LA CONTROREAZIONE NEGLI AMPLIFICATORI

“pagina a cura di Roberto Delle Curti progettista della SALA AUDIO ROYALDEVICE e sistemi AUDIO che amplificano la tensione a SOLI trasformatori” in riferimento alla pagina CONTROREAZIONE.

Sembra incredibile che fine anni 30 sia stata introdotta quella che sembrava essere le panacea per tutti i problemi relativi alla progettazione degli amplificatori. Veniva introdotta la controreazione negativa. Alle soglie del nuovo millennio ancora la scienza non vuole ammettere che per la riproduzione AUDIO questa sia il peggiore dei mali della riproduzione. E’ fatto a bella posta, o semplicemente i dotti ingegneri delle associazioni come AES ed altre non lo capiscono? E’ vero che nessuno ci vuole credere? Ci stanno prendendo tutti per i fondelli o e’ fatto tutto a regola d’arte? Il mercato e’ sostenuto da apparecchi con controreazione… togli la controreazione e non c’e’ piu’ mercato…negli USA il recensore/giornalista CONSTANTINE SOO ha dovuto andarsene dalla rivista ONLINE per cui lavorava solo perche’ nella recensione delle LAURA STUDIO asseriva che dovevano essere pilotate SOLO da amplificatori SENZA controreazione (come stabilito dal costruttore Royal Device). I suoi superiori lo hanno “invitato” a togliere la frase o ad andarsene….. dopo “infinite” discussioni ha dovuto andarsene…

meditiamo gente meditiamo… !!
PRIMA PARTE – LA CONTROREAZIONE ED I DANNI PROVOCATI AL MESSAGGIO MUSICALE QUARTA PARTE LE CONTROREAZIONI DI TIPO LOCALE
SECONDA PARTE – COME FA LA CONTROREAZIONE A RIPORTARE IN INGRESSO IL SEGNALE PRODOTTO DALL’ALTOPARLANTE QUINTA PARTE: L’EMITTER FOLLOWER. E’ VERAMENTE CONTROREAZIONATO AL 100% ?????
TERZA PARTE – DIMOSTRAZIONE DI COME IL SEGNALE GENERATO DA UN ALTOPARLANTE DISTRUGGE LA COERENZA DEL SEGNALE DI INGRESSO- FOTO E MISURE

LA CONTROREAZIONE e i DANNI PROVOCATI AL MESSAGGIO MUSICALE

PRIMA PARTE

La controreazione negativa altro non e’ che un segnale prelevato dall’uscita di un amplificatore (o stadio amplificatore) e riportato in contro-fase verso l’ingresso dello stesso.

Si chiama NEGATIVA perche’ tende a DIMINUIRE l’ampiezza o l’intervento del segnale di ingresso. Si comprende se esiste una CONTROREAZIONE NEGATIVA se il segnale in ingresso viene diminuito dall’intervento del segnale di uscita. Un’altra metodologia per comprendere se un circuito ha una controreazione negativa applicata e’ quello di verificare l’amplificazione del circuito preso in esame (es: un circuito differenziale) comparandola con l’amplificazione NATURALE dei dispositivi presi in esame (es: i 2 transistor di un circuito differenziale) se funzionassero da soli con lo stesso carico.

Per rendere l’idea, se il circuito differenziale preso come esempio ha una amplificazione in tensione di 20, ed i 2 transistor utilizzati da soli senza la resistenza di emettitore amplificherebbero chesso’ 50 (in condizioni di stesso carico), il circuito preso in esame puo’ tranquillamente essere considerarlo CONTROREAZIONATO NEGATIVAMENTE, perche’ invece di 50 amplifica solo 20. In pratica lo stadio amplifica in una “SORTA di COSTRIZIONE”.

Questo dico perche’ anche certe applicazioni di generatori di corrente (non ideali) e certi carichi attivi (non ideali), quando applicati ad uno stadio amplificatore, provocano alla fine una DIMINUZIONE del segnale di ingresso o come piu’ sopra una “costrizione del regime di amplificazione” naturale dello stadio rispetto allo stesso se avesse invece un carico passivo (o induttivo). Questo in altri termini provoca una diminuzione del guadagno naturale. In campo audio questo normalmente si traduce in una compressione finale del suono, deleteria per la dinamica e per la QUALITA’ intrinseca: modifica del segnale musicale.

Questa metodologia (la controreazione negativa) assicura diversi risultati in linea teorica positivi, alcuni di questi sono:

– una diminuzione del guadagno totale dello stadio (infatti diminuisce il segnale di ingresso)

– una riduzione del rumore di fondo

– un aumento della banda passante

– una riduzione della distorsione armonica introdotta dalla NON linearita’ dello stadio amplificatore.

queste le principali caratteristiche ottenute dall’applicazione del N.F.B. (Negative FEED BACK= reazione negativa o retroazione negativa), ma ce ne sono altre non meno importanti, come quella di poter progettare un amplificatore senza dipendere dalle caratteristiche intrinseche dei dispositivi utilizzati, in pratica se un transistor amplifichi 100, 150 o 200, non e’ piu’ così importante.. basta rimanere sotto l’amplificazione minima e tutto e’ a posto. Tutti gli ampli che assembleremo con quel dato circuito e quel dato transistor amplificheranno quel tanto stabilito dal circuito di controreazione. I problemi costruttivi sono risolti ed i costi si abbassano di decine di volte solo per quanto riguarda i componenti dell’ampli e le tarature che non servono piu’.

Sembrano tutte cose eccezionalmente importanti e risolutive, al punto che l’introduzione di questa fa in modo che le misure poi effettuate a banco su un amplificatore con NFB, danno come risultato delle prestazioni eccezionali.

Non voglio stare a tediarvi con dimostrazioni matematiche su quanto amplifichi un circuito e cerchero’ di non dilungarmi troppo, partendo dal risultato FINALE di cio’ che la controreazione fa sul SUONO. Chi invece vorra’ entrare sempre piu’ nel merito, andra’ avanti a leggersi la trattazione fino alla fine che prevedera’ pure l’esame dei circuiti controreazionati anche in modo locale.

