impedenza dinamica altoparlanti

Progetti, domande e idee sparse sull'autocostruzione dei diffusori acustici
mauropenasa
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Messaggio da mauropenasa »

Calma, calma, altrimenti mi perdo io..... :D

Ho già ribadito le mie sensazioni sul problema esposto, sensazioni su base elettrica, perchè si sa che io dalla bobina del altoparlante in poi non metto becco, almeno non oltre un potenziale modello elettrico equivalente (ho il massimo rispetto per chi ha altre conoscenze...).

Valerio (nello scambio con Piergiorgio) mi ronza di continuo nelle orecchie concetti meccanici che mi "dicono qualcosa", e sono convinto che quelle dinamiche si palesano ma è un pò difficile riprodurle in modo inequivocabile.
Forse il problema sta nel quantificare il fenomeno, perchè non è scontato che esso sia abnorme, che si palesi sempre, e che non venga mediato da altre forze in gioco...
Andando per gradi:

ASSUNTO:
Se si mette una sonda in corrente su un ampli che sta riproducendo musica non si riesce ad isolare ne picchi particolarmente ampi ne con particolare pendenza, almeno tali da mettere in crisi un'ampli di buone prestazioni di targa e ben concepito. Questo non è rilevabile in modo evidente ne in condizioni istantanee (ci arriveremo) ne tantomeno in condizioni stazionarie (PS: in audio c' è sempre un tappeto di suoni che "tiene vivo" in qualche modo il movimento, raramente si può assistere al passaggio dallo stato di quiete assoluta a quello di violenta emissione, per cui credo che si possa stabilire che un altoparlante lavori, da un punto di vista elettrico, in condizioni "miste" tra lo stazionario e l' impulsivo...).

Attendo in tale senso di capire quali elementi possano dare spazio alle tesi opposte, elementi che io evidentemente non sono in grado di isolare per qualche difetto "di concetto". Sarò lieto di ricredermi di fronte a nuove informazioni....

Fase 2, questione transitoria:
A grande richiesta (curiosità mia) ho provato qualche test basato su un burst alternato, per cercare di simulare una consizione audio in cui il segnale passa da un livello nullo ad uno ampio. Questa situazione in realtà si potrebbe simulare in vari modi e con vari tipi di forma d'onda, più o meno adatte allo scopo. Ho scelto di usare un burst sinosoidale per ragioni pratiche. Usando un burst di quadre infatti avrei generato dei problemi di livello DC nell' ampli, che essendo disaccoppiato da condensatori potrebbe vanificare la misura. Inoltre anche i transienti audio sono formanti essenzialmente di burst crescenti o decrescenti di varie sinusoidi composite. per cui non si dovrebbero incontrare grandi controindicazioni. Il burst è ciclico con cadenza di 20mS, ma la misura non cambio sostanzialmente con burst saltuari. La scelta dei 20mS nasce per ragioni di confronto con le precendenti misure su fenomeni da rilevare.

Plot 1= Woofer aria libera, quadra a 50Hz a basso livello. Si nota la corrente in rosso che segue una curva particolare descritta nei precedenti post legati alla cassa completa:
Immagine

Questo grafico è analogo a quelli stazionari di prima ed è qui per essere usato come elemento di confronto con questo:
Burst 10 seno 1Khz ripetuto ogni 20mS (equivalente alla quadra a 50 Hz sopra....):

Immagine

Ora, qui credo che esca in parte il ragionamento di valerio mediato in campo elettrico. L' ampli fornisce la tensione (blu) in modo pulito e lineare, ma per mantenerla è costretto a modulare la corrente (rosso) con un andamento oscillante molto simile alla campanatura presente nel plot ad onda quadra. Se pilotiamo con un segnale continuo invece la corrente segue fedelmente la tensione senza andamenti oscillatori.
Da un punto di vista teorico, nulla di nuovo, si può dimostrare facilmente che un treno di impulsi è in qualche modo assimilabile, per composizione armonica, ad un impulso unico ed ampio (serie di fourier). Questo cosa però da valore alla tesi che in qualche modo nel segnale audio esistano possibili condizioni in dominio seno capaci di riprodurre stimolazioni analoghe a certe onde quadre, un pò come dire che non è esatto ribadire che non possono esistere stimolazioni trapezoidali in audio, cosa peraltro ribadita anche da me....(in questo posso fare anche pubblica ammenda. Sebbene pochi segnali audio siano formati da un burst del genere, non è possibile escluderli categoricamente....). poco male, sappiamo che il nostro sistema è stimolabile anche da onde quadre senza traumi particolari.
Invece abbiamo stabilito che anche con una normale seno a centro banda audio transitoria sia possibile indurre nel altoparlante una condizione non tanto di sovracorrente, ma di "instabilità di assestamento", credo legata alle situazioni descritte da Valerio.
Si accettano commenti....

ciao


Mauro
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Messaggio da plovati »

Questo cosa però da valore alla tesi che in qualche modo nel segnale audio esistano possibili condizioni in dominio seno capaci di riprodurre stimolazioni analoghe a certe onde quadre, un pò come dire che non è esatto ribadire che non possono esistere stimolazioni trapezoidali in audio, cosa peraltro ribadita anche da me....(in questo posso fare anche pubblica ammenda. Sebbene pochi segnali audio siano formati da un burst del genere, non è possibile escluderli categoricamente....). poco male, sappiamo che il nostro sistema è stimolabile anche da onde quadre senza traumi particolari.
Originally posted by mauropenasa - 31/08/2006 :  12:12:05
... in fondo anche il segnale utilizzato da Maynard nella misura first-cycle distortion non è altro che un seno moltiplicato un gradino.

Le oscillazioni sono dovute all'assestamento meccanico, il cono non è ipersmorzato e ha una certa inerzia a seguire il segnale impresso.
Ad un certo tempo il movimento del cono sarà opposto a quello forzato (corrente più alta) in un tempo successivo si muoverà concordemente allo stimolo (corrente più bassa). Fin qui dovremmo esserci.

