L'ampli ideale: parliamone

[Francescovadala]

Ciao Luca...mandato x mail.

[lucaesse]

Riceviamo e volentieri pubblichiamo

1.protezioni elettroniche montanucci_pg1.jpg (1.24 MiB) Visto 3789 volte

.

2.protezioni elettroniche montanucci_pg2.jpg (1.08 MiB) Visto 3789 volte

[lucaesse]

.

3.protezioni elettroniche montanucci-pg3.jpg (937.81 KiB) Visto 3788 volte

[lucaesse]

volendo capire le protezioni i meno patiti di tecnica necessitano di familiarizzare con la SOAR, che discrimina tra transistor che vivono e transistor che cuociono. Purtroppo nella fig. 4 Montanucci ha messo un sacco di cose e il risultato è poco leggibile.

Dall'86 nulla è cambiato nel funzionamento dei circuiti, sia gli stadi finali che quelli di protezione. Invece sono migliorati i transistor, ora un po' meno avari di prestazioni. Ciò ha consentito di risollevare le quotazioni di protezioni "permissive" come quelle in sola corrente, anche perché l'intervento delle foldback è considerato quanto mai deleterio per il suono.

L'articolo si concentra su un problema: impedire che un carico assassino (cortocircuito, x-over di costruttore fungo-velenoso, Woofer super-power abbinato ad ampli rachitico) mandi in fumo i transistor finali. Il tema generale è più complesso: occorre evitare che lo stadio finale defunga in caso di guasto degli stadi di pilotaggio; evitare che l'ampli possa cuocere il woofer; evitare che un guasto porti alla fusione dell'alimentatore. Quindi la scelta dei limitatori sui finali è solo un pezzo delle protezioni dell'ampli. Un bravo progettista potrebbe tenere una conferenza solo sull'uso dei fusibili. E che dire sulla diatriba relè si relè no sull'uscita?

L'intervento di una protezione può avere un impatto sonoro differente a seconda del cicuito in cui è inserita. In un ampli con anello generale di NFB l'intervento della protezione genera il sovraccarico degli stadi di pilotaggio, che tenteranno inutilmente di convincere lo stadio di uscita a erogare corrente; l'intervento delle foldback genera di fatto l'apertura dell'anello di NFB, condizione pessima. Ovviamente il tempo di recupero dell'intero ampli deve essere il più rapido possibile. IMHO agli ampli controreazionati con abbondanza non è concesso andare in sovraccarico, mentre i valvolari poco o nulla retroazionati in certi impianti è bene che lo facciano. Infatti fa meno danno un monotriodo in saturazione che un altoparlante che spernacchia!

Le protezioni in sola corrente sono meno deleterie per il suono, ma devono necessariamente essere tarate in maniera più conservativa, quindi invasiva. Al solito non c'è la soluzione ottima a prescindere, i buoni risultati sono sempre frutto di un buon progetto, che è quello che ha scelto i compromessi migliori tra esigenze contrastanti. A volte l'uso di limitatori più laschi è dato dalla scelta di un alimentatore più deboluccio, difficile dire a priori se sia un bene o un male.

Nel 2024 affidare la gestione delle protezioni a un microprocessore debitamente istruito non dovrebbe essere un problema. Questo potrebbe tener conto di fattori che sfuggono alle protezioni viste, per esempio la temperatura dei dissipatori o addirittura dei chip dei finali. Non che ne sappia nulla di concreto, ma si sa che il calcolo ormai viene via a poco. Magari un po' più impegnativo dargli le informazioni, per esempio per leggere la corrente nei finali serve una misura differenziale sulle resistenze di emettitore e poi la conversione A/D. Ma non sono costi che possano impensierire un lussuoso ampli audiofile.

