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INTRODUZIONE : come capire la tecnica alla base di un buon suono ,.. tradotto,

come un amplificatore deve saper fare il suo lavoro, bene!

Molte persone non capiscono l'elettricità, ma capiscono l'impianto idraulico. L'idraulica fornisce una buona analogia nella comprensione di un flusso elettrico di base. un conduttore elettrico ( un cavo) puoi paragonarlo ad un un tubo. La pressione dell'acqua è la tensione. Il flusso d'acqua è la corrente elettrica. le vasche da bagno ed i serbatoi di stoccaggio sono condensatori. I diodi sono valvole unidirezionali. Tubi e transistor sono rubinetti.

L'intero circuito di alimentazione di un amplificatore può essere visto come un sistema idrico comunitario.  Il sole, che guida  il ciclo meteorologico, deposita acqua sul paesaggio che si raccoglie in un lago o dentro una diga. La comunità attinge l'acqua secondo le necessità attraverso i tubi e gli impianti idrici. In inverno, la pioggia si accumula nel lago e la pressione dell'acqua aumenta man mano che si riempie. In estate il livello dell'acqua si abbassa e quindi anche la pressione diminuisce. Quando la comunità attinge più acqua del solito, il livello scende di più e spesso ci vuole più di una stagione per riempire il bacino.

In un amplificatore, la  rete elettrica domestica, il cablaggio , il cavo di alimentazione ed il trasformatore forniscono la pioggia. Il banco di condensatori è il serbatoio. I condensatori ricevono carica elettrica ogni 1/120 di secondo, riflettendo due impulsi di corrente dal trasformatore per ogni ciclo dell'onda sinusoidale a 60 Hz fornita dall'azienda elettrica.

Questi impulsi sono di durata relativamente breve e spetta ai condensatori di alimentazione immagazzinare energia durante i 6 millisecondi di "siccità" elettrica che si verificano tra gli impulsi di carica. Vogliamo una tensione costante (livello dell'acqua) dal nostro alimentatore, e questo è solitamente ottenuto mediante l'uso di grandi condensatori che immagazzinano più carica e grandi trasformatori che forniscono la carica necessaria.  fino a qui dovresti aver capito , o quanto meno, avere un'idea di base del funzionamento di un circuito di alimentazione e stabilizzazione in corrente continua per il funzionamento di alimentatori lineari che servono ad alimentare qualsiasi tipo di elettronica.

Dal momento che non stiamo parlando ancora di amplificatori ora , ma piuttosto cercando di capire che cosa costituisce la qualità in un mercato che spesso racconta favole , voglio parlare di alcune idee generali e commentare alcuni degli approcci comuni utilizzati dai produttori di amplificatori. Per il momento devi comprendere  che se vogliamo semplicemente  una tensione costante, priva di disturbi, che venga resa  disponibile da un alimentatore indipendentemente dalla richiesta che gli poniamo, in linea generale più grande e pesante  è, meglio è .

Trasformatori e cavi più grandi si "siedono" di meno, mentre i grandi condensatori mantengono più carica.

Esiste una cosa come troppo grande? Certamente. Ci sono rendimenti decrescenti man mano che gli alimentatori diventano più grandi per un determinato compito cui sono chiamati ad eseguire. . ad esempio ,quando un trasformatore deve fornire 1 watt per un circuito  preamplificatore (con gli opportuni dimensionamenti) , passare ad una potenza di mille watt o due kilowatt per questo preamplificatore , non ti farà ottenere miglioramenti.  Tuttavia, chissà perchè, questa considerazione non è un grande deterrente per l'audiofilo medio che solitamente preferisce alimentatori da millemila watt ,pesanti ed ingombranti , anche per alimentare elettroniche a cui basterebbero pochi centesimi di watt per funzionare ugualmente bene.

Trasformatori di potenza

I migliori trasformatori di potenza sono i toroidi, con nuclei magnetici a forma di ciambella. Offrono la massima potenza per peso e dimensioni ed inoltre  fanno meno rumore. I trasformatori ,in generale, dovrebbero essere maggiorati  x volte la potenza prevista perché la potenza viene fornita ai condensatori per brevi impulsi.

