impedenza dinamica altoparlanti

[plovati]

Argomento di moda: impedenza dinamica degli altoparlanti.
Tesi: gli altoparlanti in comportamento dinamico richiedono correnti più elevate di quelle richieste in regime stazionario
Antitesi: la corrente è determinata dalla tensione applicata (Vs) - la backEMF (Vb) divisa per la resistenza (R). Se la backemf dipende dalla velocità l'unica maniera di avere corrente maggiore di (Vs-Vb)/R è che la Vb sia invertita di segno, cioè che la velocità sia opposta al senso determinato da Vs. Ma quasto significa solo che l'inerzia dell'altoparlante è eccessiva rispetto alla velocità del segnale applicato e cioè che l'altoparlante sta alvorando fuori dalla banda di frequenze per cui è stato progettato.
Sintesi: a voi...

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Piergiorgio

[mauropenasa]

Stranamente , non ho nulla da aggiungere alle parole di Piergiorgio.
Anche io credo che solo una energia "negativa" (inversione di segno) prodotta dal sistema altoparlante potrebbe aumentare la corrente istantanea impostata dal ampli, situazione però dura da riprodurre, proprio per le ragioni spiegate da lui. Ricordiamo che questo non solo non è dimostrabile con una semplice simulazione, ma io non sono mai riuscito a misurare nulla del genere con segnali in banda audio (banda di competenza del sistema).
Al massimo si potrebbe assistere ad una rotazione di fase delle back-emf tale da riuscire a generare qualche fenomeno istantaneo, ma anche qui la presenza di Re impedirebbe una rotazione di fase abnorme a causa del suo effetto rifasatore (va ricordato anche questo).

Io credo che invece un ruolo chiave in questi fenomeni lo potrebbe avere il filtro passivo, quello si che in certe condizioni potrebbe diventare un CC istantaneo per l' ampli (non ha o può non avere limitazioni resistive particolarmente elevate)...

In ogni caso, mettendo una sonda in corrente su un ampli regolarmente funzionante in regime musicale su un diffusore, non si assite a queste situazioni estreme, e la corrente viene erogata senza grandi picchi (quindi senza grandi sforzi da pare dell' ampli).

Altra cosa, la questione di "facilità" nell' erogare corrente o tensione. Voglio ricordare che se da una parte l' erogazione istantanea di corrente può generare THD, dall' altra generare "picchi di tensione" impone all' ampli uno slew rate molto più elevato del comune, cosa forse più complessa da creare che una semplice capacità di corrente di picco. Diciamo che un ampli deve essere fatto con criterio, ma senza credere che debba erogare centinaia di ampere come si pensava 20 anni fa. Io ho dimostrato con molti fatti "suonanti" che questa situazione non è concreta in sistemi normali.
Certo che se uno usa diffusori a nastro (od elettrostatici) particolari che hanno una richiesta "di targa" elevata serve avere un sistema in grado di dargliela, ma nessun segreto di sovradimensionamento specifico, per me...

Self:
Conosco molto bene il pensiero di Self, ed in parte le sue letture hanno controbuito a farmi una idea critica.
Self ha provato un sistema analizzando le potenziali sovracorrenti. Esso attribuisce giustamente quelle situazioni allo scambio energetico delle componenti reattive presenti sia dentro che fuori dell'altoparlante.
In pratica descrive il fenomeno citato da Piergiorgio, ossia la possibilità che le energie accumulate possano generare quella famosa tensione inversa (o corrente ) capace di indurre l' aumento di corrente assorbita.

Bisogna però leggere le sue conclusioni:
"Music signals do not contain high-level rectangular waveforms, nor trapezoidal approximations to them... etc..."
Infatti per dimostrare quel problema si deve iniettare un segnale che non esiste in audio, ma in particolare con una larghezza di banda non riproducibile quasi da un ampli ordinario.
Succede esattamente la cosa che dice Piergiorgio, ossia una tale situazione metterebbe comunque in crisi tutta la struttura, sia quella meccanica che quella elettrica...
Non a caso Self fa queste analisi esclusivamente mirando ai potenziali sovraccarichi dell' ampli, non ad una riproduzione scevra da TIM od ingolfamenti vari...
Aggiunge pure lui che misurando le condizioni di lavoro normali non ha notato sovracorrenti di rilievo o picchi strani...

ciao

Mauro


Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[enricopriami]

Argomento di moda: impedenza dinamica degli altoparlanti.
Tesi: gli altoparlanti in comportamento dinamico richiedono correnti più elevate di quelle richieste in regime stazionario
Antitesi: la corrente è determinata dalla tensione applicata (Vs) - la backEMF (Vb) divisa per la resistenza (R). Se la backemf dipende dalla velocità l'unica maniera di avere corrente maggiore di (Vs-Vb)/R è che la Vb sia invertita di segno, cioè che la velocità sia opposta al senso determinato da Vs. Ma quasto significa solo che l'inerzia dell'altoparlante è eccessiva rispetto alla velocità del segnale applicato e cioè che l'altoparlante sta alvorando fuori dalla banda di frequenze per cui è stato progettato.
Sintesi: a voi...