Luca

[Francescovadala]

Grazie Luca,sempre bravo.
Però vorrei che mi dicessi la tua sulle protezioni con costante di tempo.
Ciao

[bobgraw]

Un grazie a Francescovadala e a lucaesse.
Dal punto di vista dell'utente finale, vorrei solo osservare quanto sarebbe ancora importante avere riviste cartacee oppure on line, con laboratori indipendenti in grado di misurare gli amplificatori e capire a quali tipo di carico si adattano maggiormente.

[F.Calabrese]

...
Nel 2024 affidare la gestione delle protezioni a un microprocessore debitamente istruito non dovrebbe essere un problema. Questo potrebbe tener conto di fattori che sfuggono alle protezioni viste, per esempio la temperatura dei dissipatori o addirittura dei chip dei finali. Non che ne sappia nulla di concreto, ma si sa che il calcolo ormai viene via a poco. Magari un po' più impegnativo dargli le informazioni, per esempio per leggere la corrente nei finali serve una misura differenziale sulle resistenze di emettitore e poi la conversione A/D. Ma non sono costi che possano impensierire un lussuoso ampli audiofile.

Hai perfettamente ragione... ma...

Proviamo ad immaginare cosa accade quando il microprocessore rileva una condizione di eccesso e -magari- chiude il segnale ai transistor o mosfet finali. La situazione è senz'altro diversa nei finali in Classe-D, in cui questa "chiusura" avviene in qualche milionesimo di secondo. Ma anche nei normali ampli a stato solido possiamo presumere che l'intervento sia praticamente istantaneo.

Ora però pensateci: il collegamento tra ampli e diffusori è -in realtà- BIDIREZIONALE, nel senso che l'ampli invia tensione e corrente al diffusore, ma questo rimanda indietro tensioni e correnti altamente reattive, denominate Back EMF. Queste sono dissipate dagli stadi finali o inviate all'alimentazione, che di fatto le cortocircuita. Ma nel caso di uno stadio finale chiuso dalle protezioni, queste componenti reattive verranno riflesse verso gli altoparlanti, creando artefatti di solito assai udibili e fastidiosi. Stiamo parlando di una materia assai poco studiata, o della quale non conviene fare parola alle case costruttrici di integrati di potenza (specie in Classe-D) o normali finali.

E poi... ve lo immaginate il solito cantinaro che si mette a sperimentare, perdendo tempo in aspetti commercialmente molto meno significativi rispetto alla qualità della laccatura o della doratura di targhette e connettori...?


Saluti
F.C.

[lucaesse]

Ciao amici ci starebbe un bel post sulla soar, ne ho abbozzato uno ma era veramente scarso. Ora non ho tempo di fare di meglio, se intanto qualche tecnofili vuole provare... Segnalate eventuali divulgazioni ben fatte.

Risposta breve per Francesco: per avere un'opinione concreta sulle protezioni bisogna essere progettisti di ampli, cioè averle usate in un contesto pratico e aver fatto i conti con i risultati, insomma con i troppi guasti o con il cattivo suono, se il progetto non è ben riuscito.

In astratto quanto più la protezione è cucita sulle caratteristiche del transistor quanto più consente di sfruttarlo ma non arrostirlo. Però protezioni diverse hanno effetti diversi sul suono.

Quindi personalmente ho simpatia per le costanti di tempo e antipatia per le fold-back. Attenzione però che la costante di tempo termica di un transistor è minima, non tale da garantire affidabilità per carichi reattivi e frequenze basse.


Fabrizio hai ragione sul fatto che nessuno si preoccupa del funzionamento "sul campo" delle protezioni. In effetti non ricordo nessuna indagine sul comportamento degli ampli in caso di sovraccarico deciso. L'unica cosa trattata dalla divulgazione è che gli ampli a stato solido clippano "duro" e i valvolari "morbido". Unico test visto è il clip modesto su carico resistivo. Corretto ma nella pratica succedono cose più imbarazzanti!

Sull'idea di usare un controller digitale per le protezioni ammetto che i vantaggi sono modesti a fronte di una spesa comunque aggiuntiva. Il vantaggio maggiore sarebbe la facilità di cambiare metodo di protezione senza modifiche hardware.

