Qual è la difficoltà?

Nel numero dell'11/2019 di Audio, l'ATC SCM7 è stato presentato in un test di cinque diffusori da scaffale. Un marchio di tutto rispetto noto agli amanti della musica, e ancor di più ai professionisti, in quanto molti studi di registrazione sono dotati dei suoi altoparlanti. Vale la pena dare un'occhiata più da vicino, ma questa volta non ci occuperemo della sua storia e della sua proposta, ma usando l'SCM7 come esempio, discuteremo un problema più generale che gli audiofili devono affrontare.

Uno dei parametri importanti dei sistemi acustici è efficienza. È una misura dell'efficienza energetica: il grado in cui un altoparlante (trasduttore elettroacustico) converte l'elettricità fornita (dall'amplificatore) in suono.

L'efficienza è espressa sulla scala logaritmica dei decibel, dove 3 dB di differenza significano il doppio del livello (o meno), 6 dB di differenza significano quattro volte e così via. 3 dB suoneranno il doppio del volume.

Vale la pena aggiungere che l'efficienza degli altoparlanti medi è di pochi punti percentuali - la maggior parte dell'energia viene convertita in calore, in modo che ciò non solo sia "spreco" dal punto di vista degli altoparlanti, ma peggiori ulteriormente le loro condizioni di lavoro - all'aumentare della temperatura della bobina dell'altoparlante, la sua resistenza aumenta e l'aumento della temperatura del sistema magnetico è sfavorevole, che può portare a distorsioni non lineari. Tuttavia, una bassa efficienza non equivale a una bassa qualità: ci sono molti diffusori con bassa efficienza e un suono molto buono.

Difficoltà con carichi complessi

Un esempio eccellente sono i progetti ATC, la cui bassa efficienza è radicata in soluzioni speciali utilizzate nei convertitori stessi e che servono... paradossalmente, a ridurre la distorsione. Riguarda la cosiddetta bobina corta in un intervallo lungoRispetto al tipico sistema (utilizzato nella stragrande maggioranza dei convertitori elettrodinamici) di una bobina lunga in un intervallo corto, è caratterizzato da una minore efficienza, ma una minore distorsione (dovuta al funzionamento della bobina in un campo magnetico uniforme situato nel spacco).

Inoltre, il sistema di azionamento è predisposto per il funzionamento lineare con grandi deviazioni (per questo lo spazio deve essere molto più lungo della bobina), e in questa situazione, anche i sistemi magnetici molto grandi utilizzati da ATK non forniscono un'elevata efficienza (la maggior parte dello spazio vuoto, indipendentemente dalla posizione delle bobine, non viene riempito con esso).

Tuttavia, al momento siamo più interessati a qualcos'altro. Precisiamo che SCM7, sia per le sue dimensioni (un sistema a due vie con un midwoofer da 15 cm, in un case con un volume inferiore a 10 litri), sia per questa particolare tecnica, ha un'efficienza molto bassa - stando alle misurazioni in il laboratorio Audio, solo 79 dB (astrattiamo dai dati del produttore che promette un valore più alto, e dai motivi di tale discrepanza; confrontiamo l'efficienza delle strutture misurate in "Audio" nelle stesse condizioni).

Come già sappiamo, questo costringerà l'SCM7 a giocare con la potenza specificata. molto più tranquillo rispetto alla maggior parte delle strutture, anche della stessa dimensione. Quindi, affinché suonino ugualmente forte, devono essere messi più potenza.

Questa situazione porta molti audiofili alla conclusione semplicistica che l'SCM7 (e i progetti ATC in generale) richieda un amplificatore non tanto potente quanto con alcuni parametri difficili da determinare, in grado di "guidare", "tirare", controllare, "guidare ” come sarebbe “carico pesante” cioè SCM7. Tuttavia, il significato più radicato di "carico pesante" si riferisce a un parametro completamente diverso (rispetto all'efficienza), vale a dire impedenza (altoparlante).

Entrambi i significati di "carico complesso" (relativo all'efficienza o all'impedenza) richiedono misure diverse per superare questa difficoltà, quindi mescolarli porta a seri malintesi non solo su basi teoriche ma anche pratiche, proprio nella scelta dell'amplificatore appropriato.

L'altoparlante (altoparlante, colonna, trasduttore elettroacustico) è un ricevitore di energia elettrica, che deve avere un'impedenza (carico) per essere convertita in suono o addirittura in calore. Quindi su di esso verrà rilasciata energia (come già sappiamo, purtroppo, per lo più sotto forma di calore) secondo le formule di base conosciute dalla fisica.

Gli amplificatori a transistor di fascia alta nell'intervallo specificato dell'impedenza di carico consigliata si comportano approssimativamente come le sorgenti di tensione CC. Ciò significa che quando l'impedenza del carico diminuisce a una tensione fissa, più corrente scorre attraverso i terminali (inversamente proporzionale alla diminuzione dell'impedenza).