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Piergiorgio


Originariamente inviato da plovati - 30/08/2006 : 09:47:03

Parlando in regime dinamico direi che se l'altoparlante lavora fuori banda non c'é tutto questo scambio di energia che tu dici... l'unico modo di aumentare la corrente e quindi scambio di energia tra ampli e altoparlante, e quindi trasformare questa energia in suono, l'unico sistema è quello di eliminare le perdite meccaniche dell'altoparlante...

ciao
Enrico

scusate, ho corretto perché avevo sbagliato a quotare..

[MBaudino]

Argomento di moda: impedenza dinamica degli altoparlanti.
Piergiorgio


Originariamente inviato da plovati - 30/08/2006 :  09:47:03

Ti ringrazio Piergiorgio per aver aperto questo 3D.
Ho difficoltà a seguire l' argomento, non penso per altro di essere il solo.
Per pigrizia forse, ma piu' probabilmente per approccio amatoriale, ho letto quel poco che dice Chiappetta (proprio poco) e mi fermo lì. Tu, Penasa, Giaime ecc. parlate di Self ed altri, di cui ignoravo totalmente l' esistenza e di cui ignoro ancora gli scritti.
Sarebbe possibile avere una piccola bibliografia - ragionata in termini pedagogici-, con link a qualche articolo introduttivo e, se possibile, di approfondimento non eccessivamente ermetico????
Poi i bambini non disturberanno gli adulti quando parlano fra loro, ma è tutto di guadagnato se possono capire qualche cosa dei loro discorsi
Mauro

[plovati]

Mi sto un pò preoccupando, da quando mauropenasa mi dà ragione...
E comunque di conseguenza dà torto a Chiappetta...

Continuo a leggere recentemente affermazioni circa la bassissima impedenza dinamica dei carichi reali ma non ho visto dati convincenti a supporto di questo (nuovo?) aspetto fondamentale. E devo dire che sono un poò confuso.

Valerio (Rusval) come la vedi?

_________
Piergiorgio

[rusval]

Ciao ragazzi,
intanto una scusa al moderator per aver OTato di là. L'occasione era ghiotta...

Pirgiorgio:

Ma quasto significa solo che l'inerzia dell'altoparlante è eccessiva rispetto alla velocità del segnale applicato e cioè che l'altoparlante sta alvorando fuori dalla banda di frequenze per cui è stato progettato.

Bellissima sintesi, ma occhio: la massa mobile non ha solo inerzia (forza di massa) ma subisce anche una forza di richiamo delle sospensioni. A smorzare la risonanza creata dalle due c'è l'attrito nelle sospensioni.
Vale a dire che a bassa frequenza , con un segnale che copra anche la fs (le quadre sul libro di Self hanno la fondamentale proprio alla risonanza, altrimenti l'extracorrente è meno evidente) la forma d'onda che si ottiene plottando l'escursione nel tempo è traslata (sfasata) rispetto al segnale elettrico, ha una certa riottosità a partire e a farmarsi. D'altronde, guardando poi la cosa dal lato acustico, questo è l'effetto dello smorzamento.
Voglio dire, non bisogna solo fermarsi a guardare l'inerzia ma anche l'effetto delle sospensioni e dello smorzamento meccanico. Anche la forza di richiamo delle sospensioni (che "rema contro o a favore" qualsiasi movimento dell'altoparlante ed è nulla solo se la bobina mobile passa per lo zero dell'escursione) genera un distacco fra il segnale che alimenta l'altoparlante e il suo movimento, quindi la sua back emf, quindi richiesta di corrente.
D'altronde stiamo semplicemente dicendo che nei dintorni della risonanza la richiesta di corrente è fortemente variabile (per la serie: non complichiamoci la vita...): infatti, rispetto alla corrente richiesta da una resistenza pura non vi sono solo picchi positivi di extracorrente ma anche picchi negativi (intendo dire in modulo, non in senso algebrico), perché evidentemente è lì che l'energia accumulata viene rilasciata "aiutando", cioè generando emf positiva, che va a sottrarsi al segnale originario e quindi facendo scorrere attraverso la Re una minore corrente. Tutto il contrario se invece l'oscillatore altoparlante sta accumulando energia, ed è qui che la corrente sale.