Il problema della parziale distruzione del messaggio musicale originale per mezzo dell’applicazione della controreazione si verifica NON quando si connette un carico in uscita, come una RESISTENZA, un CONDENSATORE o UN ‘INDUTTORE (#), ma quando si connette un ALTOPARLANTE o piu’ altoparlanti (ancora peggio).

Perche’?

NOTA: con un condensatore od induttore sull’uscita, si vedono in effetti delle sovraoscillazioni rispetto ad un’onda quadra fornita in ingresso, ma cio’ avviene anche se lo stadio NON ha la controreazione, quindi per ora ininfluente per capirne gli effetti.

Semplicemente perche’ un carico fisso come R, C o L, su un banco prova con una sinusoide, non crea nessun problema all’amplificatore, dato che dopo alcuni cicli della sinusoide applicata, il circuito controreazionato si stabilizza in un punto di lavoro e non lo schioda piu’ nessuno. La distorsione misurata normalmente e’ dell’ordine dello 0,0000 … all’infinito %. Serve per vendere bene il proprio prodotto, ma non per il suono.

Con l’applicazione dell’onda quadra, si vedono cose varie, ma nessuno finora ha stabilito cosa bisogna guardare e perche’, o meglio, nessuno ha stabilito come costruire un ampli che funziona bene a livello di suono, o meglio, qualcuno ha tentato, ma invano, guardando le sovraoscillazioni di un’onda quadra. Il fatto che un’onda quadra esca perfetta non significa affatto che l’ampli alla fine SUONI BENE. Dipenede dalle condizioni della misura effettuata.

Personalmente penso che le sovraoscillazioni non siano così importanti (verifichiamone la

(#) nel senso che se le frequenze della sovraoscillazione e’ nell’intorno dei 200 – 300 KHz, la cosa puo’ essere utilizzata come antidoto per il raffreddore o per curarsi da virus e batteri (vedi studi della Dott. Hulda Reger Clark), ma non penso che a nessuno interessi questo quando vuole ascoltare musica. Se vuole curarsi il raffreddore normalmente prende un’aspirina e non si dedica in modo particolare alla bio-risonanza delle cellule.

frequenza e capiremo il perche’ (#)), ma la prova la si ha ascoltando un ampli con NFB e non misurando con metodi ormai obsoleti che non danno risposta alcuna a nessuno.

Con l’applicazione di un’onda quadra piu’ sinusoidale, le cose si complicano ancora di piu’. Nel senso che non sto neppure a parlarne perche’ si fanno misure solo su carichi che non hanno nulla a che vedere con un Altoparlante. Lascio la trattazione inutile e fatta su modelli semplificati a chi ha voglia di perdere tempo. Il mio normalmente lo dedico a qualcosa di piu’ sano.

Inoltre nessuno parla della cosa piu’ importante.

Che succede se si connette un diffusore e ci si manda della musica invece che segnali STABILI di prova verso un carico fittizio.

Bene, qui parleremo SOLO DI QUESTO. Della trattazione invece di distorsioni che si misurano senza l’altoparlante connesso e che non si sa se e quanto danno fastidio ne trovate trattazione in tutte le riviste di alta fedelta’ di tutto il mondo.

Io vorrei parlarvi di cio’ che solo qualcuno ha tentato di accennare.

Prendiamo quindi in esame un sistema controreazionato formato da un preamplificatore e da un amplificatore di potenza interconnessi tra loro con i bellissimi cavi di segnale e potenza che abbiamo faticosamente acquistato dove ci connettiamo finalmente questi BENEDETTI diffusori e ci mettiamo un bel disco da ascoltare e vediamo un po’ che succede.

In FIG. 1 troviamo i due nostri apparati interconnessi con una puntina di giradischi come sorgente e prendiamo in considerazione per ora SOLO i nostri bellissimi CONTROREAZIONATI appena portati a casa e pieni di lucette e fantastiche valvole e transistor con tanti contenitori luccicanti e satinati o a specchio da qualche decina di migliaia di euro tanto ben pubblicizzati per sostenerne il “mercato” (!)

 

 

Ho indicato con R1 ed R2 il ramo di controreazione di ogni apparato. Poi vedremo a che servono. Per ora dimenticateli. Il segno PIU’ sull’ingresso significa che il segnale in uscita e’ in fase con il segnale di ingresso, il segno MENO significa che il segnale in uscita e’ in CONTROFASE (in opposizione di fase- sfasato di 180° elettrici) con l’INGRESSO.

Il preamplificatore lo consideriamo integrato, cioe’ che ha il pre-fono al suo interno, anche se non e’ indicata la rete RIAA che puo’ essere passiva o messa sul ramo di controreazione.

Lo schema e’ semplificato, ma in pratica e’ quello che esiste nella realta’ nel 99 % dei casi, siano essi con operazionali (diversi in cascata), sia a transistor (sempre diversi in cascata). Alla fine un preamplificatore puo’ essere schematizzato come in figura e lo stesso vale per l’ampli di potenza.

Teniamo presente che nulla vale dividere i rami di controreazione o suddividerli in diversi stadi.

Se il circuito sopra lo moltiplicate in cascata per due o tre volte non cambia nulla. Il problema sussiste sempre nello stesso modo. Lo stesso vale se la controreazione sui vari stadi e’ applicata in modo locale invece che totale e piu’ avanti ne vedremo l’effetto, e ci accorgeremo che appunto fa lo stesso danno.

Possiamo anche stabilire a priori quanto i due stadi amplificheranno per ottenere la potenza in uscita.

Prendiamo il classico 100 watt su 8 ohm.

