Lo spettro armonico della distorsione

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kauko
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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da kauko » venerdì 10 dicembre 2010, 15:32

intrepido ha scritto: ...Focalizziamo l' attenzione all' ambito valvolare: tutti i PP distorcono al medesimo modo di armoniche dispari? O alcuni di più e altri di meno?...

Grande è il disordine sotto il cielo audiofilo...

Guido eisenstein
a questa domanda per quanto esposto prima, si risponde facilmente: no.

come abbiamo detto dipende dalla topologia circuitale e dai componenti utilizzati, da come il progettista mette insieme le varie parti, abbiamo detto che ognuno influenza chi viene prima e chi si trova dopo, il risultato dovrebbe essere previsto dal realizzatore che secondo le sue convinzioni cercherà di avere un apparecchio che se deve distorcere tenda a distorcere di armoniche pari o dispari.

alcuni di più altri meno, si, a parità di dispositivo dipende in che area di lavoro si fanno funzionare, se in quella più strettamente lineare o per carpire ancora un watt anche nell'area che diviene meno lineare.

ricordo un altro dettaglio che mi era sfuggito: le caratteristiche sono date per certe frequenze (per es 1khz), per frequenze diverse i valori caratteristici possono variare alquanto contribuendo più o meno a deformare il segnale di ingresso, inoltre intervengono altri fattori distorcenti, per es la distorsione di fase.

II domanda, II risposta...

amen (faccina sudata again) :D

Aurelio

Telstar
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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da Telstar » venerdì 10 dicembre 2010, 20:40

F.Calabrese ha scritto:In un finale a transistor -tipicamente assai controreazionato- non ha alcun senso parlare di armoniche dispari o pari, se a 99 Watt abbiamo lo 0,01% di distorsione (che è inaudibile) ed a 103 Watt abbiamo il 10% di distorsione da clipping... fatta tutta di armoniche dispari (per via, appunto, della configurazione circuitale..), vale a dire un vero e proprio orrore acustico.
Hai dimenticato il peggio: l'1% a 0.01W :)

Ma cmq non tutti i finali a transistor sono uguali. Io che sono un TANTINO più addentro nel discorso amplificazione dell'audiofilo medio so cosa causa una certa distribuzione armonica e cosa voglio da OGNUNO degli amplificatori della mia catena.
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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da Telstar » venerdì 10 dicembre 2010, 20:41

F.Calabrese ha scritto: QUESTO SPIEGA LA RAGIONE DELLA PREFERENZA ACCORDATA AI SINGLE ENDED DAGLI ASCOLTATORI PIU' CRITICI...
E io che preferisco i PP (ma che siano veramente simmetrici con dispositivi ben matchati)? :)
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BandAlex
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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da BandAlex » sabato 11 dicembre 2010, 15:20

intrepido ha scritto:-Premessa l' importanza del circuito, qual è il ruolo dei dispositivi attivi considerati in sé stessi ? Fet, Mosfet, Bjt come, quando e perché distorcono? Di pari, di dispari? E triodo, pentodo e tetrodo? Che ruolo gioca la scelta del punto di lavoro?
Sempre considerando il fatto che l'amplificatore è composto da 3 stadi, ognuno con il suo compito ben preciso, INPUT -> VAS -> OUTPUT, l'utilizzo di un device specifico dipende dalle scelte effettuate in sede di progetto, ma anche prima del progetto. Ad esempio, se per motivi cosmetici voglio usare una valvola nello stadio di ingresso, allora questa si porterà dietro tutta una serie di conseguenze di cui dovrò tener conto nel resto del circuito. Non voglio banalizzare scrivendo questo, ma spesso le scelte sono fatte su una base di marketing piuttosto che tecnica. Se il reparto vendite si accorge che gli audiofili preferiscono la valvolina, allora si imporrà una produzione con la valvolina, ed è a questo punto che deve intervenire il progettista, quando la decisione principale è già stata presa.

