Efficienza dei coni e pressione acustica

di TidalRace - accordiano DOC #16055 | 09 January 2010 @ 15:07 |

Buon Anno a tutti gli Accordiani. Siamo giunti alla terza puntata dell'articolo riguardante il comportamento degli amplificatori valvolari e dopo aver trattato la distorsione del preamplificatore e quella del finale di potenza, proseguiamo parlando dei coni e delle casse dei nostri strumenti. In un amplificatore, sia esso adatto a uno strumento musicale oppure a un impianto di riproduzione audio, uno dei primi parametri usati nella scelta del nostro acquisto è quello della potenza erogata che è espressa in watt efficaci o rms. Tale valore rappresenta la massima potenza erogata dagli stadi finali su un ben preciso carico ohmico, in genere di quattro o otto ohm.

Questa è misurata o calcolata dal produttore prendendo il massimo valore in ampiezza della tensione sul carico prima citato un attimo prima che avvenga la saturazione degli elementi attivi (valvola o transistor) che porta alla limatura della cresta positiva, negativa o entrambe della nostra onda musicale.
Dalla formula che ho omesso in questo testo, ma che è possibile leggere nell'articolo completo che appare a destra nelle risorse, s’intuisce che dimezzando il carico si raddoppia la potenza d'uscita, sempre che il nostro stadio finale e il circuito di alimentazione siano idonei a lavorare con il nuovo valore. Un valvolare però ha il suo carico, che non deve mai mancare, applicabile all’uscita specificata e alcuni chitarristi hanno adottato una tecnica di aumentarne il valore (passando ad esempio da quattro a otto ohm sulla stessa uscita) per diminuire la potenza del finale con una risposta diversa.
Il tipo di misurazione prima descritto per calcolare la potenza d'uscita di un finale è molto più semplice in un modello a transistor o mosfet che presentano la minima distorsione fino al picco di potenza per poi aumentare in maniera perentoria.

Dalla figura notiamo che la distorsione rimane prossima allo zero fino a oltre 100 watt di potenza per poi aumentare in maniera notevole.
Al contrario un finale che utilizza valvole inizia gradualmente la sua distorsione e quindi è più difficile trovare il suo punto di massima potenza erogata indistorta. Spesso si dichiara la potenza massima di un valvolare, quando arriva a un certo livello di distorsione THD che può essere del 5% ma anche del 10%.

Come si può notare la distorsione che riguarda sempre il piccolo finale da 5 watt che utilizza una EL84 sale in maniera costante fino a circa 4 watt per poi sforare il limite di 7 watt con oltre il 60% di distorsione armonica totale.
Una grande differenza tra i due sistemi è la presenza sui valvolari del trasformatore d'uscita necessario per adattare l'alta impedenza d'uscita delle valvole (in genere di svariate migliaia di ohm) alla bassa impedenza dell'altoparlante (da quattro a sedici ohm). Questi trasformatori prevedono spesso varie uscite sul secondario per adattare ogni valore d'impedenza di carico in modo da ottenere il massimo trasferimento di potenza e le condizioni di lavoro ottimali delle valvole che altrimenti potrebbero bruciarsi.
Al contrario i transistor non hanno trasformare d'uscita poiché i suoi elementi attivi, possono essere connessi direttamente agli altoparlanti.

Gli altoparlanti:

Abbiamo già detto che dimezzando il carico su un finale a transistor la potenza raddoppia portando ad avere la possibilità d'utilizzarlo in due o anche tre configurazioni di potenza. Questo in pratica non avviene esattamente come in teoria perché una parte del segnale è assorbito dalle resistenze di polarizzazione o dagli stessi elementi attivi che si traduce in un aumento ridotto al 50% circa.
Tuttavia il carico che 'vede' il nostro finale di potenza non ha niente a che vedere con il carico ohmico trattato finora poiché un altoparlante non presenta un andamento di resistenza lineare in frequenza, ma un'impedenza complessa che è formata dalla resistenza in c.c. (quella che si può misurare con un comune tester), inferiore all'impedenza dichiarata dal costruttore, sommata all'impedenza dell'avvolgimento della bobina che fa aumentare il valore risultante alle frequenze più alte. Tutto ciò si traduce in frequenze in cui è erogata più potenza e altre meno e occorre linearizzarla nei finali a transistor con componenti aggiuntivi: induttanze, condensatori e resistenze per garantirne il funzionamento ottimale.
Anche un finale valvolare comunque vede un carico resistivo-induttivo dato dalla presenza del trasformatore e in misura minore anche capacitivo sempre a causa dello stesso.

Sotto possiamo vedere il grafico d'impedenza e di risposta in frequenza di un piccolo altoparlante di 4 ohm in alnico che ha queste caratteristiche:

Diametro 8 pollici=20 cm, potenza 25 Watt, resistenza in c.c. 3,0 ohm, induttanza avvolgimento 0,21 mH, frequenza di risonanza 129 hz, sensibilità 96,1 db/1W/1m.