In questo caso la tensione in uscita alla massima potenza sara’ di 28 Volt efficaci. Se la sensibilita’ di ingresso dell’ampli di potenza e’ 1 volt, lo stadio amplificatore di potenza amplifica 28 volte amplificazione di tensione (in dB vale 29 dB, non ci frega nulla per ora e’ solo per conoscenza) .

Se il preampli da’ in uscita il canonico 1 VOLT e la puntina del giradischi fornisce 1 millivolt (0,001 volt), lo stadio preamplificatore avra’ un’amplificazione totale di 1000 cioe’: 1volt/0,001 (amplificazione in tensione e vale 60 dB)

In totale il nostro stereo amplifica 28.000 volte il segnale di ingresso cioe’: 89 dB che significa che se entra un millivolt e lo moltiplichiamo per 28.000 escono i benedetti 28 volt su un carico di 8 ohm, cioe’ 100 bellissimi WATT frutto di amplificatori con controreazione.

W= V2/R

V= √ W x R = √ 100 x 8

V =√ 800= 28, 28 volt

Questo (amplificare 28.000) lo fa con la controreazione applicata, altrimenti i 2 stadi guadagnerebbero molto ma molto di piu’ (chesso’ 700.000 o 1.500.000 di volte, non e’ un scherzo)

Ora vediamo che succede appena la puntina del giradischi tocca la superficie del disco e ne produce un segnale musicale.

Ecco qui un grafico, produce un segnale variabile e complesso, di cui ne prenderemo in considerazione poi una piccolissima parte segnata con il cerchietto con la sigla Ga per vedere come lo “concia” la nostra bellissima controreazione.

FIGURA 1

Questo segnale e’ applicato all’ingresso pre e finisce in un battibaleno (diciamo tempo ZERO, anche se non e ‘ vero..) all’uscita dell’ampli producendo una cosa che mai fino ad ora (con le misure a banco) era stata considerata e cioe’: L’altoparlante si muove, mentre i carichi fittizzi usati per le misure, stavano fermi…

ma, il nostro altoparlante ha un bel da fare a stare dietro a questo segnale che continua a variare, non riesce a trovarne un punto su cui stabilizzarsi…lui vorrebbe tanto ma..

inoltre nel momento in cui ha iniziato a muoversi ha generato un segnale che torna verso l’amplificatore. Questo segnale PURTROPPO NON E’ UGUALE a quello che gli e’ arrivato fornitogli dall’ampli, non tanto perche’ l’AP muovendosi in un senso, genera il segnale in opposizione di fase, ma perche’ il segnale che genera e’ DIVERSO e comprende l’INERZIA MECCANICA dello stesso AP, e’ quindi leggermente spostato nel tempo, perche’ l’AP impiega un certo tempo a produrre questa energia. Si deve muovere per farlo e piu’ si deve muovere e piu’ la sua produzione di energia ritarda ad uscire.

Cio’ significa alla fine, che l’ AP GENERA un segnale SIMILE, ma non UGUALE a quello che riceve, e lo MANDA indietro verso l’uscita dell’amplificatore – DOPO un certo TEMPO – ed in piu’ in OPPOSIZIONE DI FASE. Se fosse SOLO in opposizione di fase ed esattamente UGUALE a quello fornitogli, il problema non sussisterebbe, ma DIVERSO e SPOSTATO NEL TEMPO crea all’ampli grossissimi problemi. Il SEGNALE E’ IN RITARDO.. TANTO RITARDO, per cui all’uscita dell’ampli ad ogni istante si trova alla fine la somma dei due segnali, quello fornito, piu’ quello di ritorno DISTORTO e prodotto dall’AP. LA prima cosa che uno si chiede e’:

ma quanto e’ grande questo segnale?

RISPOSTA: TANTO, TANTISSIMO anzi TROPPO, TROPPO GRANDE ….. ma lo vedremo piu’ avanti

bene….

ecco cosa fa la controreazione:

nella figura vediamo la freccia di colore VIOLA che indica il segnale entrante, e con la freccia di colore ROSSO il segnale inviato DOPO un certo tempo dall’AP verso l’uscita dell’ampli.

Il risultato e’ che questo NON VIENE CORTOCIRCUITATO dall’uscita dell’ampli

Se l’impedenza dell’ampli fosse davvero ZERO- cosa scritta a lettere cubitali su tutti i muri della mia citta’ e detta in tutte le ML, potremmo mettere l’uscita in corto e continuare a sentire la musica, ma così non e’. Inoltre se la mettiamo in corto mentre e’ a meta’ o alla massima potenza e’ facile che l’ampli scoppi. Non come qualche “venditore” che per “vendere bene” mostra di mettere in corto l’uscita quando non c’e’ segnale, facendo vedere al “poveretto di turno” che all’ampli non succede nulla.

specialmente se questo e’ un stato solido limitato in corrente. Se e’ limitato in corrente significa che l’IMPEDENZA di uscita NON E’ ZERO, se NON e’ limitato in corrente l’impedenza di uscita ha un valore che e’ sempre COMUNQUE ancora troppo alto per poter cortocircuitare completamente il segnale proveniente dall’AP.

La figura mostra come il segnale generato dall’AP, dopo opportuna attenuazione attraverso i due rami di controreazione arriva fino alla sorgente e ne deturpi il messaggio originale. Il segnale che arriva alla testina e’ dello stesso ordine di grandezza di quello generato dalla testina stessa, solo un po’ piu’ basso (piu’ avanti faremo due conti della serva che chiariranno il concetto).

FIGURA 2

bene, il segnale ROSSO (vedi nota)

NOTA: se arrivano 100 watt all’AP, una parte viene convertita in pressione sonora (circa 1% per AP di bassa efficienza), una parte viene dispersa dalla bobina in calore (una parte non troppo grande, perche’ se così fosse la bobina dell’AP si disintegrerebbe dopo 2 minuti), il resto viene restituito all’ampli. Diciamo dal 20 al 50 %. Il segnale che torna indietro e’ quindi dell’ordine di grandezza di quello generato. diciamo dal 20 al 50%.

torna all’ingresso sulla testina magnetica, cioe’ sulla puntina del giradischi insomma, e ne “deturpa” il segnale NUOVO che essa sta leggendo sul disco.

