Tecnologie

Termini tecnici

ALCUNI CONCETTI FONDAMENTALI:

" Da quando ho iniziato ad ascoltare il mondo dell'alta fedeltà, ho dovuto rivedere, ascoltando specialisti di ogni genere, tutti i concetti di base che avevo semplicemente appreso alla scuola di elettronica. Tutti quei semplici dati su watt, impedenza, resistenza, ecc., erano stati complicati da nozioni così soggettive, da tali manipolazioni nell'utilizzo, che, e l'ho verificato di persona, persino i laboratori ufficiali stanno iniziando a perdere la bussola.

Quindi ho pensato che, giusto per schiarirmi le idee, avrei voluto rivedere un po' più da vicino tutti questi concetti fondamentali e condividere con voi le mie riscoperte.

Nei libri di divulgazione scientifica e nei negozi, il consumatore medio si trova spesso di fronte a una montagna di informazioni contraddittorie riguardo alla potenza di questi sistemi. Rivediamo quindi i termini comuni utilizzati in questo campo e restituiamo loro il giusto significato e, soprattutto, il loro vero valore. »

Guy Le Cornec

 

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La frequenzaLa frequenza, o impulsi al secondo, è espressa in hertz (Hz). La gamma di frequenze udibili dall'orecchio umano va, teoricamente, da 20 a 20.000 Hz. La sensibilità dell'orecchio, sia alla pressione che alla frequenza, diminuisce con l'età.

 

Il dBspl è l'unità di misura della pressione sonora. Il suo livello zero è stabilito alla soglia dell'udito umano: 2,10 ^-5 Pascal. È un'unità di misura con progressione logaritmica, come qualsiasi scala in decibel.

 

Il dB(A) è una scala di misurazione dBspl ponderata in frequenza.

 

Tabella comparativa dei livelli sonori in dB(A)

PRESSIONE ACUSTICA Pascal (Pa)	LIVELLO DI PRESSIONE SONORA dB (A)	SENSAZIONE SONORA	NATURA DEI RUMORI
		IMPRESSIONE SOGGETTIVA
< 2 .10 -5	< 0	Impercettibile	camera anecoica
2.10 -5	0	Soglia di udibilità	Test audiometrico
6,3 .10 -5	10	Silenzioso	Studio di registrazione
2.10 -4	20	Molto calmo	Barca a vela, giardino, grotta
6,3 .10 -4	30	Calma	Camera da letto, voce bassa
2.10 -3	40	Calma	Ufficio o appartamento. Voce bassa e normale.
6,3 . 10 -3	50	Moderare	Ufficio o appartamento rumoroso, voce normale
2.10 -2	60	Sostenibile	Appartamento + TV, voce alta
6,3 . 10 -2	70	Rumoroso, chiassoso	Strada di passaggio
2.10 -1	80	Forte, doloroso	Stazione, officine
6,3 . 10 -1	90	Infortuni se 8 ore/giorno	Meccanica, tessitura
2	100	Molto intenso	Presse, motociclette, lavorazione meccanica
6,3	110	Intollerabile	Rivettatrice, martello a caduta
20	120	Assordante	Nessuna conversazione, locale notturno, concerto
63	130	Soglia del dolore,	Reattore
		disturbi, sordità

 

La resa La potenza è il rapporto tra l'energia in ingresso e l'energia in uscita. Nel nostro caso, è il rapporto tra la potenza elettrica fornita dall'amplificatore e la potenza acustica emessa dall'altoparlante. Tuttavia, è importante capire che le nostre orecchie non sono sensibili alla potenza acustica, bensì alla pressione. A parità di potenza acustica, la pressione aumenta al diminuire dell'angolo di radiazione. Pertanto, questo è un fattore difficile da correlare con il volume percepito.

 

Sensibilità È il livello di pressione sonora emesso da un altoparlante in un dato punto dello spazio, normalmente a 1 m lungo l'asse di massima radiazione, per una data tensione di alimentazione (normalmente 2,83 Vrms per un altoparlante nella categoria di impedenza standardizzata di 8 ohm). Questa misura viene normalmente fornita per la radiazione in un semispazio (2π steradianti, o più visivamente: un emisfero).

 

Risposta in frequenza Questa è la rappresentazione grafica della sensibilità dell'altoparlante a tutte le frequenze. Viene normalmente calcolata da 20 a 20.000 Hz, per un segnale di 2,83 V a 1 m sull'asse. Dovrebbe essere "uniforme" e graduale, senza bruschi cali, picchi o "scatti".
Questa è una caratteristica essenziale di un altoparlante.

 

Energia, Il termine più abusato nella nostra professione… Ci sono due calcoli di potenza che potrebbero interessarci.