La resistenza in c.c. ha un valore molto vicino ai 20 hz indicato dalla freccia blu, mentre la rossa c'indica l'impedenza massima alla frequenza di risonanza di 129 hz e la freccia verde, l’impedenza minima oltre la quale ritorna a crescere a causa dell'effetto dell'induttanza da 0,21 mH.
Non avendo l'amplificatore, un carico costante, la sua potenza erogata dipende dalla frequenza del segnale e in questo caso si ha un picco a 129 hz, dove il segnale è molto più forte seguito da una rapida attenuazione delle frequenze inferiori.
Normalmente si cerca di fare in modo che la frequenza di risonanza sia inferiore a quella più bassa da riprodurre, ma nel caso usassimo questo cono su un ampli per chitarra, troveremmo le frequenze da 80 a 100 hz insufficienti che potrebbero essere riequilibrate con un attento studio della cassa acustica. Oltre quindi al picco di risposta dei 129 hz stimato a 100 dB SPL, con il grafico superiore della risposta in frequenza si possono notare due altri picchi a circa 3 Khz (104 dB SPL) e 12 Khz (87 dB SPL) e dei buchi a 400 hz (89 dB SPL) e 10 Khz (77 dB SPL) che ci fornisce un'idea di massima del suono che ascolteremo.
Ricordo, come già scritto da tante parti, che un aumento di soli 3 dB su tutta la gamma acustica equivale all’utilizzo di un finale con potenza doppia ed essendoci variazioni di oltre 20 dB tra le varie frequenze l'utilizzo di un altoparlante invece di un altro produce enormi differenze sul suono riprodotto comportandosi come un equalizzatore passivo.
E' da notare che questi grafici sono ricavati in camera anecoica con l'altoparlante spinto da un solo watt di potenza e ripreso da un microfono, con risposta assolutamente piatta, a un metro di distanza. Se fosse spinto alla massima potenza, otterremo più escursione della membrana che comunque genera una compressione e distorsione del segnale e una risposta in frequenza diversa.
Occorre far presente inoltre che il livello di sensibilità pari in questo caso a 96,1 dB/1W/1m, è misurato con un segnale di 1 Khz e normalmente è di valore superiore per i coni più grandi e questo ci dà un'idea dell'efficienza del cono a tradurre in pressione acustica la potenza che è applicata.

Scelta della potenza di un altoparlante:

Nel caso di un amplificatore per chitarra elettrica, non essendoci normalmente i tweeter per gli acuti che potrebbero danneggiarsi in caso di saturazione del finale, è preferibile dimensionare la potenza che possono sopportare i vari altoparlanti in modo che sia uguale o maggiore della potenza massima erogata dallo stesso. Sapendo comunque che gli altoparlanti possono riprodurre brevi picchi di segnale superiore alla loro potenza dichiarata senza distruggersi.

Efficienza dei coni e delle casse:

Vediamo ora cosa si può ottenere se a un ipotetico finale che eroga 70 Wrms su 4 ohm oppure 40 Wrms su 8 ohm provo ad abbinare varie configurazioni di casse. Ammettiamo di avere una testata collegata a una cassa che monta un cono da 12 pollici con un'efficienza di 100 dB/1W/1m e di passare poi a collegarla a una cassa con due coni dello stesso tipo e ancora a una con quattro coni ancora dello stesso modello.

Dalla formula sotto riportata possiamo ricavarci il livello di pressione sonora a 1 Khz e 1 metro alla massima potenza:

Pressione a (1) metro = efficienza di un cono + 10*log(potenza del finale*numero dei coni)

La formula ci fa capire che possiamo ottenere la stessa pressione sonora e quindi lo stesso effetto di volume, ma non lo stesso suono, sia raddoppiando il numero dei coni, sia raddoppiando la potenza del finale.

Consideriamo il nostro amplificatore collegata alla cassa più piccola:

Pressione a (1) metro = 100 + 10*log(70*1)=118,5 dB

Alla cassa media:

Pressione a (1) metro = 100 + 10*log(70*2)=121,5 dB

E alla cassa più grande:

Pressione a (1) metro = 100 + 10*log(70*4)=124,5 dB

Come volevasi dimostrare con 2 coni e impedenza di 4 ohm ho l'equivalente di un finale di potenza doppia e un incremento di 3 dB mentre con 4 coni e impedenza sempre di 4 ohm ho l'equivalente di un finale di potenza quadrupla e un incremento di 6 dB. Potete vedere come la pressione sonora cresca in maniera proporzionale al numero degli altoparlanti, per questo molti professionisti utilizzano casse con quattro coni.

Ora se v'interessa conoscere quant'è la pressione sonora massima del vostro amplificatore a una certa distanza invece che a un metro occorre la seguente formula:

Pressione a (n) metri = pressione a (1) metro - 20*log(distanza in metri)

Considerando il nostro amplificatore con un solo cono a una distanza di 4 metri (esempio il chitarrista) otteniamo:

pressione a (4) metri = 118,5 - 20*log(4) = 106,5 dB

A una distanza di 10 metri (esempio il pubblico) otteniamo:

pressione a (10) metri = 118,5 - 20*log(10) = 98,5 dB

Adesso se riprendiamo la nostra amata cassa 4x12 sopra menzionata e facciamo il calcolo a una distanza di 20 metri (esempio il mixer) otteniamo:

pressione a (20) metri = 124,5 - 20*log(20) = 98,5 dB

Possiamo quindi concludere affermando che a parità di finale di potenza, una cassa 4x12 riesce ad ottenere la stessa pressione sonora e quindi lo stesso volume del singolo altoparlante a una distanza doppia.

