Un articolo che ha cambiato la Storia dell'Audio

[F.Calabrese]

Quoto @Toscanaccio, potrebbe essere interessantissimo...

OK... a domani mattina... con un vero studio su un caso reale.

Saluti
F.C.

[F.Calabrese]

Eccomi... Ora vi racconterò di un esperimento che feci 15 anni fa mentre scrivevo le 18 Linee Guida per l'APAT.

Mi procurai due ampli di eguale potenza, di cui uno era a valvole (il Single Ended di EL34 di Nuova Elettronica, che è un poco controreazionato), mentre l'altro era una scheda con quattro canali da 10 Watt ciascuno, a transistor.

Per capire la differenza nella modalità del clipping, sintetizzai una forma d'onda particolare: una mezza semionda a frequenze alternate (1-1,25 KHz), che inviavo quattro volte, con intervalli di mezzo secondo, seguita da altri quattro campioni di polarità negativa...

L'impulso lo avevo filtrato verso il basso, eliminando la componente in continua, ed avevo anche alzato di una decina di dB la gamma bassa sotto 250 Hz, ottenendo questo spettro:

Impul_orig_spet.jpg (58.8 KiB) Visto 13042 volte

Notate i due spettri leggermente diversi in alto, ma complementari. Alternandoli il fonometro avrebbe letto una risposta lineare, ancorché in pendenza.

Attenzione al rinforzo in gamma bassa, che permette di simulare lo spettro tipico delle percussioni basse: ed appunto così suona.
La cosa si è rivelata preziosa per individuare anche all'ascolto la percentuale di clipping oltre la quale il suono sarebbe stato percepito come distorto.

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F.C.

[F.Calabrese]

Ed ora ecco la forma d'onda del nostro impulso di prova, con le sovraoscillazioni provocate dal filtro passa-alto (per rimuovere la Continua e le frequenze inferiori a 20 Hz).

Impul_apo.jpg (42.44 KiB) Visto 13040 volte

ORA FATE BENE ATTENZIONE: un impulso sintetizzato digitalmente può essere clippato digitalmente, semplicemente aumentando il guadagno in modo che il livello di picco iniziale (che era a "0 dB") esca fuori scala... Qui sotto potete vedere due gradi diversi di clipping... +12 dB e +20 dB

Impul_orig+12imp.jpg (25.63 KiB) Visto 13040 volte

Impul_orig+20imp.jpg (25.82 KiB) Visto 13040 volte

Notate che la forma d'onda resta sostanzialmente la stessa, salvo il troncamento dei primi picchi...

IN TEORIA UN AMPLI PERFETTO DOVREBBE RIPRODURLA ESATTAMENTE IN QUESTO MODO


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F.C.

[F.Calabrese]

Questo è lo spettro del nostro impulso quando è clippato di 12 dB...

Impul_orig+12clp.jpg (64.77 KiB) Visto 13038 volte

E questo è lo spettro quando è clippato di 20 dB...

Impul_orig+20clp.jpg (58.33 KiB) Visto 13038 volte

Notate il buco in gamma media a +12 dB, che scompare a +20 dB, ma scompaiono anche le alte frequenze...!


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F.C.

[F.Calabrese]

Ora ecco il primo confronto, in regime di clipping moderato (+12 dB): in rosso lo spettro rilevato ai terminati di uscita dell'ampli a valvole, in blu quello rilevato alle uscite dell'ampli a transistor.

TrVa_spik32HI_difdirCD.jpg (61.57 KiB) Visto 13036 volte

Notate che il valvolare (in rosso) ricrea lo stesso andamento spettrale del "clipping perfetto", mentre l'ampli a transistor (in blu) emette più "medie"...

Il valvolare però "cede" sulle basse frequenze, per colpa del suo Trasformatore d'Uscita... ma questo potrebbe essere un pregio, se fosse collegato a diffusori più limitati proprio in gamma bassa, COME SONO PRATICAMENTE TUTTI.


