteristiche più importanti sono:

- le dimensioni

- il peso

- la tenuta in potenza sul lungo periodo (heavy duty)

- il massimo SPL

- il costo.

Quando un sistema deve essere continuamente montato, smontato e trasportato le dimensioni ed il peso assumono maggior importanza del costo. Un sistema piccolo e leggero si ripaga da solo consentendo risparmi sui tempi e su costi del trasporto e montaggio. Questo spiega l’uso degli amplificatori in classe D. Gli altri problemi vengono attenuati dalla multi amplificazione e dalla proliferazione del numero delle vie e di altoparlanti (array).

Pochi si soffermano a ragionare sul fatto che, nella HiFi domestica la percentuale maggiore di sistemi di altoparlanti sono a due vie con woofer da 7” e, in ambiente domestico, spesso, tanto basta..