ATTENZIONE: Tutta questa teoria è valida in spazio aperto e senza tener conto dell'efficienza della cassa in sé, mentre in locali chiusi tanti altri fattori incidono sul risultato finale (palco, muri, tappezzeria, tende ecc... ecc...).
Alla fine se non v'interessano le formule affidatevi sempre al vostro orecchio, poiché l'efficienza di un sistema sonoro non è legata in nessuna maniera alle sue qualità musicali. Buona lettura.

Risorse

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casse e altoparlanti

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Bel lavoro!

di Cukoo - accordiano #17731 | 09 January 2010 @ 17:31

Bel lavoro!

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Articolo molto inter

di vize84 - accordiano #11100 | 09 January 2010 @ 18:13

Articolo molto interessante! Complimenti! Avevo solo un dubbio riguardante l'ultima parte dell'articolo... Se ho un cono e un ampli a 70W so che i 70W verranno fatti andare tutti su quel cono, ma se ho 2 coni, per ogni cono dovrei avere 35W e cosi se ho 4 coni collegati a una testata dovrei avere 70/4=17.5W per ogni cono, il fatto è che dalla formula sembra che vengano contati sempre 70W per ogni cono, siano essi 1 o 4 e la cosa non mi torna... Spero di non aver detto baggianate

rispondi
- Re: Articolo molto inter
  
  di Cukoo - accordiano #17731 | 09 January 2010 @ 23:09
  
  L'autore dell'articolo collega gli altoparlanti in parallelo, quindi il finale dovrà avere una potenza di 70W x il numero dei coni. Tu fai i conti (giusti) con i coni in serie con impedenza decrescente (ad esempio 16 Ohm con 1 cono, 8 Ohm per cono con due coni, ecc). Molti diffusori prevedono una architettura parallelo/serie, e così siamo tutti d'accordo.
  
  rispondi
- Re: Articolo molto inter
  
  di TidalRace - accordiano DOC #16055 | 09 January 2010 @ 21:35
  
  Ciao e grazie per i complimenti ma non è altro che il frutto della passione per l'argomento e le innumerevoli letture dei testi scritti da persone più esperte di me. Ho portato l'esempio di una testata da 70 watt su 4 ohm perchè ho un progetto con questi valori e che ho preso dall'articolo completo che puoi trovare nelle risorse. Questi 70 watt totali rimangono tali e quali sia con uno, due o quattro coni ma ogni cono ha la sua porzione di potenza che rispecchia ciò che hai detto tu. Ho utilizzato sul testo completo la denominazione di potenza equivalente che vale proprio il prodotto potenza del finale per numero coni e che dà l'idea di come 70 watt su quattro coni possano avere la stessa pressione acustica di 140 watt su due coni o di 280 watt su un singolo cono.
  
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Complimenti

di Bobber - accordiano #20475 | 09 January 2010 @ 19:15

Potresti approfondire quanto segue: "alcuni chitarristi hanno adottato una tecnica di aumentarne il valore (passando ad esempio da quattro a otto ohm sulla stessa uscita) per diminuire la potenza del finale con una risposta diversa". Ho infatti visto un tale (forum americano) aver collegato ad un Fender Blues Junior un Celestion G12H 15 ohm 30W questi parametri sono molto diversi dall'altoparlante fender 8 ohm 50W. Grazie

rispondi
- Re: Complimenti
  
  di TidalRace - accordiano DOC #16055 | 09 January 2010 @ 21:48
  
  Infatti in questo caso con un altoparlante da 15 ohm richiede meno sforzo alle valvole del finale che saranno meno stressate e dureranno di più erogando però meno potenza. Naturalmente oltre alla diversa risposta in frequenza e compressione del suono dato dal cambio dello speaker occorre considerare anche il diverso apporto armonico del finale in saturazione. Attenzione, come ben saprai, non è possibile l'operazione inversa per aumentare la potenza erogata che finirebbe solo per danneggiare l'ampli stesso.
  
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Valvole e transistor hanno comportamenti diversi.