In genere,  un amplificatore stereo di classe AB con una potenza nominale continua di 200 watt per canale su 8 ohm dovrebbe essere in grado di fornire circa 700 watt quando il carico si dimezza  a seguito della variazione d'impedenza tipica di ogni trasduttore al variare della frequenza e del carico in cui lavora, il che significa una potenza del trasformatore di circa 2000 watt. Qualsiasi cosa in meno significa un funzionamento non continuo. Questo potrebbe andare bene per un amplificatore in classe AB a cui non è richiesto il massimo funzionamento  continuo o prestazioni non eccelse a basse impedenze, ergo , dinamiche di riproduzione solitamente piatte ad ogni step di volume.

Peggio è se l'amplificatore stereo ha una potenza nominale di 200 watt per canale in pura Classe A. Questo assorbirà circa 1000 watt per tutto il tempo, il che significa che sono necessari circa 3000 watt di trasformatore di potenza, non di meno.

Ora ,un qualsiasi trasformatore toroidale eroga circa 70  watt per kg di peso, quindi un toroide da 3000 watt dovrà pesare  circa 45 Kg. forse di più.  Il resto di un amplificatore del genere (elettronica , dissipatori e telaio ) probabilmente peserà circa lo stesso, quindi se stai valutando l'acquisto di  un amplificatore stereo in  Classe A da 200 watt per canale, vorrai vedere se pesa almeno 90 Kg.

Un amplificatore di peso inferiore potrebbe non essere pura Classe A. Potrebbe essere quasi di Classe A, o potrebbe essere uno dei tanti prodotti che ottengono una designazione di Classe A attraverso circuiti truccati.

Per ridurre ulteriormente il rumore, i toroidi sono talvolta incapsulati in lattine di metallo. Per ridurre le radiazioni magnetiche, queste lattine sono solitamente, ma non sempre, in acciaio. Questo è un bene, ma tieni presente che in passato almeno un'azienda ha utilizzato un piccolo trasformatore in una grande contenitore  ed ha compensato la differenza con la sabbia. Qualcuno lo fa  ancora oggi . (china docet)

Condensatori

A causa degli elevati valori di capacità richiesti, i condensatori di alimentazione sono quasi sempre di costruzione elettrolitica. I condensatori che vedi negli amplificatori di potenza sono classificati in termini di capacità in micro-farad, tensione e corrente.  Un farad  (1.000.000 di microfarad)  è un grande valore ; la regola di base è che questa capacità  perderà 1 volt dopo aver erogato 1 ampere per 1 secondo. In un amplificatore di potenza che assorbe una polarizzazione di 8 amp, come il nostro esempio di Classe A stereo da 200 watt, ciò significa un'ondulazione dell'alimentazione di circa 0,06 volt rms.

La maggior parte delle volte dovrebbero essere utilizzati  100.000 microfarad, che nel nostro esempio danno un'ondulazione di circa 0,6 volt. Questo è abbastanza buono, rappresentando circa l'1% della tensione di alimentazione totale. Amplificatori più piccoli possono cavarsela con meno, amplificatori grandi richiedono di più.

I grandi condensatori elettrolitici hanno una piccola quantità di induttanza, o "bobina", nella loro composizione, a causa dell'avvolgimento a spirale del film capacitivo. Per ridurre l'effetto di questa induttanza, i condensatori a film che hanno una bassa induttanza sono spesso posti in parallelo, in modo che alle alte frequenze la corrente scorra un po' più facilmente.

Un esame dei numeri fornirà qui alcune informazioni. È comune che l'induttanza di un grande condensatore elettrolitico faccia aumentare la sua impedenza a circa 10 KHz in modo che la sua impedenza sia una grande frazione di ohm a 100 KHz. Posizionare un condensatore al poliestere  in parallelo manterrà l'impedenza a circa 0,1 ohm al di sopra di questa frequenza.

È importante perché l'audio abb una potenza reale a queste frequenze? No. L'audio ha una potenza che diminuisce di circa 12 dB/ottava sopra i 5 Khz, e le cifre della velocità di risposta musicale reale sono una frazione di volt per microsecondo, il che significa che praticamente non è necessaria alcuna alimentazione a 100 KHz.

Tuttavia, l'impedenza ad alta frequenza può essere importante per la stabilità dell'amplificatore, in particolare con circuiti più complessi, poiché l'impedenza della sorgente dell'alimentatore inizia a figurare nel feedback a frequenze di circa un mega-Hertz.