Non mi è chiaro invece se il lavoro necessario a muovere il cono in maniera diversa dalla forza applicata viene fornito dalle sospensioni (che sono interne al sistema) o all’aria mossa (il suono, esterno al sistema altoparlante). Inoltre non mi è chiaro se questa situazione sia verificata solo vicino alla risonanza o meno. In altri termini un driver piezoelettrico di massa piccola e sospensioni molto rigide presenterebbe lo stesso fenomeno?


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Messaggio da enricopriami »

Mi volevo un attimo riagganciare al discorso di Filippo e analizzare bene la relazione che c'é tra movimento del cono e scambio di energia tra generatore e altoparlante in regime stazionario, perché anche qui ci sono dei dettagli da chiarire....
Dunque l'altoparlante si comporta come una massa oscillante smorzata, la sua richiesta di energia cambia istante per istante anche in regime stazionario, collegando l'altoparlante ad un generatore di tensione costante , l'altoparlante chiede lui istante per istante più o meno energia e nei momenti della sinusoide, dove chiede più energia vuol dire che in quei punti l'altoparlante non fa quello che gli chiede di fare il generatore, quindi il generatore produce una sinusoide e il cono si muove con delle distorsioni rispetto alla sinusoide prodota del generatore.
Vediamo la cosa collegando un generatore di corrente costrante, adesso la situazione credo che si rovesci, dato che il generatore impone sempre uno scambio di energia costante tra lui e l'altoparlante, a questo punto dove prima l'altoparlante chiedeva più corrente al generatore, in questi punti l'altoparlante diciamo che dovrebbe essere aiutato maggiormente nel seguire il movimento, ma nei punti dove l'altoparlante chiedeva meno corrente perché già stava seguendo il movimento imposto dal generatore, adesso è il generatore a far si che il movimento del cono sia alterato proprio dall'eccesso di corrente in un momento dove in realtà non ce n'é bisogno...

Spero di essere stato chiaro....
Cosa ne pensate in merito??

Ciao
Enrico
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Messaggio da mauropenasa »

... in fondo anche il segnale utilizzato da Maynard nella misura first-cycle distortion non è altro che un seno moltiplicato un gradino.
Si, vista cosi lo penso anche io.
Sappiamo che le differenze teoriche ci sono, tra un gradino puro ed una serie o un singolo steps seno, per ampiezza composizione armonica ecc..., ma sostanzialmente sembra che la cosa sia abbastanza assimilabile quantomeno a forme trapezoidali. Di certo nel nostro caso la similitudine di stimolazione è quantomento imbarazzante....

Considera che però Maynard si è beccato fior di derisioni su questo concetto, in primis da un certo Jan Didden che poi va a pontificare su Audioxpress, magari di cose che lui malgrado hanno un nesso diretto.... Ironia della sorte (e "dell' ingnorare" o "voler ingnorare" le cose....).
Su questo principio di first cicle il mondo di teorici dell' audio è abbastanza diviso, fin dai vertici, anche se da semplici misure dirette come queste emergerebbe una certa concretezza tangibile....
Le oscillazioni sono dovute all'assestamento meccanico, il cono non è ipersmorzato e ha una certa inerzia a seguire il segnale impresso.
Ad un certo tempo il movimento del cono sarà opposto a quello forzato (corrente più alta) in un tempo successivo si muoverà concordemente allo stimolo (corrente più bassa). Fin qui dovremmo esserci.
Non ho elementi diversi da opporre. Più o meno lo collego ai discorsi del "seguire" il movimento precedenti....
Non mi è chiaro invece se il lavoro necessario a muovere il cono in maniera diversa dalla forza applicata viene fornito dalle sospensioni (che sono interne al sistema) o all’aria mossa (il suono, esterno al sistema altoparlante). Inoltre non mi è chiaro se questa situazione sia verificata solo vicino alla risonanza o meno. In altri termini un driver piezoelettrico di massa piccola e sospensioni molto rigide presenterebbe lo stesso fenomeno?
Questo forse ce lo potrebbe dire Valerio....
Quello che vedi vale grossomodo a prescindere dalla frequenza di ripetizione del burst, sia essa causale e dilatata nel tempo (controllo manuale) sua ripetitiva come in questo plot. Questo direbbe che la cosa non è particolarmente legata alle Back-emf fini a se stesse, ma al rimbalzo meccanico tra le forze di spinta e quelle di smorzamento (non neccessariamente in zona di massimo movimento del cono).

Guarda le condizioni identiche su cassa QL65:

Immagine

ancora più evidente, ma secondo me qui ci mettono del loro anche i filtri cross (ipotizzo....).

ciao

dimenticavo:
Questi plot sono eseguiti usando un My_ref revC come ampli. Non posso escludere che il suo modo di lavorare sul carico possa divergere più o meno leggermente da quello di un generatore di tensione idealizzato, dato che io ho scelto che la NFB di tensione segua in modo preciso l' impedenza del carico e non la semplice tensione di uscita (uscita a transconduttanza = Zout open loop >> Zload).
Di certo la curva della corrente corrisponde in modo preciso alle condizioni di impedenza dinamica del sistema, ed in questo almeno si dovrebbe essere agevolati, rispetto alla ricerca in oggetto....

Mauro
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Messaggio da mauropenasa »