di maxrevelator - accordiano #22181 | 10 January 2010 @ 10:42

L'articolo (a parte qualche errore otra Ohm ed Hertz qua e là...) è molto interessante e vorrei aggiungere qualche osservazione aggiuntiva sui diversi comportamenti tra valvole e stato solido. La crescita della pressione acustica generata che sappiamo essere di +3 dB ogni raddoppio della superficie radiante (cioè del numero di altoparlanti) non può prescindere dall'effetto che l'aumento del numero di altoparlanti collegati genera. Se abbiamo una amplificatore da 100 W su 8 Ohm, se colleghiamo un cono da 4 Ohm dovremmo avere 200 W, dico dovremmo perchè solo un amplificatore ideale si comporta così. In generale solo gli amplificatori a stato solido (transistor) si avvicinano a questo valore teorico (cioè un fattore 2) infatti lavorare su 4 Ohm significa chiedere uno sforzo di corrente agli stadi finali dell'amplificatore esattamente doppio, il chè si può ottenere solo quando lo stadio finale sia stato sovradimensionato. Negli amplificatori valvolari la presenza del trasformatore di uscita richiede che questo venga ottimizzato sull'impedenza da pilotare che dovrà essere abbastanza alta per fare in modo che le perdite di potenza dovute alla presenza del trasformatore stesso siano il più possibile contenute. Dobbiamo più verosimilmante considerare che il fattore moltiplicativo della potenza al dimezzamrento dell'impedenza sia 1.2 per il valvolare e 1.7 per lo stato solido, cioè un valvolare da 64 W su 8 Ohm ci darà 77 W su 4 Ohm. Uno stato solido da 64 W su 8 Ohm ci darà 109 W su 4 Ohm. Questi fattori moltiplicativi sono molto ragionevoli e vicini alla normale realtà degli amplificatori. Ho usato una potenza di 64 Watt per comodità di calcolo, siccome l'uscita SPL aumenta di 3 dB ad ogni raddoppio di potenza con 64 W abbiamo 6 raddoppi di potenza (1 - 2 - 4 - 8 - 16 - 32 - 64) equivalenti a +18 dB, cioè un altoparlante che con 1 Watt produce 100 dB SPL ne produrrà 118 db SPL con 64 W. In un amplificatore valvolare progettato per lavorare su 8 Ohm dovremmo fare in modo che l'impedenza vista dall'amplificatore rimanga tale all'aumentare del numero degli altoparlanti visto che abbassare l'impedenza non porta grandi benefici in termini di potenza e rischia di mettere in crisi il trasformatore d'uscita. In un amplificatore a stato solido è abbastanza lecito tollerare impedenze più basse (4 Ohm) e sfruttare l'aumento di potenza che si può ottenere in queste condizioni. Queste considerazioni sono valide per le testate in quanto i combo sono il più delle volte già dotati di altoparlanti ottimizzati allo stadio amplificatore stesso ed inoltre sono valide se consideriamo che il limite sia nella potenza generabile dall'amplificatore e non vi siano limiti imposti dalla potenza sopportabile dagli altoparlanti. (Apro solo una piccola parentesi, quando si usa l'uscita supplementare dei combo per collegare un'altro altoparlante è abbastanza necessario che l'altoparlante della cassa aggiuntiva sia esattamente uguale a quello già presente nel combo. Se questo non fosse possibile è necessario almeno assicurarsi che l'impedenza nominale sia uguale, questo per assicurare una corretta ripartizione della potenza tra i due). Ipotizziamo di avere altoparlanti da 8 Ohm con sensibilità di 100dB/1W/1m, se ne mettiamo 2, possiamo decidere (collegandoli in serie o in parallelo) di avere una impedenza di 4 Ohm oppure di 16 Ohm. Nel primo caso l'altoparlante equivalente ai 2 ha le seguenti caratteristiche: Impedenza 4 Ohm, sensibilità 106 dB/1W/1m teorici che diventano 104 dB se l'ampli è valvolare e 105.5 dB se l'ampli è a stato solido (a causa dei diversi fattori di potenza che abbiamo visto nel passaggio da 8 Ohm a 4 Ohm) Qundi l'uscita SPL massima sarà 122 dB con il valvolare e 123.5 dB con lo stato solido (+18dB) Questa configurazione non va bene per il valvolare perchè l'impedenza è troppo bassa ed inoltre non si hanno grandi benefici in termini di SPL, mentre è di grande efficacia per lo stato solido. Nel secondo caso l'altoparlante equivalente ai 2 ha le seguenti caratteristiche: Impedenza 16 Ohm, sensibilità 100 dB/1W/1m teorici Questa configurazione non porta benefici in termini di SPL e richiede tensioni di uscita più alte che possono mettere in crisi sia il valvolare che lo stato solido e quindi non ha senso utilizzarla. Una configurazione ugualmente efficace per entrambi i tipi di amplificazione è la soluzione a 4 altoparlanti collegati in serie/parallelo. In questa configurazione l'altoparlante equivalente ai 4 ha le seguenti caratteristiche: Impedenza 8 Ohm, sensibilità 106 dB/1W/1m teorici che rimangono tali sia con il valvolare che con lo stato solido. Qundi l'uscita SPL massima sarà 124 dB con il valvolare e 124 dB con lo stato solido (+18dB) Come potete vedere questa situazione differisce da quanto scritto nell'articolo, soprattutto relativamente al comportamento della configurazione a 2 altoparlanti, ed è giusto evidenziarne il motivo. Nell'esempio ad 1 altoparlante si usa un altoparlante a 4 Ohm. Nell'esempio a 4 altoparlanti, i 4 Ohm si ottengono collegando in serie/parallelo 4 altoparlanti da 4 Ohm dello stesso tipo. Nel'esempio a 2 altoparlanti, aloo scopo di mantenere i 4 Ohm di impedenza, i due altoparlanti sono DA 8 OHM e collegati in parallelo, portando l'impedenza a 4 Ohm e quindi sono altoparlanti DIVERSI a quelli usati negli esempi ad 1 ed a 4 altoparlanti. Questa diversità è giustificata sicuramente dall'intento dell'autore di mantenere costante l'impedenza totale della cassa per non chiamare l'amplificatore a lavorare su impedenze diversa da quelle per cui è stato progettato. Io ho invece voluto evidenziare le differenze di comportamento tra valvole e transistor e la possibilità di ottenere (con lo stato solido) quasi la stessa SPL anche con 2 soli altoparlanti rispetto a 4. Ribadisco che il tutto si fonda sull'assunto che il limite non sia imposto dalla potenza sopportabile dall'altoparlante e che l'amplificatore a stato solifdo sia stato decentemente dimensionato, in caso contrario il fattore 1.7 può abbassarsi a 1.5 o anche meno.

rispondi
- Re: Valvole e transistor hanno comportamenti diversi.
  