Tecnicamente non c'è nulla di male nell'utilizzare un tubo a vuoto per lo stadio di ingresso, ma il progettista deve essere consapevole delle caratteristiche e dei limiti di questo componente, e tarare tutto il circuito su questa presenza ingombrante. Perchè non è che prendo uno stadio, lo stacco da una parte e lo attacco dall'altra e tutto va bene. Purtroppo, non è così che funziona, anche se ultimamente sembra che alcuni progetti che vanno per la maggiore siano presi direttamente da un Frankstein audiofilo. ;)

Quello che comunemente viene chiamato "ibrido", ha delle potenzialità indubbiamente affascinanti, ma soprattutto ha un forte richiamo di tipo psicologico. Ed è anche più divertente da progettare. Si devono affrontare un sacco di problematiche diverse. Ad esempio: come lo accendo il filamento della valvola, in continua o alternata? Come terrò a bada le alte impedenze che inevitabilmente mi troverò nel circuito? Userò un triodo da solo, o un doppio triodo differenziale? Ma soprattutto, userò un triodo o qualcos'altro? E così via...

Comunque, rientrando in topic, le valvole pur avendo le loro peculiarità, non cambiano magicamente il comportamento di uno stadio, il quale sarà sempre dettato dalla tipologia circuitale adottata.

In linea di massima, se userò un triodo da solo come stadio di ingresso, se non opportunamente degenerato, mi troverò sicuramente con alti valori di 2^ armonica (che possono arrivare al 2% in alcuni casi), e le altre armoniche a seguire, e questo perchè il triodo non è un componente lineare, a meno di non adottare appositi accorgimenti. Certamente il tutto dipenderà dal punto di lavoro adottato, da cosa utilizzerò come carico anodico, dalle tensioni e... dal costruttore della valvola. Sì, perchè le valvole, pur dello stesso modello, hanno questo simpatico risvolto di non essere proprio tutte uguali (da cui deriva il "tube rolling" tanto amato da alcuni audiofili). Finora negli ibridi che mi sono capitati tra le mani non ho visto circuiti di ingresso che andassero al di là del singolo triodo a catodo comune.

Per cui, cari progettisti, se volete dare un carattere "caldo e armonioso" al vostro ampli, usate una valvola a catodo comune all'ingresso, e magicamente il vostro amplificatore diventerà così "eufonico" da meritarsi l'appellativo di "bensuonante". Ma dipende proprio dalla valvola? Ovviamente no. Anche i BJT e i JFET hanno le loro non linearità, per cui se utilizzati allo stesso modo produrranno lo stesso tipo di distorsioni che produce la valvola, ma solo a un livello inferiore. Non si utilizzano singoli BJT come stadio di ingresso ormai da un bel pezzo credo, ma solo perchè questi sono meno affascinanti delle valvole. Il discorso, ovviamente, continua...

--
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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da F.Calabrese » sabato 11 dicembre 2010, 15:45

@BandAlex: complimenti !

Però c'è un motivo molto preciso per preferire una valvola, anzi un triodo, ad un J-Fet o ad un transistor, in uno stadio di ingresso per un finale "eufonico"...

Il motivo è semplice: quando si impiega un triodo, in ingresso, si implementa una specie di "limitatore occulto", che funziona utilizzando il noto meccanismo della conduzione attraverso la griglia a tensioni superiori allo zero (o, per meglio dire, ad una precisa soglia, variabile secondo il tipo di valcola).

Le griglie delle valvole, infatti, non assorbono alcuna corrente e dunque presentano in ingresso un'impedenza pressoché infinita, ma solo nel caso di tensioni inferiori ad una determinata soglia. Quando queste viene superata, la griglia inizia a condurre, presentando in ingresso un'impedenza sempre minore...

Capite bene che, se in serie alla griglia si piazza una resistenza di elevato valore, allora si formerà un limitatore naturale, che ha due caratteristiche uniche:
1)- E' velocissimo nell'intervenire ed altrettanto in fase di recupero... molto più veloce del più rapido segnale musicale...!
2)- Il suo comportamento è indipendente dalla frequenza, perlomeno in banda audio...