E poiché la corrente nella formula della potenza è quadratica, anche se l'impedenza diminuisce, la potenza aumenta inversamente al diminuire dell'impedenza. La maggior parte dei buoni amplificatori si comportano in questo modo con impedenze superiori a 4 ohm (quindi a 4 ohm la potenza è quasi doppia rispetto a 8 ohm), alcuni a partire da 2 ohm e i più potenti a partire da 1 ohm.

Ma un tipico amplificatore con un'impedenza inferiore a 4 ohm può avere "difficoltà": la tensione di uscita diminuirà, la corrente non scorrerà più inversamente al diminuire dell'impedenza e la potenza aumenterà leggermente o addirittura diminuirà. Ciò accadrà non solo in una certa posizione del regolatore, ma anche esaminando la potenza massima (nominale) dell'amplificatore.

L'effettiva impedenza dell'altoparlante non è una resistenza costante, ma una risposta in frequenza variabile (sebbene l'impedenza nominale sia determinata da questa caratteristica e dai suoi minimi), quindi è difficile quantificare con precisione il grado di complessità - dipende dall'interazione con un dato amplificatore.

Ad alcuni amplificatori non piacciono i grandi angoli di fase dell'impedenza (associati alla variabilità dell'impedenza), specialmente quando si verificano in intervalli con modulo di impedenza basso. Questo è un "carico pesante" nel senso classico (e corretto) e per gestire un tale carico, è necessario cercare un amplificatore adatto che sia resistente alle basse impedenze.

In tali casi, a volte viene definita "efficienza di corrente" perché in realtà richiede più corrente (rispetto alla bassa impedenza) per ottenere un'elevata potenza a bassa impedenza. Tuttavia, qui c'è anche un malinteso secondo cui alcuni "consulenti hardware" separano completamente l'alimentazione dalla corrente, credendo che un amplificatore possa essere a bassa potenza, purché abbia una corrente mitica.

Tuttavia, è sufficiente misurare la potenza a bassa impedenza per assicurarsi che tutto sia in ordine - dopotutto, stiamo parlando della potenza emessa dall'altoparlante e non della corrente che scorre attraverso l'altoparlante stesso.

Gli ATX SCM7 sono a bassa efficienza (sono quindi "complessi" da quel punto di vista) e hanno un'impedenza nominale di 8 ohm (e per questo motivo più importante sono "leggeri"). Tuttavia, molti audiofili non faranno distinzioni tra questi casi e concluderanno che si tratta di un carico "pesante", semplicemente perché l'SCM7 suonerà silenziosamente.

Allo stesso tempo, suoneranno molto più silenziosi (in una certa posizione del controllo del volume) rispetto ad altri diffusori, non solo a causa della bassa efficienza, ma anche dell'elevata impedenza: la maggior parte dei diffusori sul mercato sono da 4 ohm. E come già sappiamo, con un carico di 4 ohm, più corrente fluirà dalla maggior parte degli amplificatori e verrà generata più potenza.

Pertanto, è importante distinguere tra efficienza e tenerezza, tuttavia, mescolare questi parametri è anche un errore comune sia dei produttori che degli utenti. L'efficienza è definita come la pressione sonora a una distanza di 1 m dall'altoparlante quando viene applicata una potenza di 1 W. Sensibilità - quando si applica una tensione di 2,83 V. Indipendentemente da

impedenza di carico. Da dove viene questo significato "strano"? 2,83 V su 8 ohm è solo 1 W; quindi, per tale impedenza, i valori di efficienza e sensibilità sono gli stessi. Ma la maggior parte degli altoparlanti moderni sono 4 ohm (e poiché i produttori spesso e falsamente li descrivono come 8 ohm, questa è un'altra questione).

Una tensione di 2,83 V provoca quindi l'erogazione di 2 W, che è il doppio della potenza, che si riflette in un aumento di 3 dB della pressione sonora. Per misurare l'efficienza di un altoparlante da 4 ohm, la tensione deve essere ridotta a 2V, ma… nessun produttore lo fa, perché il risultato riportato nella tabella, comunque si chiami, sarà di 3 dB inferiore.

Proprio perché l'SCM7, come altri diffusori da 8 ohm, è un carico di impedenza "leggero", sembra a molti utenti - che giudicano "difficoltà" in poche parole, es. attraverso il prisma del volume ricevuto in una certa posizione. regolatore (e la tensione ad esso associata) è un carico “complesso”.

E possono suonare più silenziosi per due motivi completamente diversi (oa causa della loro fusione): un altoparlante può avere meno efficienza, ma anche consumare meno energia. Per capire con che tipo di situazione abbiamo a che fare, è necessario conoscere i parametri di base, e non solo confrontare il volume ottenuto da due altoparlanti diversi collegati allo stesso amplificatore con la stessa posizione di controllo.