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F.C.

[F.Calabrese]

Più tardi vi posterò le differenze nelle forme d'onda in uscita...

A presto
F.C.

[lucaesse]

vediamo se ci sto capendo qualche cosa,

clippare digitalmente vuol dire tagliare con il rasoio. Gli ampli controreazionati fortemente, specie se a transistor, sono sempre stati accusati proprio di essere dei rasoi, se spediti in sovraccarico.

Qui vediamo che un single-end con poca reazione si comporta come il clippaggio digitale e che l'ampli a transistor e retroazione invece ci aggiunge pure un bel po' di casino alle medie frequenze. Ma allora è adddirittura peggio del rasoio!

Un punto di vista veramente inconsueto. Continua!

Luca

[F.Calabrese]

Per capire meglio proviamo ad impiegare un segnale più "continuo", vale a dire una serie di sinusoidi di ampiezza scelta in modo di replicare lo spettro tipico dei brani ad alto livello, ovvero delle scene d'azione dei film. Quindi avremo il solito rinforzo sotto 250 Hz e le alte gradualmente decrescenti sopra 2 KHz. Qui sotto vediamo gli spettri a basso livello, rilevati sulle uscite dell'ampli a valvole (in rosso) ed a transistor (in blu). Si vede bene che l'ampli a valvole ha un livello di rumore di fondo decisamente più elevato (giustificato dalla maggiore temperatura di operazione delle valvole).

TrVa_sin65LL_difdirCD.jpg (80.59 KiB) Visto 13009 volte

Fate bene attenzione all'ingrandimento che segue, che mostra come alle altissime frequenze valvole e transistor si equivalgono, come rumore e distorsione... ma attenzione... siamo ad un bassissimo livello d'uscita !!!

TrVa_sin65LLing_difdirCD.jpg (87.81 KiB) Visto 13009 volte

Nel prossimo post vedrete cosa accade quando si sfiora il clipping (anche l'ampli a valvole è controreazionato !).

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F.C.

[F.Calabrese]

Ed ecco cosa accade quando l'ampli a valvole (in rosso) e quello a transistor di pari potenza (in blu) saturano. Notate il livello del "nero infrastrumentale", vale a dire il livello del rumore nei segmenti di spettro compresi tra una frequenza e l'altra...

TrVa_sin65_difdirCD.jpg (81.3 KiB) Visto 13004 volte

Ed ecco qui sotto l'ingrandimento della decade superiore dello spettro: notate come ora sia l'ampli a transistor ad essere più "rumoroso" (ma in questo rumore sono compresi anche i prodotti di distorsione !).

TrVa_sin65_ing_difdirCD.jpg (83.98 KiB) Visto 13004 volte

Abbiamo capito un aspetto interessante, vale a dire la perdita di controllo abbastanza subitanea degli ampli a stato solido, rispetto ai valvolari, nonostante in entrambi i casi sia presente la controreazione (molta di meno nel valvolare, ovviamente).


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F.C.

[Toscanaccio]

Grazie Fabrizio, molto interessante.
Provo a fare un ragionamento o due ...
Queste prove sembrano dare una qualche spiegazione al fenomeno che vede gli amplificatori valvolari come "più potenti di quello che il dato di targa farebbe supporre ...
Nel tuo esempio si paragona un amplificatore in classe A valvolare e alcuni (uno) SS che io presumo possano essere dei classe AB anche se non ne sono certo .. questo potrebbe essere il motivo delle peggiori prestazioni a basso livello dello SS ? La eventuale distorsione di incrocio da qualche parte il suo piccolo danno lo dovrà pur fare ... se anche lo SS fosse stato un classe A (con alimentatore adeguatamente progettato) avrebbe potuto essere migliore perlomeno riguardo a questo parametro ?
Credi che in regime di saturazione i problemi dello SS possano essere dovuti di piu al tipo di controreazione applicata o alla quantita ?