  di TidalRace - accordiano DOC #16055 | 10 January 2010 @ 13:41
  
  Grazie per gli ulteriori sviluppi, dove io sono stato più sintetico per l'esigenza di non appesantire l'articolo, ma forse hai interpretato male ciò che ho scritto. L'esempio che ho riportato di un ipotetico finale da 70 watt su 4 ohm (che può essere a transistor oppure a valvole) potrebbe erogarne solo 40 su 8 ohm per ciò che hai scritto anche tu. Normalmente in un valvolare si utilizza la potenza massima che può erogare e non una ridotta che non è stata motivo d'approfondimento. Tu lo hai fatto. Lasciando però fissa la potenza di 70 watt possiamo avere sia cabinet con uno, due o quattro coni con questo valore d'impedenza. Nel primo e ultimo caso possiamo utilizzare lo stesso modello d'altoparlante da 4 ohm collegandoli come hai già descritto in serie/parallelo sulla cassa grande. Nel caso di una cassa con due coni si può prendere lo stesso modello nella variante a otto ohm e collegarlo in parallelo per ottenere sempre quattro ohm. Non vedo perchè ci sia differenza. Tra l'altro qui si sta facendo degli esempi teorici per limitare le variabili in gioco, nella realtà cambiare solo l'impedenza di un cono porta a risultati abbastanza diversi ma allora occorre considerare anche la risposta stessa del cabinet. Ciao. P.S.:ho riletto l'articolo ma non riesco a trovare gli errori tra hertz e ohm.
  
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  rispondi
  - Re: Valvole e transistor hanno comportamenti diversi.
    
    di maxrevelator - accordiano #22181 | 10 January 2010 @ 18:25
    
    Sì, mi sono spiegato male, volevo dire che non sono d'accordo con le osservazioni che fai sulla curva di impedenza e sui picchi di risposta. L'irregolarità della curva di risposta in frequenza, con picchi ed avvallamenti non dipende dall'andamento dell'impedenza ma dalle caratteristiche dell'altoparlante (materiale del cono, deformazione del cono, forma del cono, presenza o meno di un cono coassiale, presenza o meno di una cassa, forma e tipo della cassa, linearità delle sospensioni ed altro, e questo fa sì che altoparlanti diversi abbiano risposte diverse anche con curve di impedenza identiche). Le considerazioni sui picchi sarebbero vere se l'amplificatore fosse un amplificatore di corrente ed invece si tratta (tutti, nessuno escluso) di amplificatori di TENSIONE e non di amplificatori di potenza o di corrente. Il fatto che ci sia un picco di impedenza a 129 Hz non ha alcuna influenza sulla pressione acustica riprodotta e ti spiego il perchè con un esempio. Ipotizziamo un altoparlante che abbia sempre un'impedenza di 8 Ohm ed abbia un picco di 80 Ohm ad una certa frequenza (datta di risonanza). La potenza si esprime W = V * V / R Per produrre 100 Watt su 8 Ohm sono necessari 28,3 V. Iporizziamo quandi di erogare 100 Watt, siccome l'amplificatore è un amplificatore di tensione avremo 28,3 Volt fissi a prescindere dall'impedenza del carico a tutte le frequenze (se l'ampli è decentemente lineare), cioè una volta fissato il volume l'amplificatore genera la stessa tensione a tutte le frequenza (a pari segnale di ingresso). Fuori dalla risonanza l'altoparlante presenta 8 Ohm e quindi passerà una corrente I = V / R pari a 3.5 A Alla risonanza l'altoparlante presenta 80 Ohm e quindi passerà una corrente pari a 0.35 A, cioè un decimo. Quindi fissato il volume, facendo i calcoli opportuni fuori dalla risonanza eroghiamo 100 W, ma alla risonanza eroghiamo 10 W cioè 1/10 della potenza teorica (siccome W = I * I * R), ma questo non possiamo deciderlo noi... il nostro amplificatore da 100 W non eroggherà MAI 100 W alla frequanza di risonanza. Questa differenza di corrente e potenza che attraversa l'altoparlante non ha però NESSUNA influenza sulla pressione acustica prodotta. Non ce l'ha perchè a causa della risonanza il cono dell'altoparlante si muove molto di più in corrispondenza della risonanza anche con corrente (e quindi potenza) più bassa e la pressione acustica prodotta (che dipende grossolanamente dalla quantità di aria spostata) tende a livellarsi. Semplicemente l'amplificatore farà uno sforzo molto minore, dovendo produrre meno corrente (1/10 di quella teorica) per mantenere i 28,3 V richiesti dal carico a 100W teorici. Non dimentichiamo che dire che un amplificatore è da 100 W su 8 Ohm non vuol dire che può sempre produrre 100 W, ma mi dice solo che può produrre la tensione 28,3 V e che questa tensione potrà essere mantenuta entro ragionevoli limiti di corrente assorbita dal carico, cioè ragionevoli variazioni dell'impedenza che non deve andare al di sotto di limiti critici per evitare che la corrente richiesta salga troppo. Passiamo ora a considerare il calo di risposta cui si sassiste in alta frequenza, questo non è affatto dovuto all'aumento di impedenza imputabile all'induttanza apparente della bobina che provoca un aumento graduale con l'aumento della frequenza, NON è questo che pregiudica la risposta in alta frequenza dell'altoparlante. Il problema del calo in alta frequenza è abbastanza complesso, ma si può semplificare: Il suono viaggia più o meno a 340 m/s e la sua lunghezza d'onda è pari a Frequenza/340 , cioè a 340 Hz è un metro. Opportunamente adattata all'utilizzo che ne farò la formula è Hz=34000/D dove D è il diametro dell'altoparlante in Centimetri. ne deriva che per un cono di 20 cm il calo comincia a 1700 Hz. in un cono di 25 cm (10") comincia a 1360 Hz e più il cono si ingrandisce più fatica a riprodurre le alte frequenze. Il motivo è semplice: siccome il cono è una superficie e non un punto, dato un certo punto di ascolto il suono emesso dai diversi punti della superficie arriverà con ritardo diverso e quindi si creano già a livello di emissione delle interferenze distruttive. Questo in condizioni ideali, in realtà siccome il cono non è infinitamente rigido le sue deformazioni provocano effetti già a frequenze inferiori inoltre siccome il cono dell'altoparlante ha una certa massa e così pure l'aria che viene spostata da esso, questo "peso" aggiuntivo impedisce alla membrana di muoversi rapidamente, requisito richiesto per poter lavorare correttamente in alta frequenza. GIUSTISSIMA è invece l'osservazione che un altoparlante montato in cassa che abbia una certa frequenza di risonanza ha un netto calo al di sotto di questa frequenza, la cui entità è ben prevedibile e dipende ancora una volta dalla conformazione della cassa, sia essa completamente aperta (dipolo) oppure chiusa oppure in conformazione reflex (accordata).
    