Ricordiamoci: abbiamo a che fare con una pietra collegata a due molle di gomma ancorate a due pareti laterali della stanza e appoggiata sopra una scrivania sulla quale si muove con certo attrito e non una pietra che galleggia nell'aria. Non c'è solo l'inerzia. Questo è un errore comune che genera storture tipo "fattore di accelerazione" che NON è un parametro sintetico valido per valutare un altoparlante.

Mauro:

"Music signals do not contain high-level rectangular waveforms, nor trapezoidal approximations to them... etc..."

Certamente, quello è un caso limite, che tuttavia fa comprendere come il problema esista e non vada ignorato. Però non capisco...Self si aspettava di vedere una quadra in un segnale musicale non clippato? Questo vuol dire che *quel* segnale non lo trovi in Musica (e vorrei ben vedere: ci vuole una quadra perfetta, orribile da sentire, ovvero la somma di tot armoniche con tot ampiezza e con tot sfasamento....si fa prima a prendere la cinquina al lotto). Ma non è detto che in Musica non esista una forma d'onda che mandi "a manicomio" l'amplificatore. La forma d'onda sul libro di self non c'è (o non la "vedi") ma non è detto che non ve ne sia un altra. Notare poi che la condizio sine qua non l'impedenza dinamica scenda (o salga, ehi, c'è anche l'effetto benefico!) è, come giustamente dice Self, lo slew rate del segnale originario. Vero che la banda audio è quella che è ma è vero pure che esistono generi musicali particolarmente dinamici.

In ogni caso, mettendo una sonda in corrente su un ampli regolarmente funzionante in regime musicale su un diffusore, non si assite a queste situazioni estreme, e la corrente viene erogata senza grandi picchi (quindi senza grandi sforzi da pare dell' ampli).

Eh no, Mauro, vuoi misurare un effetto inserendo nel contesto una possibile causa di quell'effetto. Come voler dimostrare che l'acqua si può riscaldare misurando acqua già calda. Mi spiego: ho più volte fatto la domanda: può un ampli erogare tutta la corrente istantanea necessaria senza "ingolfamenti"? E' una domanda ingenua, che magari non ci si deve porre, ma proviamo a dare una risposta: ehm...se lo chiedo è evidente che non ce l'ho la risposta... Però, seguendo: se vogliamo misurare extracorrente nell'altoparlante evidentemente dobbiamo usare un ampli ideale, che quindi risponda affermativamente alla domanda di cui sopra. Credo che l'unico campo di analisi "sicura" sia la simulazione, almeno in prima approssimazione. In secondo luogo si vede il sistema reale che fa, usando vari amplificatori e vedendo se la situazione cambia al variare del'elettronica.

Infine, sono assolutamente daccordo sulla funzione "limitatrice" di Re ed Le (insieme alla banda audio e alla dinamica del segnale): se non ci fossero, il "cortocircuito meccanico" che si ha in corrispondenza di brusche accelerazioni ce lo ritroveremmo pari pari come richiesta di questa volta enormi correnti, sempre che l'insieme altoparlante sia rigido e indistruttibile, su questo siamo perfettamente daccordo.

Solo che, nella mia ignoranza, tendo a farmi anche le domande più semplici. Ormai mi conosci

Ciao!
Valerio

PS:e grazie per la chiacchierata, una volta tanto si parla a livelli elevati e con stima reciproca

[plovati]

Voglio dire, non bisogna solo fermarsi a guardare l'inerzia ma anche l'effetto delle sospensioni e dello smorzamento meccanico. Anche la forza di richiamo delle sospensioni (che "rema contro o a favore" qualsiasi movimento dell'altoparlante ed è nulla solo se la bobina mobile passa per lo zero dell'escursione) genera un distacco fra il segnale che alimenta l'altoparlante e il suo movimento, quindi la sua back emf, quindi richiesta di corrente.
Originariamente inviato da rusval - 30/08/2006 :  13:14:34

Non riesco a seguirti troppo nelle tue spiegazioni da ing. meccanico. Forse con un caso limite e semplice capisco meglio: io applico una tensione all'altoparlante e tengo il cono bloccato, in questo caso la corrente è Vs/R. Se muovessi il cono contro il verso che cerca di imporre la tensione di segnale applicata, la corrente aumenterebbe per contrastare il lavoro esterno attivo che viene fatto. Se invece muovessi nella direzione favorevole la corrente sarebbe più piccola.
L'unica maniera di aumentare la corrente oltre il valore Vs/R è di avere il cono in contromovimento rispetto al segnale.

E come si fa ad avere questa situazione? L'unica che vedo è applicare una forza esterna maggiore e contraria alla forza elettrica agente sulla bobina. Le sospensioni sono in grado di fare questo? No, altrimenti avrebbero bisogno di compiere lavoro contro l'energia elettrica fornita, cioè di avere una fonte di energia diversa.