– La potenza efficace (o RMS) erogata da un amplificatore. Gli amplificatori audio sono generatori di tensione, quindi la potenza viene calcolata in base al carico che dissipano: minore è l'impedenza, più potente è l'amplificatore, perché eroga più corrente (P = U x I). Questo processo continua finché la tensione di alimentazione non diminuisce o i componenti dello stadio di uscita non richiedono più corrente.

– La capacità di gestione della potenza di un altoparlante, espressa in Watt AES. Rappresenta semplicemente la capacità di un altoparlante di assorbire energia elettrica senza subire danni: né a causa del distacco del filo dalla bobina mobile, né a causa della combustione della vernice isolante sul filo. In pratica, si tratta di un limite termico. Un altoparlante potente non è necessariamente di qualità migliore, è semplicemente più robusto... uno pneumatico di un camion gonfiato a 8,2 bar non aderisce alla strada meglio di uno pneumatico di una moto gonfiato a 2 bar. Questa potenza è espressa in Watt AES perché le condizioni di misurazione sono definite con precisione in uno standard, attualmente AES2-1984 (r2003).

Tutte le unità di misura della potenza (di picco, impulsiva, musicale, media, di picco musicale, ecc.) sono prive di significato. Gli standard DIN e IEC non sono più in uso.

 

Il livello sonoro massimo, o dBspl Max, La potenza del suono è correlata esclusivamente al volume d'aria spostato a una data frequenza. Questo volume deriva dall'area del diaframma (Sd) e dall'escursione massima (Xmax) dell'altoparlante. Un driver full-range di grandi dimensioni da 21 cm con un'escursione di 2 mm erogherà una pressione maggiore e, di conseguenza, suonerà più forte rispetto a un woofer da 13 cm con un'escursione di 5 mm.

 

Spostamento massimo Xmax è l'escursione positiva, o idealmente simmetrica, che la bobina può percorrere nell'intercapedine d'aria prima che la distorsione generata dalla perdita di forza Bl superi il 10%. Il lavoro del Dr. Klippel ha dimostrato che ciò corrisponde a una riduzione del 18% del fattore Bl. I nostri valori di Xmax soddisfano questo criterio, motivo per cui Xmax può superare la X fisica, che è semplicemente la differenza tra la lunghezza dell'avvolgimento e l'altezza dell'intercapedine d'aria.

La distorsione La risposta di un altoparlante è determinata da numerose non linearità interne: la forza del motore (Bl), l'induttanza della bobina mobile (Le) e la flessibilità della sospensione (Cms) sono tutte non lineari e talvolta asimmetriche a seconda della corrente (i) che scorre attraverso la bobina mobile e della sua posizione (x) nell'intercapedine d'aria. Tutto ciò rende necessario uno studio accurato di ciascun componente di un altoparlante.

A parità di altre condizioni, la distorsione aumenta all'aumentare dell'escursione. Naturalmente, a parità di escursione, un altoparlante ben progettato presenterà una distorsione ridotta.

 

Il concetto di banda larga.

La maggior parte dei diffusori in commercio utilizza una configurazione a più vie, separando le frequenze tra diversi driver specializzati tramite crossover passivi. Questi crossover presentano già numerosi difetti in teoria, che vengono ulteriormente aggravati nella pratica dai difetti dei loro componenti elettronici.

Storicamente, il primo altoparlante veniva utilizzato in "banda larga": senza filtro, sebbene la sua risposta non fosse a banda larga ma piuttosto a gamma media, veniva utilizzato solo per ascoltare la voce.

Con l'evoluzione delle trasmissioni radiofoniche, gli altoparlanti sono diventati più sofisticati nella riproduzione dei suoni e la loro larghezza di banda si è ampliata.

Solo in seguito, con l'aumento dei livelli sonori richiesti, gli altoparlanti si sono specializzati. I vincoli tecnici imposti dalla riproduzione di un ampio spettro di frequenze sono incompatibili con l'utilizzo in concerto all'Hellfest.

In ambito domestico, un altoparlante full-range di qualità trarrà vantaggio dall'assenza di un filtro.

Si tratta di un know-how che Supravox ha saputo preservare, trasmettere e perpetuare.

 

I coni interamente di carta.

In Supravox, i diaframmi dei nostri diffusori full-range sono realizzati interamente in carta, dall'incollaggio della bobina mobile alla sospensione. Questo è il principio che guida la progettazione del primo diffusore elettrodinamico.

La carta, con la sua struttura omogenea ma casuale nella distribuzione e nell'orientamento delle fibre, garantisce rigidità e smorzamento interno costanti su tutta la banda di frequenza. Il design preciso del diaframma – profilo e spessore – ne definisce la risposta: estesa e uniforme. La composizione della pasta di carta conferisce trasparenza sonora all'altoparlante. Uno specifico trattamento della sospensione esterna in carta ci permette di controllare la risposta in frequenza e il suono complessivo dell'altoparlante.