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    - Re: Valvole e transistor hanno comportamenti diversi.
      
      di TidalRace - accordiano DOC #16055 | 10 January 2010 @ 22:16
      
      Ma io non ho mai detto che la risposta in frequenza di un cono dipenda dalla sua impedenza in frequenza ma che l'ampli tende ad erogare più o meno potenza ad ogni frequenza in rapporto alla impedenza del cono. Sono assolutamente d'accordo nell'esempio riportato in cui parli di 28,3 Volt efficaci corrispondenti a 80 Volt picco-picco, oltre cui il finale non può andare e quindi se il carico mi varia in frequenza la potenza erogata dal finale cambia di conseguenza. E' logico che se il cono è dichiarato come 8 ohm non può scendere troppo al disotto di detto valore proprio per non richiedere troppa corrente al finale che potrebbe bruciarsi. Ma se la stessa impedenza sale, ad esempio alle frequenza più elevate, l'ampli tenderà a soffrire di meno erogando meno corrente e quindi meno potenza. Logico no? Nulla da obiettare sull'ultima parte anche se io ho trattato, per non appesantirlo troppo, la risposta in frequenza del finale su un carico reale com'è il cono, piuttosto che la risposta del cono in sè. Testi sulla risposta degli altoparlanti, per non considerare il fatto che tutti sappiamo che un cono di grande diametro riproduce meglio le basse frequenze al contrario di uno piccolo che riproduce meglio le alte, se ne possono trovare tanti, ma forse ciò che ho trattato io è meno conosciuto. Per terminare vorrei fare una considerazione quando si scrivono questi articoli, sulla scelta di termini ed esempi abbastanza facili da poter essere compresi dalla maggiorparte dei lettori ma al tempo stesso poter offrire comunque un apporto significativo per la crescita personale di conoscenza sfruttando questo enorme patrimonio di informazioni che è Accordo. A volte però si dà per scontate certe nozioni semplificando in maniera eccessiva il testo che può portare a male interpretazioni. Ad ogni modo c'è sempre la possibilità di replica e approfondimento che deve essere sempre utilizzati in maniera costruttiva come mi sembra stiamo facendo. Un saluto.
      
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      - Re: Valvole e transistor hanno comportamenti diversi.
        
        di maxrevelator - accordiano #22181 | 11 January 2010 @ 08:30
        
        Andrea, sono contento che chi leggerà questo articolo potrà trovare così tanti spunti da perderci il sonno... rinnovo i complimenti e ribadisco per te e per tutti gli altri lettori che il nostro botta e risposta ha l'unico scopo di arricchire l'argomento e di evidenziare che quando ci si guarda dentro anche le cose in apparenza semplici nascondono svariati risvolti e complicazioni. Se ci fossimo limitati a dire semplicemente che 4 altoparlanti suonano più forte di uno forse nessuno avrebbe obbiettato, in realtà anche questo non è detto che sia vero... Come dici tu, purtroppo le esigenze di semplificazione necassarie per poter rendere la comprensione di certi argomenti tecnici alla portata di tutti porta a fare delle affermazioni che possono essere criticabili e sicuramente tu sei molto più bravo di me in questa opera di divulgazione, forse dovrei ricordare che questo sito si chiama "Accordo" e non "Ingegneri Elettroacustici" la prossima volta che scrivo qualcosa...
        
        rispondi
  - Domanda
    
    di raw - accordiano #9743 | 10 January 2010 @ 17:00
    
    Me lo son letto senza respirare, Tidal. Vorrei, se possibile, farti una domanda : se ho un amp, il cui finale posso farlo lavorare a 8 ed a 16 ohm, ci saranno differenze acustiche ed eventualmente quali, se metto due speakers da 8 ohm in serie ( totale 16 ohm, con selezione uscita dal finale di potenza a 16 ohm ) o due speakers da 16 ohm in parallelo ( totale 8 ohm, con selezione uscita finale a 8 ohm ) ? Cioè, due speakers in serie lavoreranno diversamente di due in parallelo, con matching uguale rispetto al finale dell'amp ?
    