EHH sì, il problema NON e’ nel fatto che il segnale arriva in ritardo all’ingresso per effetto del ritardo introdotto dai rami di controreazione..nella maniera piu’ assoluta, lo dico per tutti gli ingegneri elettronici che nel tempo mi hanno scritto, i rami di controreazione NON INTRODUCONO RITARDO (per fortuna, solo lo STADIO RIAA ha un ritardo) ma la controreazione dove e’ lineare, non introduce ritardo, se lo avesse staremmo proprio freschi…!!!

E’ il segnale ROSSO che E’ GIA’ in ritardo quando si presenta al morsetto “Positivo ” del diffusore appunto perche’ generato da un organo elettromeccanico che ha un’inerzia meccanica. Ma questo gli americani, che sono sbarcati sulla Luna, su Giove e sono arrivati fino alla Heliosfera, non lo sanno, ma come e’ possibile?. Hanno fatto diverse riunioni in cui erano presenti tutti i TOp Engineer dell’HIFI all’AES ed hanno stabilito che il problema non sussiste, perche’ i cavi di connessione tra AP e ampli non introducono ritardo….!!!

Buon Dio (parlo di quello che conosco io e che mi suggerisce di notte le soluzioni), come si fa a spiegare agli americani che il problema non sono i cavi e che lo sanno tutti che i cavi non introducono ritardo?

questo, penso che ormai lo sappiano tutti. E’ il segnale prodotto dall’AP che viene prodotto in ritardo….ed in ritardo viene presentato indietro al morsetto dell’ampli. E NON che “i cavi di connessione ne provocano il ritardo.” o che “la rete di controreazione ne crea il ritardo”

speriamo che questa frase passi alla storia.. non importa chi la passera’ (passatela voi, non voglio i diritti di autore, me li faccio nella pipa i diritti di autore – anche se non fumo), ma che passi almeno, così da fare un passo avanti nella riproduzione del suono, accidenti… e che si rivedano queste inutili misure a banco che non servono a nessuno……SE NON SI SANNO FARE le poche che servono

Per comprendere come funziona la controreazione e spiegare l’arcano a chi di elettronica non comprende nulla (ma anche quelli che la comprendono, non hanno ancora capito cosa succede nell’audio), faccio sempre questo esempio:

UN’ESEMPIO CHIARIFICATORE sulla CONTROREAZIONE NEGATIVA:

1 – Siete in casa ed attendete una persona (TIZIO) per le 9 che deve dare un “messaggio personale” a vs. fratello.

2 – Vs. fratello DEVE RICEVERE il messaggio personale da TIZIO esattamente alle 9, per prendere una decisione su cosa fare, altrimenti, se il messaggio personale NON ARRIVA in tempo, lui ha gia’ deciso di essere altrove con una sua amica per le 9.05.

3 – Vs. fratello, non vede arrivare TIZIO e quindi esce di casa alle 9.01, perche’ il tempo di ANDATA dalla sua amica e’ di 4 minuti.

4 – TIZIO che deve arrivare alle 9.00 arriva alle 9.10 e suona il campanello di casa vs.

5 – Voi, alla velocita’ della luce rispondete al citofono ed aprite la porta premendo il pulsante della serratura elettrica.

6 – TIZIO arriva su da voi alle 9.11, ma vs. fratello se ne e’ gia’ andato da 10 minuti

7 – TIZIO NON TROVA PIU’ a chi riferire il “suo messaggio personale”, indipendentemente che voi abbiate risposto ed aperto la porta in TEMPO ZERO.

8 – Il ritardo dell’arrivo di TIZIO NON E’ colmabile da nessuno. Il messaggio viene così riferito alla persona sbagliata (in questo caso VOI).

Analogie con AMPLIFICATORI, ALTOPARLANTI e CONTROREAZIONE NEGATIVA:

1 – TIZIO e’ il SEGNALE GENERATO IN RITARDO dall’ALTOPARLANTE quando questo viene eccitato. Parte in ritardo da casa ed arriva in ritardo da VOI.

2 – Vs. fratello e’ il SEGNALE DI INGRESSO DELL’AMPLIFICATORE CON F.B., che GIUSTAMENTE DEVE attendere un “MESSAGGIO” da qualcuno, per prendere poi le sue decisioni su cosa fare VERSO SE STESSO.

3 – VOI siete l’ATTUATORE ed il CONTROLLORE della situazione. Controllate che TIZIO arrivi e come arriva, voi aprite (CONTROREAZIONE NEGATIVA che a tempo ZERO riporta il segnale in ingresso all’amp). Ma l’interessato che deve ricevere il messaggio (vs. fratello) se ne e’ andato da un bel po’.

4 – i 4 minuti che vs. fratello impiega ad andare dall’amica e’ il TEMPO di TRASFERIMENTO del RAMO DI ANDATA dell’amplificatore (ad anello aperto), cioe’ senza che nessuno lo controlli per strada.

5 – L’amica di vs. fratello possiamo considerarla come se fosse l’USCITA dell’amplificatore perche’ RICEVE vs. FRATELLO.

per completare l’opera, la ragazza in questione, porterebbe poi un messaggio a CAIO (altoparlante) che dovrebbe poi arrivare da Voi alle 9.10 e si ricomincia il tutto, sostituendo TIZIO precedente con CAIO.

Vi sembra che tutto stia funzionando in modo corretto?

E’ TIZIO e CAIO, che arrivano sempre in ritardo, NON VOI o Vs. FRATELLO che (conoscendo bene le cose) siete così DILIGENTI da fare tutto secondo le regole stabilite: (velocita’ di controreazione ZERO, velocita’ del ramo di andata SEMPRE 4 minuti). Peccato che i messaggi arrivino SEMPRE alle persone sbagliate cioe’ a VOI che NON SIETE INTERESSATI al MESSAGGIO in prima persona, dato che chi deve decidere cosa fare e’ vs. fratello.

bella la storiella ehh!!!