Enrico:
Dunque l'altoparlante si comporta come una massa oscillante smorzata, la sua richiesta di energia cambia istante per istante anche in regime stazionario, collegando l'altoparlante ad un generatore di tensione costante , l'altoparlante chiede lui istante per istante più o meno energia e nei momenti della sinusoide, dove chiede più energia vuol dire che in quei punti l'altoparlante non fa quello che gli chiede di fare il generatore, quindi il generatore produce una sinusoide e il cono si muove con delle distorsioni rispetto alla sinusoide prodota del generatore.
Si e no. Come "visualizzazione" della cosa possiamo collimare, ma più che distorsioni quelle del variare d' impedenza dell' altoparlante le definirei "diverse necessità energetiche in funzione della frequenza di pilotaggio per ottenere la stessa energia sonora".
In pratica se per ottenere un certo livello acustico a 100 Hz servirà una certa energia, per ottenere lo stesso a 1Khz ne servirà una diversa, per una questione legata appunto al rendimento meccanico vs frequenza. Questo comportamento non è fittizio, è regolato automaticamente dal gioco di forze meccaniche stimolate dal segnale elettrico. Come a dire che se la meccanica tende a produrre più movimento si opporrà richiedendo meno corrente, se tende a rallentare il sistema assorbe automaticamente più corrente... Spero di essere stato esaustivo...
Vediamo la cosa collegando un generatore di corrente costrante, adesso la situazione credo che si rovesci, dato che il generatore impone sempre uno scambio di energia costante tra lui e l'altoparlante, a questo punto dove prima l'altoparlante chiedeva più corrente al generatore, in questi punti l'altoparlante diciamo che dovrebbe essere aiutato maggiormente nel seguire il movimento, ma nei punti dove l'altoparlante chiedeva meno corrente perché già stava seguendo il movimento imposto dal generatore, adesso è il generatore a far si che il movimento del cono sia alterato proprio dall'eccesso di corrente in un momento dove in realtà non ce n'é bisogno...
Appunto. Nel caso precedente la corrente viene modulata dal sistema meccanico per "auto adattarsi" ad una certa "costanza di movimento", mentre se si forza la corrente (causa prima del movimento) ad essere costante il sistema non potrà più "autoregolarsi" e produrrà una variazione di livello acustico proporzionale al rendimento localizzato vs frequenza...

ciao

Mi è venuto in mente un esempio calzante, analogo al motore elettrico:

La pressione sonora è rappresentata dalla velocità della tua macchina, ipotizziamo 50KMh.
Il percorso su cui tu vuoi mantenere costante la velocità è articolato, come tutte le strade, quindi avrà tratti in salita, in discesa ecc...
Questo corrisponde alla "risposta in frequenza".
Per mantenere la velocità costante in tutte le condizioni di "frequenza", quindi di percorso, ci saranno zone in cui dovrai dare sfogo ai cavalli dell' auto (iniettare corrente), altre in cui la pendenza inietterà energia cinetica nel tuo motore, costretto a fare da "freno dinamico" (back_emf), cosi come in pianura alternerai modulerai il gas leggermente (corrente ad andamento lineare) per adeguare la cosa....
Scusate per la volgarità, ma credo che una macchina elettrica che genera movimento sia ben comprensibile in questo modo.... :oops:


Mauro
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Messaggio da rusval »

Ciao a tutti...
scusate se non vi seguo a tutte le ore, ehm...ultima settimana di vacanze :D Nel frattempo i messaggi si sono moltiplicati con tanti buoni interventi :)

Filippo:
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.
Dunque, forse proprio qui stanno gran parte delle incomprensioni con Piergiorgio. In nessun caso ho considerato l'altoparlante scollegato dall'amplificatore. Se pure lo scollegassimo, i termini teorici della questione non cambierebbero, questo perché è vero che non abbiamo l'apporto smorzante della Re e della Rg (imped uscita generatore, ma qui potremmo aprire un capitolo a parte) ma abbiamo sempre quello della Rms. Mi spiego. Oscillatore libero è quello sul quale non applichiamo alcuna forza. Nel nostro caso l'ap è sempre collegato all'amplificatore (osc. forzato). In ogni caso, comunque, l'ap è e resta, sia forzato che libero, un oscillatore smorzato (da rms e da re+rg). Se è collegato all'amplificatore lo smorzamento è dato da quello meccanico + quello elettrico. Se lo scolleghiamo dall'ampli rimane solo quello meccanico (modesto rispetto a quello elettrico). Colleghiamo l'ap all'ampli.

Ora, se avessimo un sistema rigido biella manovella che muove la bobina come un pistone in un motore (mi sembra che il sistema biella manovolla centrato imponga un movimento molto simile ad una sinusoide al pistone) si può dire che il moto della bobina sia rigidamente vincolato al segnale in ingresso. Sinusoide in ingresso, sinusoide *perfettamente sovrapposta* in uscita, no fenomeni transistori, no sfasamento fra movimento e segnale forzante.
Il nostro pistone ha una massa e quindi una certa inerzia. Ne segue che, forzando il movimento il sistema biella manovella deve essere adeguatamente dimensionato per reagire, dato il vincolo imposto dal moto, alle forze d'inerzia del pistone (beh, anche alle stesse inerzie della biella e della manovella, ma lasciamo stare...) le quali sono massime nel punto in cui la bobina- pistone inverte di moto (in gergo, i punti morti superiore e inferiore, nel caso dell'altoparlante all'escursione massima in avanti e indietro per quel dato segnale). Vale a dire: se la biella è troppo sottile e il pistone pesante, ad alti regimi, laddove l'inerzia cresce per le crescenti accelerazioni imposte al pistone, la biella si spezza. Ecco perché nei motori delle vostre auto c'è un bel limitatore di giri.

Mettiamo il caso che questa biella non sia così rigida ma che comunque non si rompa mai. E' evidente che a questo punto il movimento del pistone non è più rigidamente vincolato a quello imposto dal segnale in ingresso. L'inerzia, scaricandosi sulla biella, la allunga e la accorcia a seconda della bisogna. Magia magia, il pistone si muoverà ancora secondo una sinusoide, ma sfalsata rispetto al segnale originario perché comunque ad un certo punto la biella che si allunga richiamerà il pistone
a sè. Se prendo una molla, più la schiaccio, più ci vuole forza per schiacciarla e tale forza prima o poi eguaglierà quella delle forze d'inerzia, sempre se la biella non si rompa prima, ma abbiamo supposto di no.