    --
    raw
    
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    - Re: Domanda
      
      di TidalRace - accordiano DOC #16055 | 10 January 2010 @ 21:33
      
      Ci saranno differenze enormi. Primo il fatto che anche se scegli lo stesso modello di cono con impedenza diversa avrai una risposta in frequenza diversa anche se la costruzione, le dimensioni, il magnete e tutti i materiali sono identici. Secondo il trasformatore lavorerà con un rapporto di spire primario/secondario completamente diverso per garantire il migliore trasferimento di potenza. In questo caso è preferibile adottare l'impedenza più elevata, quella a sedici ohm, per ridurre il rapporto di conversione. Ciao.
      
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      - Re: Domanda
        
        di emibale - accordiano #16120 | 12 January 2010 @ 10:12
        
        Conta anche il fatto che tra parallelo e serie cambia l'induttanza totale? Io passando da 2 speaker in Parallelo per un totale di 4 ohm, ai 16ohm del Serie ho notato un cambio radicale del suono... Molto più reattivo e "pieno" ed una estrema facilità del feedback "controllato" (chiaro, non a volumi minimi..)
        
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      - Re: Domanda
        
        di smilzo - accordiano #428 | 11 January 2010 @ 14:48
        
        *** è preferibile adottare l'impedenza più elevata, quella a sedici ohm, per ridurre il rapporto di conversione *** Io le differenze sonore enormi non le sento. Concordo con molti degli argomenti tecnici, ma se metti due coni in serie la cosa più evidente è che se uno dei due si frigge rischi di bruciare l'ampli. Se sono in parallelo si può continuare a suonare, l'ampli è a rischio ma si può avere il tempo di fermarsi e verificare il danno.
        
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        Re: Domanda
        
        di TidalRace - accordiano DOC #16055 | 11 January 2010 @ 15:21
        
        Per friggere uno dei coni significa che la corrente nella bobina mobile è maggiore di quella accettabile e allora sarebbe un problema di dimensionamento della potenza dei coni che renderebbe immediatamente muta la cassa, ma la stessa cosa potrebbe avvenire se si fondesse l'isolamento della bobina che porterebbe ad un cortocircuito del cono con altrettanti problemi. Se si usano buoni coni e ben dimensionati il danno è molto improbabile.
        
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        Re: Domanda
        
        di raw - accordiano #9743 | 16 January 2010 @ 21:37
        
        Scusami, Tidal. Ho verificato provando stessi coni ma con impedenze diverse e non ho avvertito differenze alcune, compreso il fatto, come ti ho descritto qualche post prima, di averli collegati in maniera diversa.
        
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Ottimo Articolo!

di Pearly Gates - accordiano #12346 | 11 January 2010 @ 10:39

Fin troppo tecnico però. Secondo me sarebbe utile un articolo su come leggere bene il grafico e i dati che vengono dichiarati dal costruttore in modo da avere qualche indizio in più su come suonerà un dato cono con il nostro amplificatore (ammesso che sia possibile), oppure sapendo che frequenze vogliamo accentuare su che tipo di cono dobbiamo orientarci. In prartica dare un senso alle descrizioni a parole che accompagnano i coni in commercio. Credo che alla fine questo sia la cosa che tutti vorrebero sapere.

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Ho ingoiato un plettro di Keith Richards da piccol

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- Re: Ottimo Articolo!
  
  di TidalRace - accordiano DOC #16055 | 11 January 2010 @ 14:27
  
  Se hai la pazienza di leggere l'articolo completo scaricabile in PDF dalle risorse, puoi trovare nell'ultima parte un esame sulle risposte in frequenza tra un Celestion V30 e un Jensen C12K2. E' comunque impossibile fare un confronto esauriente solamente analizzando i grafici forniti dalle case produttrici di speaker, dato che ci sono altri parametri come la cassa in cui è montato, la nostra percezione sonora, la potenza a cui viene sfruttato e anche il genere musicale cui siamo abituati a suonare. Ci sono coni che rimangono più definiti alle alte potenze, magari solo perché più rigidi proprio per sopportare anche 100 watt ed altri che tendono a sporcare il suono entrando prima in distorsione perché magari di potenza ridotta a 30 watt. Come vedi è difficile poter fare un'analisi tecnica della risposta di un cono che io reputo la parte più importante della catena chitarra, effetti, ampli, cono e sicuramente la più snobbata e non risolvibile nemmeno con le prove sul campo o i samples video perchè troppo influenzati da ragioni soggettive o tecniche. Sui siti dei produttori d'altoparlanti ogni modello viene accoppiato a frasi tipo "cattura tutto il sound del rock'n'roll anni '50", oppure "è il cono perfetto per suonare blues e rock anni '70" che aiutano ma non dicono una verità assoluta. Come ho già scritto da altre parti l'ultimo elemento della catena, per ciò che riguarda il suono e non la suonabilità, è secondo me il più importante e cioè cono, ampli inteso come pre e finale, effetti e per ultima la chitarra. Ti dico questo perchè, da esperienza diretta, se possiedi un buon ampli che quindi monta anche un buon cono puoi trovare degli ottimi suoni anche con chitarre molto economiche da 100-150 euro, mentre se l'ampli è molto economico puoi collegarci qualsiasi cosa anche una chitarra artigianale da 4.000 euro e il risultato sarà grosso modo quello di una chitarra che vale 20 volte meno. Cambiando il cono anche su ampli ottimi puoi comunque trovare delle variazioni incredibili molto più di un cambio pick-ups della stessa tipologia. Spero di essere stato chiaro e sia detto che sono solo considerazioni dettate dall'esperienza personale e quindi del tutto opinabili da parte tua o di altri. Un saluto.
  