Così succede su un AMPLIFICATORE con F.B.

Il segnale di controreazione arriva a correggere qualcosa che non c’entra nulla con cio’ che e’ gia’ avvenuto in precedenza perche’ il problema e’ l’ALTOPARLANTE che parte in ritardo.

Questa, personalmente l’ho chiamata: DISTORSIONE TEMPORALE. Non so se qualcun altro al mondo l’ha scoperta prima di me, me puo’ fregar de meno. A me interessa avere scoperto cio’ che non ho trovato scritto da nessuna parte e che affligge tutti i sistemi audio con F.B. Personalmente poi, che uno continui ad utilizzarli, le orecchie sono poi sue… puo’ anche usare il cilicio se vuole…

ma ritornando a noi…… (puntini puntini, belli sti puntini)

se anche diminuite il tempo in cui vs. fratello impiega ad andare dalla sua amica (mettiamo da 4 si riduce a 1 minuto), nulla toglie che TIZIO e CAIO se sono dei buontemponi PERDITEMPO continueranno ad arrivare in ritardo. Quindi il problema NON VIENE RISOLTO.

COME SI RISOLVE?

SEMPLICE: dando a vs. fratello la capacita’ di decidere per se stesso INDIPENDENTEMENTE che arrivi TIZIO o CAIO…..

miii… che sballo…. non servite piu’ nemmeno voi. SEMPLIFICARE allora GIOVA a quanto pare e rende viva la vita perche’ RENDE LIBERI

ed infatti costruire un ampli senza F.B alcuno che suoni il VIVO costa moooooolta fatica…. e NON BASTA un BUONO SCHEMA – a trovarli, dato che ne esistono meno che le dita di una mano (parlando di stato solido – ma anche di valvolari).

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SECONDA PARTE – RIFERIMENTO FIG.3

La prima domanda che si pone spontanea e’: come fa il segnale che torna dall’AP e che arriva all’ingresso MENO – nodo D dell’amplificatore di potenza (dopo aver attraversato R2) a finire sull’ingresso PIU’ dello stesso, se questi due ingressi non sono connessi tra loro (punti C e D)

FIGURA 3

La risposta la da’ l’elettrotecnica ( o l’elettronica se volete). L’impedenza di ingresso di un OPERAZIONALE o di un amplificatore con un circuito differenziale di ingresso …

(che alla fine si traduce nella stessa cosa – si rammenta che ogni amplificatore lineare non e’ altro che un amplificatore OPERAZIONALE di potenza che attua un’operazione: moltiplicare per una costante),

… ha di norma un altissimo guadagno ed un’altissima impedenza tra i due ingressi. Il risultato e’ che il segnale che si presenta ai capi di R1 (dopo aver attraversato R2), sviluppa una tensione ai capi della stessa. Detta tensione vale circa R2/R1 volte la tensione di uscita. Per intenderci se l’amplificatore amplifica 28, ne ritroveremo un ventottesimo.

La tensione che si sviluppa ai capi di R1 , per l’approssimazione della MASSA VIRTUALE degli amplificatori differenziali ad alto guadagno, e’ esattamente uguale a quella che si si sviluppa tra l’ingresso PIU’ e massa: cioe’ viene riportata sull’altro ingresso. La stesa cosa avviene per il segnale entrante all’amplificatore. Il segnale Vi sul morsetto AMP IN, lo ritroviamo sul nodo C (tra C e massa) e viene a presentarsi sul nodo D dello stesso valore.

L’amplificazione IN TENSIONE dello stadio nel caso citato e’ data da AV= (R2 + R1) /R1. Con R1 molto piu’ piccola di R2 e’ approssimabile a R2/R1. Nel nostro caso R1 e’ circa 28 volte inferiore.

L’approssimazione della massa virtuale dice che: tra due ingressi differenziali, non puo’ entrare corrente (alta impedenza), quindi sono NODI APERTI per la corrente, mentre sono IN CORTO PER LE TENSIONI, in quanto i due ingressi sono allo stesso POTENZIALE. Per cui la tensione all’ingresso PIU’ e’ riportata l’ingresso MENO o viceversa.

Una resistenza messa tra l’ingresso AMP IN ed il nodo C, nulla varrebbe, perche’ l’impedenza al nodo C e’ molto elevata e non ci sarebbe circolazione di corrente, per cui nessuna caduta di tensione sull’eventuale resistenza in serie. Il significato di tutto cio’ sopra detto e’ che, così come il segnale “vi” all’ingresso AMP IN (1 Veff) lo ritroviamo ai capi della resistenza R1 e poi moltiplicato x 28 all’uscita dell’ampli, così, il segnale di ritorno dall’AP verra’ diviso per 28 volte e si ritrovera’ all’ingresso AMP IN dato che gli ingressi PIU’ e MENO sono in corto per le tensioni. La stessa identica cosa avviene sul preamplificatore. Tale e quale con le dovute proporzioni in funzione del fattore di amplificazione dello stesso. Lo stesso vale anche se l’ingresso AMP IN fosse collegato all’ingresso MENO dell’amplificatore. Agli effetti dei danni provocati dalla controreazione non cambia nulla. Il segnale riportato all’ingresso e’ esattamente lo stesso. Se l’impedenza di uscita fosse davvero ZERO, a che servirebbe a resistenza R2 del ramo di controreazione? servirebbe ad una beata fava, perche’ se l’impedenza fosse davvero ZERO, la tensione in uscita sarebbe sempre ZERO capi sarebbe ZERO e nulla riporterebbe all’ingresso la resistenza R2…

Ehh gia’, non ci avevate pensato? Facile approssimare ehh? Io l’ho sempre sostenuto: semplifica che inizi a capire, semplifica troppo e vai nei casini… specialmente nelle applicazioni audio..