Chiediamoci questo: l'altoparlante è collegato rigidamente al segnale inviato dall'ampli? Ce l'abbiamo la risposta? Fra il segnale elettrico e il movimento della bobina non c'è una biella e nemmeno una molla, come nell'esempio precedente (la molla fa caipre meglio...) ma un elemnto smorzante (come la gomma) ed è la Re (tralasciamo un attimo la Le, magari la riprendiamo dopo).
La prova è semplice. Se prendiamo un pistone e lo vogliamo svincolare dal movimento imposto dalla biella dobbiamo: o rompere la biella oppure...usare una biella non rigida (in generale viscoelastica). Nel caso dell' altoparlante se vogliamo tenere ferma la bobina pur applicando una tensione ai morsetti variabile quanto si vuole dovremo applicare una certa forza, ma...non si rompe niente. Perché? Perché c'è quell'elemento smorzante che è la Re. Come una biella flaccida. Per forzare il movimento dell'altoparlante dobbiamo ridurre la Re ai minimi termini e forzare la corrente. Quant'è il rendimento di un sistema biella manovella? Probabilmente di gran lunga superiore a quello del sottosistema motore- meccanica dell'altoparlante (abbiamo finora lasciato fuori la parte acustica). Se abbassiamo la Re di un altoparlante il rendimento cosa fa? Nel calcolo dell'efficienza la Re è al denominatore...
Anche qui i conti sembrano tornare.

Il sottosistema meccanico-acuistico non è che obbedisca a leggi tanto tanto diverse, solo che la faccenda si complica parecchio. Tuttavia i termini della questione non cambiano. Risultato:

E' possibile definire lo smorzamento per il nostro oscillatore PROPRIO perché questo non è rigidamente vincolato al segnale. Altrimenti sarebbe infinitamente smorzato. E indovinate quanta corrente ci vuole per pilotare il nostro altoparlante infinitamente smorzato? Ma è semplice, se abbassiamo la Re...

Il sottoprodotto del movimento sfalsato della bobina mobile rispetto al segnale in input e di quello dell'aria rispetto al diaframma, sfasamento che non è costante con la frequenza è...la fase acustica (minima).

Altro risultato dell'esempio. Pilotando in tensione o in corrente abbiamo sempre l'elemento serie che smorza. La dinamica del movimento è la stessa, cambia il modo in cui l'ampli reagisce.

Non è possibile, come Mauro aveva intuito, che possano scorrere correnti così forti o massicce nel sottosistema elettrico, ma è possibile che invece ciò succeda nel sottosistema meccanico. ma ricordando che l'altoparlante è un oscillatore possono esistere segnali che massimizzano la corrente richiesta, altri che la minimizzano. In altre parole l'impedenza dinamica esiste. Solo che non è tanto tanto gravosa oppure non si palesa poi così facilmente...

Lancio l'ultimo sasso, sempre dalle parole di Filippo, che cita la variazione del fattore motore, della rigidezza delle sospensioni, etc.
La massima inerzia dell'altoparlante pilotato da sinusoide ce l'abbiamo alla massima escursione. Se siamo in bassa frequenza e\o ad alto livello, ovvero a forte escursione, proprio ai massimi dell'escursione abbiamo la massima variazione dei parametri di small, variazione che è sempre peggiorativa (la cms diminuisce, cioè l'altoparlante viene richiamato ancora più fortemente verso il centro, il fattore motore diminuisce, ovvero diminuisce la backemf rispetto a qella che dovrebbe essere, ovvero diminuisce la corrente che può circolare in re, ovvero aumenta il qes, ovvero peggiora lo smorzamento). Il tutto accade in concomitanza. E sono ca....

Chissà perché l'altoparlante è la cosa che distorce di più... :D

Ciao!
Valerio
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Messaggio da enricopriami »

Si e no. Come "visualizzazione" della cosa possiamo collimare, ma più che distorsioni quelle del variare d' impedenza dell' altoparlante le definirei "diverse necessità energetiche in funzione della frequenza di pilotaggio per ottenere la stessa energia sonora".
In pratica se per ottenere un certo livello acustico a 100 Hz servirà una certa energia, per ottenere lo stesso a 1Khz ne servirà una diversa, per una questione legata appunto al rendimento meccanico vs frequenza. Questo comportamento non è fittizio, è regolato automaticamente dal gioco di forze meccaniche stimolate dal segnale elettrico. Come a dire che se la meccanica tende a produrre più movimento si opporrà richiedendo meno corrente, se tende a rallentare il sistema assorbe automaticamente più corrente... Spero di essere stato esaustivo...

omiss...

Mauro
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Originariamente inviato da mauropenasa - 31/08/2006 :  14:19:05
Mauro sono daccordo con quanto dici ma io non mi riferivo alla diversa richiesta di energia che ci può essere tra due frequenze diverse per produrre uno stesso livello sonoro, sono daccordo sul fatto che l'altoparlante ha un suo rendimento diverso frequenza per frequenza...
Io stavo analizzando il movimento della bobina istante per istante a regime stazionario durante il suo moto sinusoidale imposto prima da un generatore a tensione costante e poi con uno a corrente costante, da quello che emerge anche dall'analisi di Valerio, in entrambi i casi non si possono correggere le distorsioni prodotte dalle forze elastiche delle sospensioni e dalle loro perdite con entrambi i tipi di generatore anche se cambiano le reazioni in gioco e la forma della distorsione rispetto alla sinusoide di partenza...

Enrico
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Messaggio da mauropenasa »

Io stavo analizzando il movimento della bobina istante per istante a regime stazionario durante il suo moto sinusoidale imposto prima da un generatore a tensione costante e poi con uno a corrente costante, da quello che emerge anche dall'analisi di Valerio, in entrambi i casi non si possono correggere le distorsioni prodotte dalle forze elastiche delle sospensioni e dalle loro perdite con entrambi i tipi di generatore anche se cambiano le reazioni in gioco e la forma della distorsione rispetto alla sinusoide di partenza...
Mah, beati voi che riuscite a visualizzare una dinamica del genere istante per istante... :)