Diversamente, i devices a stato solido hanno capacità in ingresso tutt'altro che limitate e, soprattutto dipendenti dal livello del segnale... il che ne fa dei compressori dal comportamento assai più complesso e meno governabile (varia anche in funzione della temperatura...). In linea teorica è dunque possibile replicare -con dei dispositivi SS- il comportamento in saturazione delle valvole, ma è un gioco difficilissimo, in cui si sono impegnati tecnici espertissimi, come i progettisti dei primi organi elettronici...

Ma alla fine quei circuiti non hanno avuto successo... ed anche nel settore "chitarre elettriche" le valvole sono ritornate a dominare...

Ci sarà pure un buon motivo...???

Saluti
F.C.

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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da BandAlex » sabato 11 dicembre 2010, 16:39

@Calabrese
E già, le valvole si comportano molto meglio in quelle situazioni limite dove lo stato solido diventa inascoltabile... a parità di topologia adottata (catodo comune/emettitore comune) la valvola vince in questo caso. ;)
Diversamente, i devices a stato solido hanno capacità in ingresso tutt'altro che limitate e, soprattutto dipendenti dal livello del segnale...

Questo è vero, ma per un tipico BJT di basso segnale, ad esempio lo stracomune BC550C, la capacità b-e è di soli 11 pF, mentre quella b-c è di solo 1 pF! Un triodo ha indubbiamente una capacità inferiore (nell'ECC81 (*) ad esempio la Cgk è di soli 2.7 pF). Non è però la capacità in un BJT di basso segnale a creare problemi, ma come hai detto tu la sua incapacità a gestire le situazioni limite, mentre la valvola se la cava molto meglio.
Ma alla fine quei circuiti non hanno avuto successo... ed anche nel settore "chitarre elettriche" le valvole sono ritornate a dominare...
Forse perchè negli ampli per chitarra conta di più il tipo di distorsione ottenuta. In quegli ampli conta soprattutto il comportamento del device al di fuori delle caratteristiche lineari, un campo di utilizzo completamente diverso rispetto a quello per cui viene utilizzato un amplificatore in ambito hi-fi.

In teoria, lo stadio di ingresso di un amplificatore dovrebbe essere progettato per non andare mai in saturazione nel normale utilizzo. Se l'ampli è di tipo casalingo, la sorgente di linea che mi aspetto non esce con più di 2-3 Volt RMS. Tipico è il caso dei chip DAC, ad esempio, che sono alimentati a 5 Volt. Da lì, non uscirà mai una tensione superiore a quella. In questo ambito più ristretto, un tipico stadio di ingresso a BJT di tipo moderno, è in grado di assicurare bassa distorsione, ampia accettazione dinamica, e basso rumore. Tutte cose che si possono ottenere anche con le valvole, ma faticando un pochino di più, e con meno efficienza energetica, ovviamente. ;)

Rimanendo confinati allo stadio di ingresso, non discuto del fatto che una valvola possa andare meglio di un transistor (ovvero che suoni meglio), dipende sempre però da come è implementato tale stadio. Se si parla di THD, e se siamo tutti d'accordo che più bassa è, meglio è, allora lo stato solido vince. Ma ci sarebbe da discutere su quanto sia indicativa la sola THD per valutare la bontà di uno stadio di ingresso, almeno fino a che non lo interfacciamo con lo stadio seguente per vedere che succede...

(*) Volevo aggiungere che l'ECC81 è una valvola per RF, e per questo presenta valori eccezionalmente bassi di capacità, in altri triodi le capacità sono maggiori
bandAlex

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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da BandAlex » domenica 12 dicembre 2010, 1:40