Abbiamo utilizzato le stesse membrane esponenziali, prodotte dagli stessi stampi, con la stessa carta, sin dallo sviluppo di MLiebert e la banda larga negli anni '40.

I nostri relatori sono talvolta associati a un cupola o bicono. Una cupola molto rigida, trattata appositamente, incollata direttamente sul supporto della bobina, consentirà di estendere la risposta in frequenza di un altoparlante oltre i 12-15 kHz.

Il bicono, che per forma e superficie funge da secondo altoparlante più piccolo, fornirà molta energia a partire da 4 kHz.

La scelta viene effettuata durante la progettazione e l'accurata configurazione di ciascun diffusore.

 

Quali magneti?

Un magnete, a prescindere dalla sua tecnologia, è innanzitutto una fonte permanente di energia magnetica. Tuttavia, come tutti gli elementi terrestri, nulla è perfetto. Ogni magnete è caratterizzato da quattro comportamenti principali:

– La sua remanenza, ovvero la sua capacità di mantenere un campo permanente più o meno elevato.
– La sua coercitività, ovvero la sua capacità di resistere a campi esterni opposti che tendono a smagnetizzarla.
– La sua temperatura massima di esercizio.
– Il suo coefficiente di temperatura, che indica la perdita di campo reversibile all'aumentare della temperatura di esercizio.

Purtroppo, nessun magnete è perfetto sotto ogni aspetto, e in più bisogna considerare il loro costo.

Il magnete in ferrite è il più economico, ha una buona remanenza, un'elevata coercitività, una temperatura di esercizio confortevole di 225 °C, ma il peggior coefficiente di temperatura di tutti.

Il neodimio è costoso, ha una remanenza e una coercitività molto elevate, un coefficiente di temperatura discreto, ma una bassa temperatura di esercizio di 80 °C per i gradi standard.

L'Alnico, una delle leghe più antiche insieme al Ticonal, offre un'elevata remanenza, un coefficiente di temperatura quasi perfetto e una temperatura di esercizio molto elevata di 450 °C, ma una bassa coercitività per le leghe più vecchie e comuni. È un magnete eccellente, molto costoso, e richiede una certa attenzione nella progettazione dei motori per stabilizzarlo.

Un'ulteriore fonte di campo magnetico è la bobina di eccitazione. In questa configurazione, il magnete viene sostituito da una bobina che, sotto l'influenza della corrente che la attraversa, genera un campo magnetico proporzionale a tale corrente: l'induzione. Se l'alimentazione della bobina è controllata in corrente, il campo nell'intercapedine d'aria risulta sempre stabile.

 

Livello di ascolto, efficienza e potenza.

Abbiamo visto che il volume di ascolto è correlato unicamente alla cilindrata dell'altoparlante moltiplicata per la sua superficie. Abbiamo anche notato che un altoparlante più efficiente richiede meno potenza per raggiungere lo stesso livello di volume.

Tuttavia, la potenza dissipata nella bobina aumenta la sua resistenza in modo proporzionale all'aumento della sua temperatura, il che riduce l'efficienza dell'altoparlante a causa della diminuzione della corrente che scorre attraverso la bobina, poiché l'amplificatore la alimenta con una tensione i=U/Re. Questo è ciò che chiamiamo compressione termica.

Inoltre, una maggiore potenza implica un maggior numero di componenti nel circuito elettronico, una maggiore dissipazione di calore all'interno di tali componenti, maggiori non linearità termiche ed elettriche e, di conseguenza, una maggiore distorsione. Se riusciamo a gestire la situazione con una potenza inferiore, possiamo optare per circuiti semplici ed efficienti, magari anche in Classe A, che sono più lineari, presentano una distorsione ridotta e sono rinomati per la loro musicalità.

Possiamo constatare chiaramente che un altoparlante ad alta sensibilità induce indirettamente una minore distorsione durante l'utilizzo, anche nei componenti elettronici associati.

 

CONCLUSIONI

Da questa presentazione, è necessario ricordare tre concetti chiave relativi alla scelta dei relatori:
– La capacità di gestione della potenza di un altoparlante non dice nulla sulle sue qualità.
– Le qualità soggettive di un altoparlante a banda larga sono strettamente legate alla carta e al profilo della membrana utilizzata. Si tratta di una competenza rara e preziosa.
– Un diffusore ad alta sensibilità consente l'utilizzo di amplificatori a bassa potenza, a transistor o a valvole, che sono intrinsecamente più lineari e quindi più musicali.