 

 

Per cui se calcoliamo che un 50 % del segnale dell’amp torna sull’uscita dello stesso (dato che una piccolissima parte si traduce in suono (1%), ed una parte un po’ piu’ cospicua in calore) la rimanente parte ritorna indietro e tende ad essere cortocircuitata (solo una parte purtroppo) dall’uscita dell’amplificatore. Esso tende ad avere una “resistenza dinamica di uscita” molto bassa, ma non così tanto da cortocircuitare tutto il segnale, il resto viene riportato all’ingresso dell’amplificatore stesso.

A nulla serve aumentare la controreazione, per tentare di tendere l’IMPEDENZA di uscita piu’ prossima a zero, per un semplice motivo:

1 – se l’impedenza di uscita dell’amp tende ad essere ZERO veramente (cosa impossibile), avviene una compressione del suono in gamma media sia che adottiamo un sistema di AP a due vie o a 3 vie. La bassa impedenza e’ vero che smorza di piu’ il WOOFER, ma in un 2 vie, il Woofer emette anche la gamma media e quindi si smorza anche in quella gamma, non solo nella gamma bassa, per cui il suono rimane compresso e fastidioso. Se il diffusore e’ a 3 vie, avviene la stessa cosa perche’ la troppo bassa impedenza dell’amp smorza anche l’AP usato come MIDRANGE. Qualche intervento benefico lo fa il crossover con la sua RESISTENZA IN SERIE alle bobine messe in serie al WOOFER (ma gia’ sappiamo che il crossover altro non fa che distruggere il segnale musicale in modo anche peggiore della controreazione, vedi whitepapers in italiano), ma in serie al MID potrebbero anche non essercene di bobine. Da qui si inizia a capire perche’ dello sbando generale degli audiofili, ma anche dei costruttori che costruiscono o solo ampli o solo diffusori e magari anche entrambi, ma non sanno come smorzare il loro sistema e farlo suonare decentemente bene. Da qui anche il fatto che alla maggior parte delle fiere non c’e’ un sistema audio che suoni almeno decentemente bene. Sono pochi, forse pochissimi e sappiamo tutti di chi sono questi…e guarda caso, in questi casi il costruttore non usa controreazione. Io non sono alle fiere, per cui non sto parlando di me.

Ora sapete anche perche’ non do’ diffusori senza crossover da provare alle riviste, che nella loro OGGETTIVITA’, altro non sanno fare che inserire detti diffusori nel loro SISTEMA DI RIFERIMENTO (!) (chiaramente controreazionato, anche se il costruttore magari obbietta..), dando poi giudizi OGGETTIVI su come i DIFFUSORI SUONANO, (ehh certo, e’ il diffusore poverino che alla fine deve emettere il suono) e non si pongono nemmeno minimamente il problema che forse a distorcere così tanto e’ l’amplificatore, ehh gia’ a banco va bene, ha lo 0,001 % di THD e lo 0,00001% di THC e lo 0,000001% di H2O e un po’ meno di HCO2 ecc. ecc. per cui, questo diffusore in prova proprio non va bene !! Poi parlano di accoppiamenti e che bisogna cercare l’abbinamento (che non trovano mai), ma nel contempo vogliono che tutti i diffusori suonino con tutti gli ampli… Cari ragazzi, mettetevi d’accordo, o facciamo una cosa o facciamo l’altra…

ma fare un ampli che sia UNIVERSALE si puo’? Certo che si puo’, ma non nel modo in cui vengono proposti ora gli amplificatori.

Sono alquanto felice che altri riescano ad avere come riferimento uno stereo. Incredibile, io no, saro’ tarato mentalmente – tutto puo’ essere – anzi sicuramente e’ così per gli altri e penso che mai nessuno degli ampli o preampli o diffusori che mi costruisco sara’ chiamato “REFERENCE” solamente perche’ e’ una stronzata (Bullshit come diceva qualcuno che ci ha lasciato in questo campo: Mr Paul W. Klipsch) incredibile..

I REFERENCE li considero specchietti per le allodole (o per altri meno “volatili” ruspanti). Chi e’ riuscito a fare un REFERENCE senza considerare che ampli o diffusore connettere e’ un MAGO.. Pero’ vedo che siamo pieni di MAGHI…

La mia taverna (dove c’e il piano a coda) non e’ trattata ed i diffusori posizionati malissimo, ma all’ascolto del BLUTHNER coda e dello stereo in contemporanea (stesso pezzo suonato e riprodotto insieme), se il pianoforte registrato e’ di levatura superiore al Bluthner che non e’ proprio l’ultimo arrivato (p.e. uno Stainway gran coda) e l’incisione e’ eseguita con tutti i sacri crismi, la gente all’ascolto dice che suona meglio lo stereo… mbo…

Un sistema perfettamente accoppiato ed adattato senza controreazione alcuna suona bene anche in un locale da 3 x 3 x 3 senza nulla alle pareti… ma anche in un 2,5 x 3,5; magari un po’ assordante per i riverberi vari ma MAI fastidioso dal suono compresso e gracchiante come tanti impianti che ho sentito e che mi invitano a volte ad ascoltare e che negli ultimi anni rifuggo nella maniera piu’ assoluta.

Un sistema con controreazione ed in piu’ male accoppiato suona male sempre. Se esiste il crossover poi…

Quindi tirando le somme, sembra che la cosa piu’ importante e’ centrare accuratamente lo smorzamento del sistema AMP-Diffusori e questo non lo sanno fare in molti, (potremmo contarli sulle dita di una mano forse) semplicemente perche’ bisogna conoscere alcuni dettagli dell’impianto (tutti), metterli insieme mentalmente e trarre le dovute considerazioni non tralasciando nulla. Centrare lo smorzamento di un sistema controreazionato e’ solo da folli, perche’ la compressione del suono non e’ praticamente eliminabile, ma a volte mi chiedono anche questo, ma per i miracoli, dicono che bisogna attrezzarsi. Esistono diverse teorie e trattati sull’argomento “smorzamento” che non staro’ qui a disquisire, dato che qui stiamo parlando per ora degli effetti negativi della controreazione verso la modifica del segnale di ingresso.