Resta che i finali a transistor sul mercato, tolte pochissime eccezioni, per suonare bene non possono essere sovraccaricati.

In questo senso la strada maestra la conosci bene: i diffusori devono essere progettati per essere un carico facile!

Oltretutto la caccia alla sensibilità a scapito dell'impedenza non ha alcun senso nel 2024. Mica siamo negli anni '70, con i transistor che tenevano 80V!

Luca

[danco]

Sarò banale ma, progetta lo stadio di uscita in modo sensato, calcola bene i limiti dei finali e .....lascialo andare finchè sta nei limiti e poi stacca tutto. Il problema a mio avviso è più psicologico che altro. In un ambiente domestico la probabilità di un intervento delle protezioni, a meno di adolescente decerebrato, è remota. Inserire un circuito che, in ogni caso, interviene in qualche modo su piloti o finali per evitare danni senza spegnere il tutto lo trovo senza senso. Non è un aereo dove se spegni tutto hai problemi seri, al massimo parte un fusibile o devi resettare il tutto. Il massimo del danno è tuo padre che ti bistecca.
Uno potrebbe dire..eh ma se fai così devi essere molto conservativo, e allora? cerchiamo di essere realisti, in un ambiente domestico normale con 20 watt RMS i vicini chiamano i carabinieri e con i migliori CD la dinamica è tale che per far intervenire le protezioni devi essere DJ D'Ago alle rotonde, e comunque avresti già distrutto gli altoparlanti.
Le mie Apogee Centaur, 84 dB, pilotate da un MA6900 sono state portate a livelli da indagine condominiale, e i led del power guard non si sono mai accesi (2% di distorsione..).
Una protezione 0/1 la ritengo la migliore soluzione.

Danilo

P.S. io comunque di solito uso le valvole..

[danco]

Tornando all'ampli ideale direi che.....non esiste.
O meglio, può esistere in funzione del contesto. I discorsi su NFB si, NFB no, non portano a nulla. Se si parla di semiconduttori la NFB è praticamente obbligatoria, a meno di particolari configurazioni che comunque ne adottano a livello locale.Se si parla di valvole bisogna distinguere le topologie: single ended con triodi DHT, si può fare a meno della NFB ma stadio finale e trafo di uscita devono essere progettati correttamente, pena un a zout di 2 o 3 ohm (un po' troppo). Single ended con tetrodi o pentodi,, anche a triodo, NFB praticamente obbligatoria a meno di non volere un pilotaggio in continua. Push Pull con triodi....dipende dalle finali, ci vogliono valvole con una Rp tra i 200 e i 600 ohm, cosa che comporta trasformatori di uscita non banali per avere una banda decente e una Rout accettabile. In alcune condizioni si possono avere risultati notevoli (sto realizzando un PP con EL509 a triodo, Rp di circa 200 Ohm, trasf 3500 Ohm ma corrente di bias a 100 mA... e senza NFB ha una Rout di 0.6 - 0.8 Ohm), ma i wattaggi sono comunque limitati. Push Pull di pentodi, qualsiasi, 10 - 15 dB di NFB sono praticamente obbligatori per avere una Zout accettabile.
Queste però sono solo le considerazioni lato amplificatore, poi li devo collegare ad un paio di diffusori. Ed ecco che il sistema non è più amplificatore e casse, il sistema è "amplificatorecasse". Questo di fatto ci dice che gli abbinamenti a livello commerciale sono comunque e sempre dei comromessi, la coperta è quella che è e se tiro da una parte scopro dall'altra.
Ed ecco che in certi ambienti diventa "inevitabile" l'ampli da 700000 Watt con i diffusori da 86 dB, e a seguire l'inevitabile diventa lo standard.
Parliamone.

Danilo

P.S. molto interessanti le opinioni di Chiomenti che potete trovare sul sito di Riviera.