Non è totalmente esatta la tua affermazione, anche se riguardo al problema delle sospensioni credo che si possa anche essere d'accordo.
Uno dei problemi è che la maggiore quantità di distorsione prodotta da questo sistema non è dovuta a problemi di sospensioni vs aria (almeno per quel che ne so io), ma piuttosto dai fenomeni descritti da Filippo (deformazioni nel circuito magnetico, allimenamenti vari ecc...).
In questa ottica, il pilotaggio in corrente, da studi vari, sembra in grado di linearizzare la situzione, a partire dal mettere fuori gioco Re ed Le, elementi variabili e pur sempre la nostra "biella". Sostituendola con una "energia attiva" ed in qualche modo adattabile istantaneamente alle condizioni è possibile controbilanciare molto meglio quelle condizioni che tu e Valerio "visualizzate". E' vero che in generale il salto di qualità si ottiene con un feedback di movimento+pilotaggio in corrente. In questo modo si possono controllare in toto (entro il range dinamico gestibile dalla meccanica e dall' elettronica) tutte le situazioni critiche riducendo drasticamente le distorsioni...
Si deve considerare che qui trattiamo semplicemente una questione di impedenza dinamica vs impedenza statica, ma ci sarebbe molto da studiare (o da esprimere) in merito alla composizione (THD) delle forze elettriche in campo.
Tempo addietro mostrai a Valerio dei documenti prodotti dagli ambienti Kef sulla possibilità di simulare le THD di un altoparlante in base alla sua struttura meccanica (magnetica) e deformazioni conseguenti, (Finite Element Method), giusto a dimostrazione di quanto realmente si sappia negli ambienti giusti.
Io pensavo di lavorare su questo tipo di materiale di studio per verificare la possibilità di definire una tecnica di gestione elettrica in grado di reazionare il tutto senza sensori meccanici, ma poi mi sono fermato, (chi me lo fa fare... :D )

ciao




Mauro
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Messaggio da mauropenasa »

Breve escursus sul perchè il pilotaggio in corrente controlla meglio le energie in campo:

L' unico modo che un sistema elettromeccanico ha per "reagire" alla forza che lo genera è la cosi detta back emf (inglese) ossia la forza contro elettro motrice indotta FCEMI (italiano). Questa forza non si genera nel nulla, ma è formata da una tensione, la cui particolarità è di essere in fase con la corrente che l' ha generata (cosa molto importante da considerare).
Se si pilota un sistema in tensione, queste forze generate verrano sottratte (vettorialmente, va ricordato, non sempre esse sono in fase con la tensione primaria...) alla stessa tensione primaria, generando il famoso "aumento di impedenza" visto dal generatore.

Quando pilotiamo in corrente, il generatore di corrente è svincolato dalla tensione, per cui tutte le forze che il sistema meccanico oppone alla corrente, essendo formate da tensioni, non hanno nessuna possibilità di ridefinire l' energia che esso sobisce, e diventa per definizione totalmente "schiavo" della corrente.
In un certo senso, l' energia diventa "unidirezionale" tra il generatore e l'altoparlante, proprio perchè il generatore non subisce più le iniziative energetiche della meccanica.

ciao



Mauro
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Messaggio da rusval »

Ciao a tutti!
Non l'ho detto prima, ma Enrico è stato più sintetico e concreto di me. Ad ogni modo, Mauro, certe dinamiche forse sono più facili da visualizzare con l'analogia meccanica (o, come spesso si fa, idraulica) che non elettrica. Questo non deve essere un limite, perché è assolutamente anche vero il contrario. Molti post prima di quello della "biella" (certo che ne scrivo di ca...ate!! :D ) mi avevi detto, per analogia elettrica quello a cui sono arrivato anch'io, con più fatica con i miei mezzi. Mi sembra che alla fine ci sia stato un accordo totale sul fatto che l'impedenza dinamica esiste ma non è poi tutto sto grande problema... Anzi, mi spiace averla tirata un pò per le lunghe...
Sei daccordo?

Riguardo all'origine delle THD, devi includere anche le sospensioni e non solo la non linearità del motore. In ogni caso (sia per il motore che per le sospensioni) si genera una forza la cui legge non è lineare con l'escursione (tipicamente parabolica col massimo allo zero dell'escursione), o meglio, con lo spostamento istantaneo. Anzi, le non linearità delle sospensioni sono spesso la causa prima di THD, un esempio è il Vifa P17, che possiedo e che non è un campione di escursione alle basse frequenze, ma che comunque si difende bene (il suo difetto principale è un altro e magari ne parleremo...): puoi vedere le misure di Klippel fatte da G Nicoletti su CHF num 81.

Vi è poi anche da dire che, agendo insieme le non linearità nel motore e nelle sospensioni, la combinazione delle due può dare una situazione molto peggiorativa o addirittura benefica (motore in zona non lineare che si compensa con cedevolezza invece maggiormente lineare). Chiaramente anche in situazione di parziale compensazione (la totale compensazione non la si può avere mai) oltre una certa escursione il tutto peggiorerà poi drasticamente.

Se abbiamo sviscerato abbastanza il problema dell'impedenza dinamica, vogliamo aprire un altro thread sulla THD a bassa frequenza degli altoparlanti? Magari ci avviciniamo poi al pilotaggio in corrente.

In ultima analisi se si vuole chiarire al massimo quanto detto si può passare alle simulazioni e magari si può anche essere più analitici (intendo, sulle dinamiche meccaniche dell'altoparlante, ma mi serve una mano...).

Ciao!
Valerio
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Messaggio da mauropenasa »

n l'ho detto prima, ma Enrico è stato più sintetico e concreto di me. Ad ogni modo, Mauro, certe dinamiche forse sono più facili da visualizzare con l'analogia meccanica (o, come spesso si fa, idraulica) che non elettrica. Questo non deve essere un limite, perché è assolutamente anche vero il contrario. Molti post prima di quello della "biella" (certo che ne scrivo di ca...ate!! ) mi avevi detto, per analogia elettrica quello a cui sono arrivato anch'io, con più fatica con i miei mezzi. Mi sembra che alla fine ci sia stato un accordo totale sul fatto che l'impedenza dinamica esiste ma non è poi tutto sto grande problema... Anzi, mi spiace averla tirata un pò per le lunghe...
Sei daccordo?
Io credo di si, anche se non mi è chiaro, dall'alto della mia ignoranza in materia di divulgazione cartacea, cosa ci fosse alla base di queste affermazioni contrarie (io preannunciai fin dall' inizio una situazione simile, semplicemente perchè l'avevo già misurata anni addietro...).
Magari se qualcuno conosce le tesi opposte, sarebbe costruttivo averne un piccolo riassunto, giusto per completezza di informazione.
Noi sappiamo che qualcosa nella situazione meccanica sicuramente succede, ma sia dai modelli elettrici equivalenti sia dalle misure dirette si intuisce che queste dinamiche tendono a scambiarsi energia più tra di loro che verso il generatore, per effetto di Re in un caso (tensione) e per effetto della mancanza di damping elettrico nell' altro (corrente).
Riguardo all'origine delle THD, devi includere anche le sospensioni e non solo la non linearità del motore. In ogni caso (sia per il motore che per le sospensioni) si genera una forza la cui legge non è lineare con l'escursione (tipicamente parabolica col massimo allo zero dell'escursione), o meglio, con lo spostamento istantaneo. Anzi, le non linearità delle sospensioni sono spesso la causa prima di THD, un esempio è il Vifa P17, che possiedo e che non è un campione di escursione alle basse frequenze, ma che comunque si difende bene (il suo difetto principale è un altro e magari ne parleremo...): puoi vedere le misure di Klippel fatte da G Nicoletti su CHF num 81.