Assimilando i concetti giusti e’ facile capire se un amplificatore suoni male o bene, solo guardandone lo schema elettrico. Non mi stupisco che l’ampli in classe T, suoni solo “decentemente meglio” di altri super blasonati “oggetti da culto” in classe A o AB da diverse migliaia di euro con quintali di controreazione al loro interno. In detto chip e’ comunque presente un OPERAZIONALE in ingresso che comprime il suono e lo stadio di uscita deve per forza di cose essere con controreazione altrimenti non potrebbe essere controllato.

E non mi stupisco che ancora oggi esista una guerra aperta tra MISURONI ed ASCOLTONI. Finche’ non si riuscira’ ad utilizzare la propria testa per pensare o forse anche iniziare solo a fidarsi del compagno accanto, o forse anche avere un po’ di umilta’ nel dire un giorno a se stessi (indipendentemente che il proprio stipendio arrivi sì o no a fine mese): forse così come abbiamo fatto finora abbiamo sbagliato……… le guerre sempre esisteranno… un po’ come l’esempio del SENSO DELLA RUOTA, ma in una economia dettata dal consumo, questo e’ quasi praticamente impossibile che avvenga.

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TERZA PARTE

In questa parte verranno riportati alcuni semplici esperimenti che mostreranno come il segnale GENERATO da un ALTOPARLANTE, ritorna indietro attraverso il ramo di controreazione e distrugga LA COERENZA del segnale entrante in quel momento. Verranno utilizzate 3 diverse modalita’, per verificare quanto affermato.

PRIMA MODALITA’ o ESPERIMENTO: INIEZIONE DI UN SEGNALE DISTURBANTE SU UN ALTOPARLANTE CHE E’ GIA’ PILOTATO DA UN AMPLIFICATORE CON CONTROREAZIONE. Cio’ porta a dimostrare che:

1 – l’uscita di un amplificatore con controreazione NON ha impedenza di uscita ZERO ohm o di pochi milliohm, come diversi MAGHI sono riusciti a scrivere in diversi forum.

2 – il segnale presente all’uscita di un amp con controreazione (nel caso e’ un MARANTZ 250: 125 watt /ch 8 ohm – 150 watt/ch/4 ohm) ritorna all’ingresso e NON viene cortocircuitato dall’uscita dello stesso amp.

3 – detto segnale che torna all’ingresso si trova sovrapposto al segnale che entra in quel momento (nel caso una sinusoide a 200 Hz di 470 millivolt)

guardare foto please…..dell’oscilloscopio.

3.1.Tensione all’uscita dell’AMPLIFICATORE QUICKSILVER (usato come iniettore di segnale all’uscita dell’amp MARANTZ 250): 10 Veff a 10 KHz in onda quadra

3.2. Tensione dell’onda quadra ai capi del WF LAURA 0,62 Veff (alla faccia dell’impedenza ZERO OHM dell’ampli con controreazione: il MARANTZ modello 250 che e’ usato come test).

3.3. Segnale all’ingresso del MARANTZ (Amp 1): onda sinusoidale a 200 Hz a 0,47 Veff, che produce una tensione in uscita al Marantz di 10 Veff (il MARANTZ amplifica 21 volte) che viene fornita al Woofer da 21 cm ROYAL DEVICE LAURA usato in aria libera. L’amplificatore NON E’ in SATURAZIONE.

Il segnale di ingresso a 200 Hz da 470 millivolt efficaci (1,3 Vpp) e’ perfettamente visibile con sovrapposto un segnale di 1 millivolt picco picco di onda quadra…che significa che il rapporto tra i due segnali e’ di 1300 !! cioe’ circa 62 dB di risoluzione….!!! che ce ne facciamo ora dei ns. 95 dB del CDP? o dei tanto ben affermati 130 dB di un DVD o SACD?

tengo a precisare, che nel caso di riproduzione audio dovremmo tenere conto invece della forza CONTROELETTROMOTRICE prodotta dall’AP, che viene ributtata indietro sfasata (di 180°) e in ritardo nel tempo (questo il grosso problema). Se si considera inoltre il regime dinamico (transitorio, dato che la musica altro non e’ che transitori), la cosa e’ ancora piu’ accentuata….

NOTA BENE: i due segnali sono asincroni ed ho fatto una gran fatica a sincronizzare l’oscilloscopio e fermare la traccia.. ne ho altre di foto, con due segnali sinusoidali interferenti e frequenze diverse e tensioni diverse… questa pero’ devo dire che e’ uscita proprio bene…

FIGURA: 3.1.

per i meno addentro: l’asse Y e’ amplificato al massimo, l’asse X (asse dei tempi) e’ posizionato a 0,2 ms per poter vedere l’onda quadra a 10 KHz che dall’uscita del MARANTZ 250, dopo l’attenuazione del ramo di controreazione arriva fino all’ingresso dell’amp, e si sovrappone alla sinusoide di 200 Hz che entra in quel momento ( la sinusoide e’ visibile SOLO IN PARTE data l’amplificazione dell’asse Y dell’oscilloscopio)

da tenere presente che l’impedenza bassa del generatore (circa 200 ohm), non cortocircuita il segnale, ma solo lo attenua. L’impedenza di uscita di un AMP (gia’ detto), non e’ una costante e varia con diversi parametri e vale anche per un generatore di segnali o di un CDP o di quello che volete voi.