_________
Piergiorgio

[mauropenasa]

hehehe, tranquillo, Valerio, ci arriviamo, ci arriviamo...

Sia chiaro che io valuto le cose mano a mano che le individuo, proprio come voi, non voglio fare quello del partito preso.

Andiamo per gradi. Piergiorgio ha lanciato il sasso, abbiamo introdotto l'argomento, ora passiamo a fare qualche misurina reale per dare un'aiuto ai nostri amici come Mauro:

Grafico 1. Ho usato una quadra filtrata con pendenza di salita equivalente a quella di una seno a 20Khz (trapezioidale, che ribadisco non esiste in audio...), adatta alla classica misura di tim di otala (3,2Khz) Tensione di circa 3Vp (6Vpp).
L'ampli è un My_ref, il carico è 8ohm resistivi. La corrente che ne risulta è di circa 0,3A anche essa prelevata da una sonda in corrente che non mi sono preso la briga di tarare sul fattore di scala (non rilevante per queste valutazioni al volo). Tutto come da teoria, fase relativa e modulo:



grafico 2: concetto di accumulo di carica descritto da Self e dal ragionamento di Piergiorgio, carico 8ohm+ 2uF in parallelo. Il condensatore accumula la carica imponendo al ampli di erogare ad ogni transiente una corrente prossima a quelle di un (quasi) corto circuito, per di più in anticipo di fase. La risultante è che la reazione non sa più che pesci pigliare e si salva con una oscillazione smorzata (notare che questo caso non ha nessuna Re tampone):



Orrore, siamo nei casini.... Peccato che questa situazione sia praticamente inesistente, in presenza di altoparlanti "normali" e filtri passivi "normali", anche se non si può certo escludere....

Ma veniamo al caso reale. Stesse condizioni di sopra ma collegato alle mio ESB QL65, 2 vie semplici semplici con woofer da 20mm, vecchia maniera. Esse sono dichiarate per "8ohm nominali":



Ecco un plot stile Self. La sovracorrente del sistema in fase transiente. Notare però che se valutiamo la media del fattore di forma di quella corrente, scopriamo che è quelle di un normale carico di 8ohm resistivi !!
In pratica lo slew rate del pilotaggio genera si un "fattore di cresta" nella corrente, ma di valori molto poco "violenti", mediamente mai superiori al doppio della corrente "nominale ordinaria" (ma tutti sappiamo che una impedenza nominale di 8ohm ha dei picchi minori intorno a 5-6 ohm abitualmente, quindi siamo perfettamente in "zona di previsione" del progetto dell'ampli....)

Esagero, tolgo il filtro allo slew rate. Quello che passa dall' ampli lo scarico sul QL65:



Mah, alla fine non cambia quasi nulla. Perchè ? Perché il passa basso naturale dei filtri cross e degli altoparlanti limita comunque le dinamiche descritte prima. Bisogna aggiungere che la gran parte delle modulazioni al transiente che un diffusore genera sono da attribuire più ai filtri cross che agli altoparlanti, proprio per effetto limitativo di Re. I filtri sono celle LC che spesso dispongono componenti reattive direttamente sulla linea dell' ampli, quindi capaci di iniettare il loro contributo senza mediazioni resistive...

Questo è un woofer da 21cm in aria libera, sottoposto allo stesso stimolo:



Conclusioni preliminari:
Non solo le componenti meccaniche degli altoparlanti non generano agevolmente richieste di picchi di corrente, ma il loro effetto bassa banda e passa basso limitano le condizioni di stimolazione a prescindere dal pilotaggio. Solo un equalizzazione inversa, come in certi "motional feedback" che preveda una inezione di extracorrente volontaria per accelerare il movimento può modificare questa natura...
Ma io posso sempre sbagliarmi....

ciao

PS: prossimamente andiamo a vedere la cosa del transiente, situazione che giustamente va considerata in queste dinamiche....
Aggiunta per Valerio:
NOn si può dire che un ampli possa erogare una energia istantanea infinita, ma si può dimostrare "quanta" corrente ed in che tempo un ampli specifico riesce ad erogare. Se guardi i miei grafici, nel caso dell'ampli che ho usato, la curva di erogazione su carico capacitivo la dice lunga. In caso di richiesta da parte del carico, ALMENO una quantità di corrente analoga con analogo slew rate la darebbe. Il fatto che nel caso reale questa pendenza non esista, significa che IL CARICO NON LA RICHIEDE non che l' ampli lo limita....


Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[rusval]

Ciao Piergiorgio,
grazie per l'ingegnere...ma non sono ancora ingegnere

io applico una tensione all'altoparlante e tengo il cono bloccato, in questo caso la corrente è Vs/R. Se muovessi il cono contro il verso che cerca di imporre la tensione di segnale applicata, la corrente aumenterebbe per contrastare il lavoro esterno attivo che viene fatto. Se invece muovessi nella direzione favorevole la corrente sarebbe più piccola.
L'unica maniera di aumentare la corrente oltre il valore Vs/R è di avere il cono in contromovimento rispetto al segnale.

Mi sembra che vada bene fino all'ultima frase. Avere il cono in contromovimento non è l'unica maniera, ma una delle tante, ed anzi, il caso più estremo. Per far circolare più o meno corrente basta e occorre che il cono non segua fedelmente l'andamento imposto dalla forma d'onda in ingresso, cosa che accade SEMPRE in regime transitorio e non accade solo quando, in regime stazionario, ci troviamo alla frequenza per la quale il movimento dell'altoparlante sovrapposto a quello del segnale in input. Non possiamo farci niente, questa è la dura legge dell'oscillatore smorzato.
E' un modo molto personale e probabilmente fuorviante di vedere lo smorzamento nel movimento, ma il concetto è quello, ben conosciuto e sviscerato, non è che stia dicendo cose nuove...
Mi dispiace però che possa portare fuori strada.

Ciao!
Valerio

[plovati]

Ciao Piergiorgio,
grazie per l'ingegnere...ma non sono ancora ingegnere

sei sicuro che sia un complimento?

Avere il cono in contromovimento non è l'unica maniera, ma una delle tante, ed anzi, il caso più estremo. Per far circolare più o meno corrente basta e occorre che il cono non segua fedelmente l'andamento imposto dalla forma d'onda in ingresso, cosa che accade SEMPRE in regime transitorio e non accade solo quando, in regime stazionario, ci troviamo alla frequenza per la quale il movimento dell'altoparlante sovrapposto a quello del segnale in input. Non possiamo farci niente, questa è la dura legge dell'oscillatore smorzato.
E' un modo molto personale e probabilmente fuorviante di vedere lo smorzamento nel movimento, ma il concetto è quello, ben conosciuto e sviscerato, non è che stia dicendo cose nuove...
Mi dispiace però che possa portare fuori strada.

Ciao!
Valerio


Originariamente inviato da rusval - 30/08/2006 :  14:55:06

Si ma per avere PIU' corrente che nel caso di cono bloccato? In assenza di lavoro esterno, serve un cono che si sta ancora muovendo mentre il segnale ha invertito di segno, cioè sto operando a frequenza superiore a quella per cui è dimensionato l'altoparlante. Mi sembra che il caso dell'impedenza dinamica esageratamente bassa sia quello in cui si voglia costringere un woofer a fare da supertweeter. Nessuna meraviglia che il poverino non ci stia...

_________
Piergiorgio

[rusval]

Mauro, grazie mille per i grafici, mi aiuti anche a spiegare quello che volevo dire a Piergiorgio. Come si vede nella misura della cassa reale la corrente di picco sale oltre il grafico Vs\Re e d'altronde c'è anche un momento in cui scende rispetto a tale grafico. Niente di nuovo, è che l'impedenza è reattiva e può scendere sotto Re, spero che Piergiorgio abbia capito. Ovviamente il modulo rms (se così si può dire...) è qualcosa di molto vicino agli 8 ohm nominali.

Mi piacerebbe vedere che succede con una quadra che comprenda la risonanza e poi con un bel segnale elevato se non chiedo troppo, altrimenti non fa niente . Se ho capito bene dai grafici la scala dei tempi sembra essere us, quindi la fondamentale della quadra è circa 7Khz.
Ma d'altronde il PS di Mauro mi chiarisce tutto. Nel caso cattivo di carico capacitivo lo slew della corrente è elevato, sebbene lo smorzamento lasci alquanto a desiderare. Sebbene una puntatina alla risonanza e con segnale elevato la farei... giusto per togliere ogni ombra di dubbio.

La domanda che ho posto, circa l'effettiva capacità dell'ampli di erogare uno swing (povero Benny Goodman) di corrente adatto alla bisogna è in realtà, sottoprodotto di un altra, alla quale, tolti i residui dubbi, arriveremo. Tanto qui c'è tutta la preparazione tecnica (da parte di molti) e gli strumenti per arrivarci.

Alla prossima,
Valerio

[rusval]

Sul titolo "ingegnere" ero anch'io in parte ironico Ma non farei di tutta l'erba un fascio, gli ingegneri sono come lo spaccato della nostra civiltà: dall'incapace al genio, dall'immorale al superetico. Se mescoli questi quattro elementi ne viene fuori una dinamica incredibile. La costante è che, dopo aver studiato tanto l'ingegnere crede di sapere...