Cosa vede l'amplificatore

L'utente dell'SCM7 sente gli altoparlanti suonare dolcemente e capisce intuitivamente che l'amplificatore deve essere "stanco". In questo caso l'amplificatore "vede" solo la risposta di impedenza - in questo caso alta, e quindi "leggera" - e non si stanca, e non ha problemi con il fatto che l'altoparlante ha cambiato la maggior parte della potenza per riscaldare , non suono. Questa è una questione "tra noi e l'altoparlante"; l'amplificatore non "sa" nulla delle nostre impressioni, sia che sia silenzioso o rumoroso.

Immaginiamo di collegare un resistore da 8 ohm molto potente ad amplificatori con una potenza di diversi watt, diverse decine, diverse centinaia ... Per tutti, questo è un carico senza problemi, tutti daranno tutti i watt che possono permettersi tale resistenza, non avendo "idea di come tutta quella potenza sia stata trasformata in calore, non in suono.

La differenza tra la potenza che il resistore può assumere e la potenza che l'amplificatore può fornire è irrilevante per quest'ultimo, così come il fatto che la potenza del resistore è due, dieci o cento volte maggiore. Può sopportare così tanto, ma non è necessario.

Qualcuno di questi amplificatori avrà problemi a "guidare" quel resistore? E cosa significa la sua attivazione? Stai fornendo la massima potenza che può assorbire? Cosa significa controllare un altoparlante? Emette solo la massima potenza o un valore inferiore al di sopra del quale l'altoparlante inizia a suonare bene? Che tipo di potere potrebbe essere?

Se si considera la "soglia" sopra la quale l'altoparlante suona già lineare (in dinamica, non in risposta in frequenza), entrano in gioco valori molto bassi, dell'ordine di 1 W, anche per altoparlanti inefficienti. . Vale la pena sapere che la distorsione non lineare introdotta dall'altoparlante stesso aumenta (in percentuale) con l'aumentare della potenza da valori bassi, quindi il suono più "pulito" appare quando suoniamo piano.

Tuttavia, quando si tratta di raggiungere il volume e la dinamica che ci forniscono la giusta dose di emozione musicale, la domanda diventa non solo soggettiva, a seconda delle preferenze personali, ma anche per un certo ascoltatore è ambigua.

Dipende almeno dalla distanza che lo separa dagli altoparlanti: dopotutto, la pressione sonora diminuisce in proporzione al quadrato della distanza. Avremo bisogno di una potenza diversa per "guidare" gli altoparlanti a 1 m, e un'altra (sedici volte di più) a 4 m, a nostro piacimento.

la domanda è: quale amplificatore lo "farà"? Consigli complicati... Tutti aspettano un consiglio semplice: compra questo amplificatore, ma non comprare questo, perché "non ci riuscirai"...

Usando l'SCM7 come esempio, può essere riassunto come segue: non hanno bisogno di ricevere 100 watt per suonare in modo bello e silenzioso. Devono farli suonare bene e ad alto volume. Tuttavia, non accetteranno più di 100 watt, perché sono limitati dalla loro stessa potenza. Il produttore fornisce la gamma di potenza consigliata dell'amplificatore (probabilmente nominale e non la potenza che dovrebbe essere fornita "normalmente") entro 75-300 watt.

Sembra, tuttavia, che un midwoofer da 15 cm, anche di fascia alta come quello utilizzato qui, non accetterà 300 W... Oggi i produttori spesso impongono limiti così elevati sulle gamme di potenza consigliate degli amplificatori cooperanti, il che ha anche ragioni diverse - presuppone una grande potenza dell'altoparlante, ma non obbliga oltre a questo... non è la potenza nominale che l'altoparlante dovrebbe gestire.

L'alimentatore può essere con te?

Si può anche presumere che l'amplificatore dovrebbe avere riserva di carica (relativa alla potenza dell'altoparlante) per non essere sovraccaricato in nessuna situazione (con rischio di danneggiamento dell'altoparlante). Questo, tuttavia, non ha nulla a che fare con la "difficoltà" di lavorare con l'oratore.

Non ha senso distinguere tra diffusori che "richiedono" questa quantità di headroom dall'amplificatore e quelli che non lo fanno. A qualcuno sembra che la riserva di carica dell'amplificatore sia in qualche modo percepita dall'altoparlante, l'altoparlante ricambia questa riserva, ed è più facile per l'amplificatore funzionare ... O che un carico "pesante", anche associato a una bassa potenza dell'altoparlante , può essere "dominato" con molta potenza in riserva o brevi raffiche...

C'è anche il problema dei cosiddetti fattore di smorzamentodipende dall'impedenza di uscita dell'amplificatore. Ma ne parleremo più nel prossimo numero.