Qui sotto trovate la stessa immagine solo con la sinusoide senza il segnale interferente ad onda quadra che arriva dall’uscita dell’amp. Purtroppo un po’ sfuocata, ma rende l’idea. La predisposizione dell’oscilloscopio e’ la stessa. 1 millivolt a quadretto (asse Y) e 0,2 ms asse x)

FIGURA: 3.1.2

e adesso che si dira’ sui FORUM? che delle curti le spara senza prove di laboratorio solo perche’ delle curti nelle mailing list non e’ presente ed usa il suo sito per informare la gente?

dimostrare cose …stupide e scontate…. e’ come dire avere di fronte una persona, vederla con i propri occhi e pretendere una foto che dimostri che quello che vedo esiste davvero.. necessita’ di una prova con un altro mezzo….perche’ sono così cieco che NON VOGLIO VEDERE cio’ che ESISTE.

come gli occhi, anche le orecchie sono fatte per essere usate, basta SAPERE ascoltare per capire che un sistema con controreazione suona male, non ha dinamica e non riproduce suono dal vero, mica ci vogliono prove, poi se 2 + 2 fa quattro, bhe’, basta applicare le regole… ma sembra cio’ non basti…. in HI-FI sembra che chi faccia SOLO misure, non abbia le orecchie, e chi invece ha le orecchie, non sappia fare le misure. Bhe’.. io le orecchie le ho e so ascoltare, ma sembra che sappia fare anche due semplici misure per dimostrare l’ovvio. Ma questa e’ solo la prima prova, ne faremo altre 2 almeno che per vie diverse porteranno allo stesso risultato.

la gente che mi segue non ha bisogno di tributi, sente e capisce, perche’ usa le orecchie, cosa che non succede piu’ da tante parti… dove invece si preferisce chesso’ delegare il progetto di un diffusore a Sw di simulazione… (!)

se volete si puo’ stendere ed enunciare la “teoria della relativita’” applicata ai sistemi di riproduzione audio, dove si dimostra che il quadripolo lineare non e’ INDIPENDENTE dal segnale di ingresso, e nemmeno da quello di uscita, ma relativo ad entrambi ed al tipo di carico: l’AP!!! che e’ un motore, che a sua volta ha un carico che sfasa di nuovo e fa da contro-generatore DIFFERENZIALE: l’aria.

e se qualcuno tentera’ ancora una volta di fare due conti con la legge di ohm applicata a segnali sinusoidali o costanti, potra’ verificare che:

l’impedenza di uscita di un amp NON e’ una costante, ma varia con la frequenza (in regime di segnali costanti, cioe’ assestati), inoltre se si prende in considerazione il regime transitorio invece che segnali costanti, l’impedenza dell’amp e’ ancora diversa, ma lo stesso vale per l’impedenza di un diffusore. A regime transitorio, NON e’ la bellissima curva che ci tracciano tutti i bei sistemi di misura, semplicemente perche’ non tiene conto di un parametro fondamentale….!!! finito nella penna dei softwaristi..o dimenticato dagli ingegneri del suono

meditiamo gente.. meditiamo.. che l’hi-fi che forse si sta vendendo e’ un po’ una bufala… (io direi anche – ma non con cattiveria – approssimata ad una vacca) e si sente… almeno io lo sento…

non credete alle misure esposte? potete provare da voi ci vuole poco..

lo schema e’ dato e un paio di generatori ed un oscilloscopio li si trovano anche al supermercato oggi… i controreazionati li avete in casa per cui…!!!

pero’ se c’e’ ancora qualcuno che asserisce che l’iniezione del segnale a 10 KHz sull’uscita dell’amp non prova nulla, dico che e’ meglio che si riveda il principio dimostrato della sovrapposizione degli effetti, e se non gli basta, di rivedersi anche quello di Thevenin e Northon, se non basta ancora sarebbe meglio rivedersi anche i principi su cui si basano i criteri della controreazione dei nodi sommatori ecc.., e se cio ‘ non gli basta ancora, bhe’ allora…… arrampicandosi sui vetri….. direi che forse e’ meglio non parlare …

di solito si fa brutta figura… c’e a chi piace ed io lo rispetto comunque… contento lui…

SECONDA MODALITA’ o ESPERIMENTO: UTILIZZO di un WOOFER a doppia bobina per misurare la FORZA CONTROELETTROMOTRICE PRODOTTA DALL’Altoparlante QUANDO QUESTO VIENE ECCITATO DA UN SEGNALE IMPULSIVO (ma non solo esso, ma anche sinusoidale)

Cio’ porta a dimostrare che:

1 – che la FEM prodotta dall’AP e’ molto elevata e cioe’ circa del valore ad esso fornito e che la potenza fornita dall’amplificatore torna tutta indietro e non se ne va in calore (brucerebbe la bobina in poco tempo se cio’ fosse)..

2 – l’uscita di un amplificatore con controreazione NON ha impedenza di uscita ZERO ohm o di pochi milliohm

3 – Nulla vale caricare l’AP in una cassa acustica per diminuire l’effetto della FEM indotta.

4 – Che la forma d’onda di detta FEM e’ completamente diversa da quella ad esso fornita.

verranno fornite diverse foto a diverse frequenze per rendere l’idea. Il concetto dell’esperimento in questo caso si basa sul fatto di utilizzare due amplificatori UGUALI con il primo dei quali (AMP1) e’ possibile pilotare la PRIMA bobina di un AP da 21 cm (a doppia bobina), e misurare il segnale e la forma d’onda all’uscita della seconda (COIL 2). Siccome le bobine dell’AP sono identiche, il segnale prelevato e’ quello generato dall’AP. Si ricorda che un trasformatore o un autotrasformatore sono la stessa cosa ai fini del flusso indotto. Nel caso di doppia bobina e’ come se l’AP fosse un trasformatore, cio’ che abbiamo su un primario (coil 1) e’ presente sul secondario (coil 2), ma anche viceversa…

Si preleva il segnale dalla seconda bobina (coil 2) e si fornisce all’uscita di un altro MARANTZ 250 (AMP 2) e si va a vedere all’ingresso di quest’ultimo che compare. Please vedere foto.

5 – il segnale di ingresso AMP 1 e’ di 1 &