Si ma per avere PIU' corrente che nel caso di cono bloccato? In assenza di lavoro esterno, serve un cono che si sta ancora muovendo mentre il segnale ha invertito di segno, cioè sto operando a frequenza superiore a quella per cui è dimensionato l'altoparlante. Mi sembra che il caso dell'impedenza dinamica esageratamente bassa sia quello in cui si voglia costringere un woofer a fare da supertweeter. Nessuna meraviglia che il poverino non ci stia...

L'intuito è giusto, ma un'ipotesi è sbagliata e così anche la conclusione. L'ipotesi sbagliata è "in assenza di lavoro esterno". C'è sempre qualcosa che lavora sull'altoparlante, anche se lo spingi con le dita e lo lasci andare al suo destino (fermarsi...). Se così non fosse il poverino non si fermerebbe più (e povere anche le nostre orecchie!)
Può accadere che il cono sia ancora in movimento mentre il segnale va nell'altro verso, certo...la somma algebrica di segnale e back emf sulla Re ci dà poi l'impedenza che può così essere minore della Re. Solo che questo non accade perché sto operando a frequenza fuori banda, ma perché semplicemente il movimento del cono è sfasato rispetto a quello del segnale che lo pilota anche a bassa frequenza.

D'altronde, se vogliamo convincerci che la corrente richiesta può essere più elevata rispetto a quella in dc basta prendere il grafico dell'impedenza complessa vs frequenza e rendersi conto che la richiesta di corrente maggiore non si ha in dc ma a frequenze poco superiori alla risonanza, se la Le è poco elevata (tweeter) laddove il modulo è prossimo alla Re e l'argomento dell'impedenza è capacitivo. Nel diagramma qui sotto impedenza, fase e corrente di picco vs frequenza per un tweeter Scan Speak D2905/9700. A 20Hz l'argomento dell'impedenza è solo lievemente induttivo, possiamo praticamente dire che in dc la corrente richiesta è circa 0,7A. Notare che se applichi una dc all'altoparlante il cono si muove e resta fermo alla massima escursione. La massima corrente viene invece richiesta a 800 hz circa, quasi 0,9A. Se non è ancora chiaro cerco di reperire tutti i parametri per simulare con LT spice e vediamo che succede nel transitorio a 800Hz.

Ciao!
Valerio

[rusval]

ovviamente ho dimenticato il grafico:

[mauropenasa]

Se ho capito bene dai grafici la scala dei tempi sembra essere us, quindi la fondamentale della quadra è circa 7Khz.

Grafico 1. Ho usato una quadra filtrata con pendenza di salita equivalente a quella di una seno a 20Khz (trapezioidale, che ribadisco non esiste in audio...), adatta alla classica misura di tim di otala (3,2Khz) Tensione di circa 3Vp (6Vpp).
L'ampli è un My_ref, il carico è 8ohm resistivi. La corrente che ne risulta è di circa 0,3A...

Spiegazione iniziale....Te la sei persa....

Mi piacerebbe vedere che succede con una quadra che comprenda la risonanza e poi con un bel segnale elevato se non chiedo troppo...

hahaha, un po si, perchè quelle casse hanno 88dB e già con una quadra del genere si fa fatica a stare in zona...

Comunque, se stiamo sul woofer nudo, in modo di non coinvolgere oltre altre variabili, hai ragione, nel senso che se stai "fuori banda" con lo stimolo elettrico la sovracorrente non è identica a quella che si trova in zona di risonanza.
Il plot relativo al woofer serve ad indicare che quei sistemi hanno un loro passa basso meccanico da cui nessuna forza esterna può prescindere, e lega un pò con le perplessità di Piergiorgio....

Posso garantire a tavolino (a memoria) che in zona di risonanza, pure con una quadra, la situazione non cambia in modo drastico, solo la campanatura si fa più articolata, più o meno come nei grafici che citi di Self. (simulati)
In ogni caso non si assiste a DI/Dt particolarmente critiche ne per ampiezza ne per erogazione di corrente...
Se trovo un momento in cui non spavento i vicini, posso provare anche un test in zona di risonanza ed ad alto livello....