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ragazzi però ricord

di GURU1979 - accordiano #6405 | 11 January 2010 @ 14:01

ragazzi però ricordatevi che un amplificatore a valvole, se è dotato di selettore di impedenza, mettendo che sia 50w da 50w sia a 4 che a 8 che a 16 ohm a patto di modificare l'impedenza dell'ampli per farla corrispondere a quella dei coni. e anche sul mismatch di impedenza, se l'ampli lavora ad 8 e la cassa a 16, si sforzerà un pelino di più il trasformatore, e la differenza di volume sarà in gran parte data dalla corrente di ritorno alle valvole, che è minore e quindi ne cambia il rendimento, mandandole in saturazione un po prima e facendole suonare con un po meno bassi ed un po meno acuti viceversa in caso di ampli a 16 e cassa ad 8 il trasformatore sarà un po meno stressato ma si streseranno di più le valvole specie a volumi alti, in quanto la corrente di ritorno sarà maggiore, con una differenza sonora in questo caso inversa, ovvero maggiore potenza, e suono più aperto.

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- Re: ragazzi però ricord
  
  di TidalRace - accordiano DOC #16055 | 11 January 2010 @ 14:34
  
  Scusami ma se l'ampli lavora a 8 ohm e la cassa a 16 ottengo meno potenza e meno stress da parte dell'ampli intero ma nella configurazione opposta non posso ottenere più potenza di quella per cui è stato progettato perchè il rischio di rompere qualcosa è altissimo. Da dove arriva la tua convinzione?
  
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  - Re: ragazzi però ricord
    
    di smilzo - accordiano #428 | 11 January 2010 @ 15:28
    
    Lettura delle rette di carico & relativi grafici, intuisco. ;)
    
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    - Re: ragazzi però ricord
      
      di GURU1979 - accordiano #6405 | 11 January 2010 @ 16:20
      
      beh nn proprio..non sono un così esperto elettronico. posso dire che tempo addietro...parecchio tempo addietro quando iniziavo ad appassionarmi a questo mondo, ed andavo spesso da Roberto Pistolesi, parlavamo di queste cose del loro funzionamento e lui in maniera molto semplice e chiara, e spesse volte facendomici arrivare da me mi spiegava come funzionavano i carichi le tensioni e tutto il resto...anche con esempi pratici. Certo che il rischio c'è, sia in un verso che nell'altro. Ma le componenti a rischio son diverse, trasformatori in un caso e valvole nell'altro. Non avere nessuna cassa attaccata equivale ad un'impedenza altissima e mandi a rotole il trasformatore, avere un'impedenza bassissima, crea un ritorno di corrente anomalo per l'ampli e se le valvole non ti scoppiano in mano, beh puoi stare ben sicuro che dureranno molto poco. Sul fatto della maggiore potenza in caso di testata 8 ohm cassa 4 per esempio è dovuto al fatto che c'è un maggior feedback negativo verso le finali e questo le porta a lavorare ad un punto diverso da quello ottimale, diciamo è come se ricevessero più corrente. ora se prendi un ampli a valvole DECENTE e lo alimenti a 220 ti darà per esempio 50w. Se lo mandi a 250 (prova fatta sul campo) tenderà a distorcere più tardi dandoti più acuti e più bassi. In questo caso tutti gli elementi dell'amplificatore subiscono più stress perkè a tutti arriva più corrente. nel caso del mismatch di impedenza ne arriva di più solo alle finali ed all'invertitrice di fase se l'ampli è dotato di negative feedback tipo i plexi o i bassman. Mettiamola così. testata 8 ohm e cassa 4 il trasformatore vede un carico inferiore e non si sforza, ma la corrente che manda ai coni, anch'essa incontra un'impedenza minore di conseguenza torna alle valvole in misura maggiore di quanto dovrebbe essere. testata 8 ohm e cassa a 16, il trasformatore vede un carico superiore e un po si sforza (è come se l'acqua passasse da un tubo da 10 e poi in uno da 5, incontra resistenza), la corrente che arriva ai coni anch'essa incontrerà maggior resistenza e quella che ritorna alle valvole sarà in misura minore di quanto dovrebbe essere, causando anche questa volta un punto di lavoro diverso però in meno, come se ricevessero meno corrente. e questo è semplicemente visibile se uno fa la prova. lasciando l'ampli allo stesso volume, mettiamo 5, prima cosa noterà un volume di uscita maggiore o minore a seconda del mismatch e poi noterà anche che se 5 è la soglia di distorsione, nel primo caso si dovrà spingere anche a 6 o 7 per farlo distorcere, nel secondo dovrà abbassare il volume perkè a 5 già distorcerà.
      
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GOOD!!

di plexidreamer - accordiano #11723 | 11 January 2010 @ 14:24

Ottimo lavoro, e interessanti risposte.. speriamo chiarisca definitivamente le idee a molti (Me compreso..) riguardo all'argomento trattato, sempre fonte di dubbi. Articoli come questo invogliano ad approfondire morbosamente le conoscenze! :-)

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