intrepido ha scritto:I triodi sono reputati come i dispositivi attivi più lineari. Alcuni ribattono che questo accade perché il triodo è intrisecamente un dispositivo controreazionato. Eppure il pregio del triodo è quello di permettere, in configurazione SE, un circuito privo di retroazione. E' un vero vantaggio? Perché l' utilizzo di un componente intrinsecamente controreazionato in un circuito privo di controreazione è considerato sonicamente più vantaggioso di un circuito in cui la retroazione sia calcolata per linearizzare il comportamento di dispositivi attivi in sé non controreazionati (pentodi, tetrodi e dispositivi a stato solido) e abbassarne l' impedenza di uscita, più bassa nel triodo proprio perché internamente controreazionato?
Questa nozione del triodo intrinsecamente controreazionato non la conosco, per cui mi limito a considerare il componente dal punto di vista del suo comportamento circuitale. Un triodo connesso a catodo comune, senza degenerazione (quindi senza controreazione locale), soffre delle stesse non linearità di cui soffrono tutti gli altri componenti attivi, compresi BJT, FET, etc. Il tasso di 2^ armonica può arrivare al 10% circa, ed anche il contenuto armonico è simile a quello prodotto dai suoi cugini a stato solido, in quanto tale contenuto non dipende dal device in se stesso, quanto piuttosto dalla circuitazione, che nel caso del singleton è di tipo asimmetrico.

Un dispositivo attivo per essere perfettamente lineare dovrebbe avere una gm (trasconduttanza) costante al variare della corrente. Nei BJT la curva è direttamente proporzionale alla corrente, mentre nei triodi è all'incirca proporzionale alla sua radice quadrata. Quindi un triodo è leggermente più lineare, ma d'altro canto ha una trasconduttanza (diciamo un "guadagno") molto inferiore a quella del BJT. Inserendo una semplice resistenza sull'emettitore (BJT) e sul catodo (triodo), si linearizza in maniera sufficiente lo stadio, ma a parità di gain il BJT, avendo una trasconduttanza maggiore, sarà anche maggiormente linearizzato e quindi fornirà delle prestazioni migliori. Questa linearizzazione è frutto della controreazione locale, che permette di abbattere la 2^ armonica, e di aumentare la banda passante.

Quindi se si hanno due stadi di tipo singleton, uno a triodo e l'altro a transistore, se questi sono opportunamente degenerati, a parità di gain lo stadio a BJT è quello con le caratteristiche migliori.

La valvola continua ovviamente ad avere il vantaggio di una impedenza di ingresso altissima, ma d'altro canto anche la sua impedenza di uscita sarà più elevata rispetto a quella del BJT, il che non la mette in netto vantaggio neanche in questo caso. Se poi consideriamo il fattore energetico vediamo che per ottenere lo stesso gain, con prestazioni inferiori, dobbiamo dissipare qualche watt, mentre con il BJT sono sufficienti 5-10 mW.

Quando si parla di controreazione per parlarne male, si intende quasi sempre la controreazione totale, ovvero quella che si applica all'intero loop dell'amplificatore, dall'uscita verso l'ingresso invertente dello stadio di ingresso. Del resto un ampli senza controreazione di nessun tipo è praticamente impossibile da realizzare, e quando ci si incaponisce, ci si rende conto ben presto che ci sono controreazioni locali che non possono essere eliminate, e che al massimo l'ampli che otteniamo è un ampli difettoso che non riusciremmo a vendere nemmeno nel mercatino di qualche forum di estremisti audiofili.

Per cui la NFB c'è, e ci sarà sempre. Al massimo possiamo decidere di non volerla totale, ovvero di lasciare fuori dal loop di feedback lo stadio finale. Il che, dal punto di vista strumentale (ovvero della THD misurata) è sicuramente una bella zappata sui piedi, soprattutto se quello con cui abbiamo a che fare è uno stadio finale in classe B/AB. Se invece lo stadio finale è in classe A, allora tenerlo fuori dal loop può essere cosa buona e giusta, a patto di sapere però che non si potrà contare su impedenze di uscita bassissime e fattori di smorzamento smodatamente elevati.

(il discorso ovviamente continua...)
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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da Marcello Croce » domenica 12 dicembre 2010, 2:10

BandAlex ha scritto:
....OMSSIS.....


Quando si parla di controreazione per parlarne male, si intende quasi sempre la controreazione totale, ovvero quella che si applica all'intero loop dell'amplificatore, dall'uscita verso l'ingresso invertente dello stadio di ingresso. Del resto un ampli senza controreazione di nessun tipo è praticamente impossibile da realizzare, e quando ci si incaponisce, ci si rende conto ben presto che ci sono controreazioni locali che non possono essere eliminate, e che al massimo l'ampli che otteniamo è un ampli difettoso che non riusciremmo a vendere nemmeno nel mercatino di qualche forum di estremisti audiofili.