Come ho anticipato anche nell' altro 3D, credo che ci sia troppa attenzione a non meglio precisate situazioni impulsive e poca alla struttura meccanica, aspetto che tu stai cercando di mettere a fuoco.
Io credo che un woofer, per esempio, non ha semplicemente una "struttura meccanica" in grado di essere interessata in alcun modo da forti DI/Dt, ma in compenso ha delle forze in gioco molto elevate che lavorano nella sua zona di pertinenza meccanica. la conseguenza è che secondo me non ci si deve aspettare una risposta reattiva veloce e violenta, ma piuttosto una risposta "lenta" ma prerentoria....
Credo che tu capisca dove voglio parare....

ciao

Aggiunta, vedo il grafico che citavi prima. Vorrei fare un' appunto importante. L' extracorrente ben visibile nel tuo grafico esiste ma fa parte di un semplice fenomeno elettrotecnico a cui tutti i progettisti audio sono attenti, ossia il fattore di extracorrente determinanto dallo sfasamento del modulo tipico. Miediamente uno si attende una variazione entro +-60 gradi, e si regola di conseguenza (come faceva Aloia per dimensionare i suoi stadi finali). In pratica uno non progetterà mai un finale da 50W con le limitazioni di corrente a quella nominale su carico resistivo, ma ne prevederà almeno un 50-80% in più per fare fronte a questi fenomeni.
Questo comportamente, osservabile anche in parte dai miei grafici, non ha molto a che fare con problemi di erogazione istantanea o dinamica, e valgono anche in regime continuo....

Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[plovati]

Può accadere che il cono sia ancora in movimento mentre il segnale va nell'altro verso, certo...la somma algebrica di segnale e back emf sulla Re ci dà poi l'impedenza che può così essere minore della Re. Solo che questo non accade perché sto operando a frequenza fuori banda, ma perché semplicemente il movimento del cono è sfasato rispetto a quello del segnale che lo pilota anche a bassa frequenza.

D'altronde, se vogliamo convincerci che la corrente richiesta può essere più elevata rispetto a quella in dc basta prendere il grafico dell'impedenza complessa vs frequenza e rendersi conto che la richiesta di corrente maggiore non si ha in dc ma a frequenze poco superiori alla risonanza, se la Le è poco elevata (tweeter) laddove il modulo è prossimo alla Re e l'argomento dell'impedenza è capacitivo.

Originariamente inviato da rusval - 30/08/2006 :  16:22:36

Ho volutamente evitato di parlare di impedenza, sfasamento, comportamento capacitivo equivalente, perchè lo trovo fuorviante. I grafici in funzione della frequenza sono fatti a regime stazionario e noi stiamo ragionando sul transitorio, nel dominio del tempo.
Pensiamo ad una rampa di tensione molto lenta. Il cono del woofer si muoverà seguendo questa rampa. Proviamo a disegnare velocità del cono e corrente assorbita e poi aumentiamo la pendenza della rampa, che succede?


_________
Piergiorgio

[rusval]

Il grafico impedenza vs frequenza l'ho messo apposta, sapendo che si sarebbe potuta fare confusione, e sapendo pure che ci sono le qualità negli interlocutori per ragionare su più fronti. Ma evitiamo di andare subito fuori strada. Quello che voglio far notare è questo: se la corrente di picco in regime continuo può essere maggiore di quella richiesta dalla Re, evidentemente lo è anche nel dominio del tempo, per un segnale continuo. Ad 800 hz la richiesta di corrente è massima perché evidentemente la velocità del cono è tale che la backemf si somma algebricamente al segnale in input facendo scorrere in Re una corrente più elevata che alla DC.

Pensiamo ad una rampa di tensione molto lenta. Il cono del woofer si muoverà seguendo questa rampa. Proviamo a disegnare velocità del cono e corrente assorbita e poi aumentiamo la pendenza della rampa, che succede?

Vedi, anche qui è sbagliato l'assunto: intanto non devi pensare ad una rampa, ma sempre ad un segnale periodico. In secondo luogo l'altoparlante NON seguirà perfettamente la rampa, non può farlo, è un oscillatore e deve fare almeno un pò i fattacci propri specialmente a bassa frequenza!

Se ancora non ci capiamo, allora sono io che non ho capito le perplessità di Piergiorgio...

Invece per quanto riguarda Mauro, direi che ci siamo capiti, ma una puntatina alla risonanza o poco più in alto la farei e ad alto livello. Mauro, vedrai la richiesta di corrente deformarsi un pò, il quanto si deforma dipende fortemente dalla qualità del woofer e dal livello immesso. Ma d'altronde non può che essere così ragionando in termini di pura THD vs livello. Confronta poi quella ad alto e basso livello.