Vi è poi anche da dire che, agendo insieme le non linearità nel motore e nelle sospensioni, la combinazione delle due può dare una situazione molto peggiorativa o addirittura benefica (motore in zona non lineare che si compensa con cedevolezza invece maggiormente lineare). Chiaramente anche in situazione di parziale compensazione (la totale compensazione non la si può avere mai) oltre una certa escursione il tutto peggiorerà poi drasticamente.
Ecco appunto. Per quel che ne capisco, la situazione dovrebbe essere una via di mezzo tra le curve non lineari di motore e sospensione. Sicuramente credo anche io che non si possano anullare del tutto a vicenda. Mi pare che in effetti molti driver tendano ad essere costruiti nel modo che citi alla fine, ossia si tenti di compensare al massimo e quando le curve divergono definitivamente il sistema parte per la tangente.... Forse (potendo) farei anche io un sistema del genere. Si deve ricordare che l' orecchio umano nei transienti violenti diventa praticamente sordo, mentre a bassa e media energia e banda fonica è piuttosto sensibile ai vari timbri.
Immagino che alcuni interventi sulla massa e sulle sospensioni che certi produttori eseguono possano andare sortire a questi scopi (quando il progettista ne sia consapevole, spero....).
Se abbiamo sviscerato abbastanza il problema dell'impedenza dinamica, vogliamo aprire un altro thread sulla THD a bassa frequenza degli altoparlanti? Magari ci avviciniamo poi al pilotaggio in corrente.

In ultima analisi se si vuole chiarire al massimo quanto detto si può passare alle simulazioni e magari si può anche essere più analitici (intendo, sulle dinamiche meccaniche dell'altoparlante, ma mi serve una mano...).
hahaha, guarda che io sono ormai abbondantemente oltre la mia soglia di comprensione.... :D

Mi sono "infilato" in questo 3D perchè figlio di una discussione sulla potenza non potenza costante con unixman, ma oltre un certo livello io non vado. In particolare, diventa già laborioso disquisire sulle dinamiche elettriche nei modelli semplificati (ricordiamoci che io capisco quel poco sui diffusori in nome di quello che "visualizzo" in forma elettrica...), figuriamoci entrare nel merito meccanico....
Al massimo posso buttare li la mia opinione su qualche quesito elettrico... 8)

ciao






Mauro
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rusval
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Messaggio da rusval »

Mauro:
Noi sappiamo che qualcosa nella situazione meccanica sicuramente succede, ma sia dai modelli elettrici equivalenti sia dalle misure dirette si intuisce che queste dinamiche tendono a scambiarsi energia più tra di loro che verso il generatore, per effetto di Re in un caso (tensione) e per effetto della mancanza di damping elettrico nell' altro (corrente).
Esattamente. Il paragone meccanico forse più corretto per la Re, nel caso di pilotaggio in tensione è quello di una frizione, la stessa che c'è nelle auto. La trasmissione del moto avviene per attrito dinamico, quello che esiste fra due parti a contatto con velocità relativa non nulla, che è l'effetto meccanico della Re. Agendo sul pedale della frizione cambiamo la Re. D'altronde se la frizione riscalda, si "ammoscia", ed è lo stesso che avviene per la Re, che riscaldando aumenta.
Mi sono "infilato" in questo 3D perchè figlio di una discussione sulla potenza non potenza costante con unixman, ma oltre un certo livello io non vado. In particolare, diventa già laborioso disquisire sulle dinamiche elettriche nei modelli semplificati (ricordiamoci che io capisco quel poco sui diffusori in nome di quello che "visualizzo" in forma elettrica...), figuriamoci entrare nel merito meccanico....
No, no, ci entri eccome. Anzi, hai dato la dimostrazione lampante del fatto che per via elettrica certe tematiche vengono risolte molto più facilmente. D'altronde per studiare la dinamica meccanica dell'altoparlante possiamo far uso delle equazioni di Lagrange o del semplice bilancio di forze. In ogni caso si finisce ad una equazione differenziale del secondo ordine. Se il termine forzante è una sinusoide è risolvibile, ma se è una forma d'onda qualsiasi, sono ca... Bisogna usare matlab per integrarla. Invece, potenza della teoria dei sistemi (che non studio e sembra non ci sia verso di inserirla nel piano di studi...) per via elettrica la risoluzione diviene molto più semplice. Genio chi ha inventato i fasori. Semmai il problema è un altro. Il potere della sintesi si paga perché allontana l'intuito ed è facile che ci si perda. Ci vuole parecchia padronanza, che io non ho, ed è per questo che recupero il paragone intuitivo, perché più vicino alle mie capacità (che più che di sintesi, si era capito :D sono di tipo visualizzativo: in ogni essere umano per me la dotazione è 100, e se viene sfruttata tutta emergono le diferenze di apprendimento..scusate l'OT).
E poi, il progettista di buoni amplificatori, deve conoscere l'oggetto ultimo delle sue attenzioni, e tu l'hai fatto anni addietro, come dici. Altrimenti nascono progetti filosofici, che si disinteressano dello scopo per cui sono progettati. Basta dare uno sguardo alle riviste per accorgersi che la maggior parte di questi oggetti - e mi dispiace dirlo - sono valvolari e vengono puntualmente testati con sistemi di altoparlanti che sono quanto di più lontano dalla realtà commerciale - industriale, laddove, volenti o nolenti va a ricadere il buon senso, lo stesso che ti fa risparmiare al massimo per ottenere lo stesso risultato, ovviamente se l'oggetto è complessivamente riuscito.
Ragazzi, non si può testare un amplificatore con monovia, magari vintage!!!!!!!!
E' la filosofia che distrugge la scienza. Per me la magia del suono viene dall'aver fatto tutto il possibile per estrarlo senza modificarlo o mascherarlo, quando la coscienza è a posto e i nervi si rilassano (o giozzano con la musica, dipende da cosa ascolti, ma a priori c'è un rilassamento...). O concedendo quel poco di modifica che serve a smussare certe registrazioni con 400000 microfoni che ti ripropongono tutto dettagliato, tutto in primo piano e tutto dilatato in larghezza con zero profondità. Insomma, il buon senso sta in mezzo, cerchiamo di inseguirlo...