Per cui la NFB c'è, e ci sarà sempre. Al massimo possiamo decidere di non volerla totale, ovvero di lasciare fuori dal loop di feedback lo stadio finale. Il che, dal punto di vista strumentale (ovvero della THD misurata) è sicuramente una bella zappata sui piedi, soprattutto se quello con cui abbiamo a che fare è uno stadio finale in classe B/AB. Se invece lo stadio finale è in classe A, allora tenerlo fuori dal loop può essere cosa buona e giusta, a patto di sapere però che non si potrà contare su impedenze di uscita bassissime e fattori di smorzamento smodatamente elevati.

(il discorso ovviamente continua...)
Grazie per quest' ottimo contributo, che coincide con quello che mi risulta, ed approfitto per chiederti quale opinione hai in merito a:

A) rivendicazioni sull' assenza di controreazione proclamate da molti costruttori

B) discussioni accanite sulla udibilità della controreazione in termini univocamente negativi

Marcello Croce
"Se il suono scadente fosse fatale, l' audio sarebbe la prima causa di morte". Don Davis

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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da F.Calabrese » domenica 12 dicembre 2010, 2:57

Confesso che leggere i post di BandAlex è una vera goduria...!!! :D --- :D --- :D

Detto questo, devo anche confessare che io la pensavo proprio come lui... ma due anni fa, vale a dire prima di ascoltare i miei ampli cinesi modificati... :o

Diciamo che ci vuole un po' di coraggio... ma il salto non è poi così lungo da fare...!!! Basta non dimenticare che le evidenze più importanti le abbiamo spesso appollaiate sulla punta del nostro naso... :? --- :? --- :? --- :? --- :?

Dai... BandAlex... chiudi gli occhi e spiega a quelli che sono venuti a trovarmi a Bracciano come è stato possibile che dei pentodi ASSOLUTAMENTE NON CONTROREAZIONATI suonassero nel modo che tutti hanno sentito...

Dall'osservazione........................... alla teoria !!!

Saluti
F.C.

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Re: Lo spettro armonico della distorsione

Messaggio da BandAlex » domenica 12 dicembre 2010, 11:30

Marcello Croce ha scritto:Grazie per quest' ottimo contributo, che coincide con quello che mi risulta, ed approfitto per chiederti quale opinione hai in merito a:

A) rivendicazioni sull' assenza di controreazione proclamate da molti costruttori
Ah, i costruttori sono liberi di proclamare quello che vogliono... ;) Non specificano quasi mai se intendono la sola controreazione totale, come non pubblicano quasi mai gli schemi elettrici.
Sì può credere alla proclamazione di una bassa controreazione, ma alla zero NFB ci credo solo dopo aver visto lo schema...
B) discussioni accanite sulla udibilità della controreazione in termini univocamente negativi
C'è una base di verità in quello che strepitano i sostenitori della zero NFB. Ma c'è anche tanta conformazione alla moda del momento... E' facile lasciarsi trasportare dai discorsi che vengono fatti su questo particolare tecnico, perchè le argomentazioni di chi lo teorizza sembrano piuttosto solide di fronte a un pubblico che non ha ben chiaro cosa sia realmente la NFB e come agisce esattamente.

Ma, ripeto, una base di verità c'è, anche se non bisogna demonizzare la NFB. Nel mio ultimo progetto (un amplificatore per cuffia), lo stadio finale l'ho tirato fuori dal loop di feedback, perchè così, andando contro quella che è la teoria, suona decisamente meglio. Ma non vado in giro a dire che il mio ampli è a "zero NFB", perchè so benissimo che non sarebbe la verità. Posso dire al massimo "zero NFB totale", intendendo con questo che essa c'è, eccome se c'è, ma è applicata in altri punti del circuito.

Continuo rispondendo al post di Calabrese...
bandAlex

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