Ciao!
Valerio

[mauropenasa]

Accontento Valerio con una parziale misura a bassa frequenza ed elevata energia. La tensione è di circa 16Vpp. Prima però serve mostrare come si comporta su carico resistivo l' ampli, perchè in presenza di una quadra a 60 Hz come questa esso esegue una integrazione a causa del polo a bassissima frequenza interno:



La cassa è sempre la QL65, e parte delle ondulazioni di corrente sono dovute più alla rete cross che agli altoparlanti singoli. In ogni caso:


Se lo si confronta con un carico ad 8ohm resistivo, i picchi di corrente restano addirittura inferiori per tutta la durata della semionda....
Non crei perplessità il picco iniziale, apparentemente molto veloce. Si deve ricordare che la scala dei tempi è molto ampia, ed una osservazione con base tempi analoga a quella precedente (a 3200Khz) darebbe luogo ad un picco molto simile, per pendenza, a quelli visti in quei plot...
Io non vedo nulla di particolarmente critico, ed anzi, in regime continuo l' andamento della corrente su onda quadra rispecchia molto l' inverso di quello dell' impedenza Vs frequenza, ne più ne meno....
( una quadra ad ampio spettro è formata da una serie di armoniche ampia, ed il "livellamento nel tempo" delle condizioni lieneari della forma d' onda rappresenta in pratica l' inverso di una ipotetica e primitiva FFT... Insomma le linee orrizzontali rappresentano graficamente nel tempo quello che la fft rappresenta nella frequenza...Insomma, se non capite, fate finta che non abbia detto nulla... )

In seguito servirà, come dicono ormai un' pò tutti, andare a vedere il regime impulsivo, perchè qui non c' è trippa.... (ma anche in regime impulsivo, non ce ne per quelli delle forti correnti.... anticipo le mie sensazioni....Forse qualcosina per quelli del pilotaggio in potenza... )

Hey, ma faccio tutto io ???

ciao


Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[mauropenasa]

nvece per quanto riguarda Mauro, direi che ci siamo capiti, ma una puntatina alla risonanza o poco più in alto la farei e ad alto livello. Mauro, vedrai la richiesta di corrente deformarsi un pò, il quanto si deforma dipende fortemente dalla qualità del woofer e dal livello immesso. Ma d'altronde non può che essere così ragionando in termini di pura THD vs livello. Confronta poi quella ad alto e basso livello.

Leggo ora questa affermazione. Capisco a cosa ti riferisci, e credo che in effetti possa essere osservabile quel fenomeno (distorsione di corrente). Diciamo che in questa fase mi limito a postare le situazioni in regime continuo, che ribadisco sono abbastanza allineate alla situazioni di extracorrente reattiva molto prevedibili e per nulla critiche.

Credo che per la questione "THD del sistema" o distorsione delle componenti in gioco (U e I) servirà un altro 3D a parte....
Per ora occupiamoci di queste problematiche di pilotaggio da impedenza dinamica vs impedenza statica (concetto già "ostico" da ribadire di per se... le grandezze non cambiano mai molto facilmente...).

ciao


Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[audiofanatic]

Vedi, anche qui è sbagliato l'assunto: intanto non devi pensare ad una rampa, ma sempre ad un segnale periodico. In secondo luogo l'altoparlante NON seguirà perfettamente la rampa, non può farlo, è un oscillatore e deve fare almeno un pò i fattacci propri specialmente a bassa frequenza!


Ciao!
Valerio




Originariamente inviato da rusval - 30/08/2006 : 18:36:31

Come sempre tanto di cappello...
Cerco di dire la mia dal basso della mia ignoranza.

Io ho sempre delle perplessità quando si considera l'altoparlante come un sistema oscillante libero, in realtà lo è solo quando scollegato da un generatore e quindi con la bobina aperta.
Quello che succede quando la bobina è collegata al generatore e quindi è obbligata a seguire il movimento imposto dal campo elettrico che attraversa la bobina, è profondamente diverso. Si può parlare di "eccesso di oscillazione" nei dintorni della risonanza, quando l'energia irradiata è maggiore del dovuto, e si parla allora di scarso smorzamento, ovvero di Qt elevato. In questo caso si potrebbe pensare a un movimento "autonomo" del cono che sovraelonga la sinusoide in ragione dell'accelerazione del cono e della sua massa, per poi ritornare a seguire il segnale originario fino alla parte negativa della sinusoide, dove il fenomeno si ripete.

Ma qui IMHO entrano in gioco altri fattori scatenanti che possono accentuare il fenomeno, come p.e. il calo drastico del BxL dovuto a un eccesso di Xmax, cosa che porta la bobina troppo fuori dal traferro, e quindi la cosa fa "saltare" i tradizionali parametri rilevati con piccoli segnali e rende poco attendibile ogni previsione.
Ed è qui che forse tutte le problematiche sollevate possano trovare anche una spiegazione, dato che in caso di sovraelongazione si potrebbe avere realmente una backEMF di segno opposto anche nella banda riproducibile dall'altoparlante poichè per brevi istanti il movimento della membrana non è proporzionale al segnale in ingresso.

Si dovrebbe cercare di capire come variano i parametri a seconda della posizione della bobina e quindi costruire un modello dinamico che analizzi anche questi aspetti.

Filippo

[plovati]

il klippel, insomma. Eccoti servito:
http://www.audioxpress.com/reviews/medi ... la2154.pdf

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Piergiorgio