Chiusa parentesi.
A questo punto mi pare che sull'impedenza dinamica si è detto tutto o quasi :-) In altre parole essa esiste con altoparlanti ideali, esiste a maggior ragione con altoparlanti reali (non lineari) ma all'atto pratico del *quanto* non impone maggiore attenzione del necessario al progetto dell'amplificatore. In altre parole se dimensioniamo energeticamente per 8 ohm, ci assicuriamo il pilotaggio continuo anche su 4 ohm e amen. Per 4 ohm nominali si scende a 2 ohm. Si può anche essere meno intransigenti e assicurarsi che sia la sola potenza impulsiva (per un tot di ms) ad essere sufficiente, visto che l'impedenza dinamica è una cosa transitoria.

Forse un ultima cosa non detta è la verifica della stabilità dell'amplificatore. Se all'atto pratico, dimensioniamo l'ampli guardando la curva di impedenza vs frequenza e prendendo come massimo argomento 60 gradi, bisogna sempre vedere se in regime transistorio questo sfasamento fra tensione e corrente sia ancora il limite ultimo o se ci sia un peggioramento.

Possiamo poi recuperare le problematiche di pilotaggio in corrente se siete daccordo (le basi ci sono tutte, comprese le non linearità). Magari il moderatore ci dice se farlo di qua (diffusori) o di là (elettroniche).

Ciao!
Valerio
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Messaggio da mauropenasa »

....In altre parole se dimensioniamo energeticamente per 8 ohm, ci assicuriamo il pilotaggio continuo anche su 4 ohm e amen. Per 4 ohm nominali si scende a 2 ohm. Si può anche essere meno intransigenti e assicurarsi che sia la sola potenza impulsiva (per un tot di ms) ad essere sufficiente, visto che l'impedenza dinamica è una cosa transitoria.
Sembra una cosa eccessivamente semplicistica, ma in pratica con questo metodo empirico hai già dimensionato il tuo ampli....
Ovviamente le questioni di SOAR (la curva tensione/corrente che definisce la massima potenza dissipabile dai componenti di potenza) interne divergeranno da caso a caso, ma quando avrai chiaro le forze in gioco anche una SOAR non è poi cosi difficile da definire (ricordo lunghe diatribe anche su questo...).
Forse un ultima cosa non detta è la verifica della stabilità dell'amplificatore. Se all'atto pratico, dimensioniamo l'ampli guardando la curva di impedenza vs frequenza e prendendo come massimo argomento 60 gradi, bisogna sempre vedere se in regime transistorio questo sfasamento fra tensione e corrente sia ancora il limite ultimo o se ci sia un peggioramento.
Sia dai modelli che dalle misure non si direbbe che si possa generare uno sfasamento peggiore di quello statico. Poi nel caso del pilotaggio in tensione Re è mediamente sempre dominante (altrimenti si assisterebbe a sfasamenti fino ai 90° teorici....), mentre in corrente la componente reattiva non può che sottostare alle esigenze dell generatore...


ciao



Mauro
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Messaggio da mauropenasa »

Per chiudere l' argomento, sarebbe interessante conoscere le argomentazioni opposte, mi pare paventata da alcuni in fase iniziale...

Se qualcuno (Piergiorgio :D ) potesse riassumere queste opinioni (divergenti e sembrerebbe autorevoli), si potrebbe anche cercare di capire meglio il loro angolo di visuale....

ciao


Mauro
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Messaggio da plovati »

Per chiudere l' argomento, sarebbe interessante conoscere le argomentazioni opposte, mi pare paventata da alcuni in fase iniziale...

Se qualcuno (Piergiorgio :D ) potesse riassumere queste opinioni (divergenti e sembrerebbe autorevoli), si potrebbe anche cercare di capire meglio il loro angolo di visuale....

Originariamente inviato da mauropenasa - 03/09/2006 :  11:32:11
In sostanza il propugnatore della importanza capitale dell'impedenza dinamica degli altoparlanti come fattore chiave da tenere conto nella progettazione di un amplificatore è Chiappetta che da qualche numero di Costruire HIFi (CHF) va facendo un cenno quà e uno là. L'onere della prova spetta a lui.
Probabilmente, dati i precedenti, andrà avanti per qualche decina di numeri con questa storia...

Valerio in quanto collaboratore di CHF potrebbe conoscere meglio il retroscena sperimentale di queste affermazioni.

Per le nuove discussioni di approfondimento scaturite dalla presente, io vedrei bene un 3D sulla distorsione (non solo THD) degli altoparlanti nella sezione diffusori e sul pilotaggio in corrente nella sezione elettroniche (attenzione che non si sovrapponga al 3D attivo sul pilotaggio in potenza)

_________
Piergiorgio
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Piergiorgio
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Messaggio da MBaudino »

Per chiudere l' argomento, ..
Discussione molto interessante, ovviamente......il problema non sembra quindi assolutamente drammatico, tuttavia ho qualche difficoltà di visualizzazione da quanto voi detto nel caso di finali a triodi.

Premetto che la scelta delle valvole potrebbe non essere la soluzione migliore..... ma è giusto per capire

Ho dei dubbi su diverse cose:
- chi fornisce la richiesta extra di corrente del 30-50% sul primario del trasformatore ( penso i condensatori, che però poi vanno ricaricati velocemente)?
- la valvola finale come fa a far passare la maggiore corrente se il segnale in ingresso ha una forma diversa dalla richiesta di corrente del carico? Presumo quindi che la valvola veda tutto quello da voi descritto come un riduzione dell' impedenza del carico , con conseguente inclinazione della retta (ellissi) di carico e quindi maggiore distorsione su segnali in ingresso elevati. Una riduzione dell' impedenza del 30-50 o piu' per cento non mi sembra sicuramente poco.
Avete voglia di chiarirmi questi dubbi?
Mauro
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Messaggio da rusval »

Ciao Piergiorgio,
scusa il ritardo, sono stato due giorni ad un meeting autocostruttivo di alto vertice :D in quella bellissima terra che è la Puglia.

Telefonerò volentieri all'ing. Chiappetta, sebbene credo sia meglio parlarne a quattr'occhi. Ehm...però non vi aspettate che lo faccia subito, diciamo che dovrei consegnargli prima un articolo...

Ciao!
Valerio
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Messaggio da mr2a3 »

Per chiudere l' argomento, ..
Discussione molto interessante, ovviamente......il problema non sembra quindi assolutamente drammatico, tuttavia ho qualche difficoltà di visualizzazione da quanto voi detto nel caso di finali a triodi.

Premetto che la scelta delle valvole potrebbe non essere la soluzione migliore..... ma è giusto per capire

Ho dei dubbi su diverse cose:
- chi fornisce la richiesta extra di corrente del 30-50% sul primario del trasformatore ( penso i condensatori, che però poi vanno ricaricati velocemente)?
- la valvola finale come fa a far passare la maggiore corrente se il segnale in ingresso ha una forma diversa dalla richiesta di corrente del carico? Presumo quindi che la valvola veda tutto quello da voi descritto come un riduzione dell' impedenza del carico , con conseguente inclinazione della retta (ellissi) di carico e quindi maggiore distorsione su segnali in ingresso elevati. Una riduzione dell' impedenza del 30-50 o piu' per cento non mi sembra sicuramente poco.
Avete voglia di chiarirmi questi dubbi?
Mauro



Originariamente inviato da MBaudino - 04/09/2006 :  09:49:50
Ciao Mauro provo a dirti la mia al riguardo, senza la competenza di chi ha parlato finora in questo 3D però!

1) extracorrente e condensatori: ipotizzando che i triodi siano in classe A direi che non cambia nulla, la corrente (media) totale non può che restare costante, con i C che comunque la forniscono in concomitanza del segnale.

2) corrente sul carico: anch'io la vedo così, con problemi solo a volumi elevati. Direi che un ampli da 5W su 8 Ohm (I max = 0,8A) che deve erogare 1W (I = 0,35A su 8 Ohm) su un carico più basso del 30-50% abbia problemi diversi dalla quantità di corrente (tra l'altro nelle poche condizioni in cui capita, come da 3D).

Ciao
Massimo
Ciao, Massimo
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Messaggio da mauropenasa »

Massimo e Mauro, conisiderate anche che uno stadio classico a TU senza NFB pone in uscita una impedenza analoga (circa) a quella dell' altoparlante.
In questi casi gran parte delle variazioni di impedenza presenti vengono assorbite in un certo senso da questa situazione, più o meno quello che si è discusso nel 3D sul "pilotaggio in potenza".

In pratica si possono visualizzare 2 situazioni potenziali:

a. Ampli con buona erogazione e bassissima impedenza di uscita, assimilabile ad un generatore di tensione. Il carico varia l' assorbimento in modo più o meno dinamico e l' ampli compensa con erogazioni di corrente proporzionali. Questo tende a mantenere anche la pressione sonora entro i parametri di targa.

b. Ampli con scarsa erogazione e/o alta impedenza di uscita, assimilabile ad un generatore "di potenza". il carico varia la propria impedenza ma l'ampli non lo segue o lo segue poco, quindi le variazioni di corrente restano limitate. Tutte le condizioni di assestamento dinamico vengono tradotte in variazioni di movimento meccanico (quindi di pressione sonora).

La conseguenza si dovrebbe percepire come una maggiore energia istantanea, specie negli attacchi violenti. Peccato che essa sia generata dalla rindondanza del sistema meccanico, quindi dal potenziale aumento di pressione localizzata in condizioni di transiente. (una specie di controllo di sharpness usato nel video, ossia un "amplificatore di transienti" incorporato nell' sistema ampli diffusore)

Sarà mica anche questo che contribuisce a dare un effetto "energetico" al suono di certi sistemi ?

E se si, quanto sbaglio a ribadire che l' uso di speciali equalizzatori (con effetti simili a questo) possa tranquillamente rispondere a molte leggende ?

ciao



Mauro
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Messaggio da MBaudino »

La conseguenza si dovrebbe percepire come una maggiore energia istantanea, specie negli attacchi violenti. Peccato che essa sia generata dalla rindondanza del sistema meccanico, quindi dal potenziale aumento di pressione localizzata in condizioni di transiente. (una specie di controllo di sharpness usato nel video, ossia un "amplificatore di transienti" incorporato nell' sistema ampli diffusore)
Grazie a Massimo e Mauro.
Mauro, non riesco a capire la frase che ho quotato sopra, un po troppo sintetica per me.
Si riferisce ad ampli a tubi con bassa resistenza interna o con 'alta' Rint ??????? Hai voglia di spendere 5 righe per chiarirmela meglio?

Per ampli a tubi con bassa Rint intendo finali ( penso ai triodi ) che per scelte costruttive (alto rapporto di trasformazione Pri/Sec del TU, diametro e numero degli avvolgimenti del secondario, un poco di CR locale ecc) presentino Rint attorno ad 1 ohm o anche decisamente inferiori
Per ampli a tubi con alta Rint intendo finali a triodo 'classici', con Rint dell' ordine di 3-4 ohm.

Scusa l' insistenza, ma vorrei tirarci fuori una mia 'morale' da tutta la vostra discussione.
Mauro
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