Induttori

Per quanto spesso si cerchi di eliminare l'induttanza nei condensatori e nel cablaggio, gli induttori sotto forma di bobine possono essere utilizzati per migliorare le prestazioni degli alimentatori. Posizionare induttanza e condensatori sulla linea CA per formare filtri ridurrà il rumore ad alta frequenza sia in ingresso che in uscita. È possibile utilizzare grandi induttori in serie con i primari e i secondari del trasformatore per allungare la durata dell'impulso di carica ai condensatori di alimentazione, migliorando la regolazione e riducendo il rumore. Grandi induttori in combinazione con più condensatori di alimentazione possono formare filtri "pi" per ridurre il rumore sulle linee di alimentazione.

Gli induttori sono molto utili, ma costano denaro. Il loro utilizzo negli alimentatori per amplificatori di potenza indica che il produttore ha un impegno insolitamente forte per le prestazioni.

CABALAGGI

Gli audiofili amano i cavi. Forse il fascino sta nell'accessibilità alla comprensione. Forse no. In ogni caso, per cablare correttamente amplificatori di potenza sono meglio collegamenti con cavi spessi e corti , e fatto di puri metalli morbidi come il rame o l'argento. in ogni caso il cablaggio tra schede elettrronice e alimentatori presenta sempre qualche incoveniente , saldature in primis , che hanno dalla loro una resistenza piu o meno rilevante che potrebbe ridurre le prestazioni. trascurabile certo, ma presente.

Raddrizzatori

Sì, certo, i raddrizzatori sono importanti, dopo tutto, l'AC deve essere convertito in DC, ma non mi piacciono i tipi di ripristino rapido di cui alcuni audiofili sono entusiasti. Recupero veloce significa che resistono a molti ampere e volt in un decimo di pochi nanosecondi, cosa che non vediamo molto spesso sulla vecchia linea CA a 60 Hz. Sono elementi essenziali negli alimentatori a commutazione, ma per i normali alimentatori "lineari", meglio di gran lunga i diodi SLOW e li creiamo posizionando piccoli circuiti di condensatori attraverso i diodi, il che riduce notevolmente il rumore irradiato.

Tensione stabilizzata

La regolazione lineare attiva è un ottimo modo per rendere costante la tensione di alimentazione. Purtroppo di solito non è fatto correttamente. In passato, alcuni amplificatori che utilizzavano la regolazione attiva sono stati criticati per la mancanza di dinamica apparente, e questo ha dato alla tecnica una reputazione inferiore a quella che meritava.

Se eseguita correttamente, la regolazione lineare deve andare oltre i semplici requisiti dei valori nominali dell'amplificatore. Il regolatore dovrebbe essere capace di fornire circa 10 volte la corrente normalmente richiesta dal suo utilizzo nel circuito . Il regolatore deve essere preceduto e seguito da grandi capacità con valori paragonabili a quelli necessari per i circuiti non regolati. La dimensione del trasformatore deve comunque essere grande quanto quella utilizzata in un circuito non regolato.

Avvicinato in questo modo, la regolazione attiva lineare comincia a fare bene il suo lavoro. Ma questo ha un costo notevole se si vuole stabilizzare l'alimentazione di potenza di un'amplifcatore anche di soli 50W , figuriamocene uno da 200 W o più.

Un approccio molto meno costoso ma che  raggiunge alcuni degli obiettivi è di regolare solamente il front-end a bassa potenza dell'amplificatore, lasciando lo stadio di uscita con  un'alimentazione non regolata. Ciò può essere ottenuto con alimentazioni completamente separate, regolazione attiva o con un minimo di due resistori e due condensatori.

Un altro modo per regolare è utilizzare sorgenti di corrente costante, che alimentano il circuito con una corrente costante che non fluttua con la tensione di alimentazione. Una buona sorgente di corrente costante può migliorare la regolazione per i circuiti front-end a bassa potenza di un fattore 100 e, combinata con la regolazione della tensione di alimentazione, offre prestazioni davvero eccellenti a basso costo.

ALIMENTATORI A COMMUTAZIONE (SWITCHING)

I vantaggi degli alimentatori a commutazione ruotano attorno al peso ridotto, al basso costo dei materiali e alla loro capacità di regolare una tensione attivamente senza costi aggiuntivi. Il rumore invece  è un potenziale problema con lo switching, ma è risolvibile isolando fisicamente e filtrando l'alimentazione, in altre parole, spendendo un po di soldi.

l'argomento switching può divenire molto articolato, con i loro pro ed i loro contro per l'utilizzo in campo audio ad alta fedeltà . Molti sono i detrattori audiofili  che aberrano questa tecnologia  ma per quel che mi riguarda è possibile far suonare molto bene un'amplificatore anche con alimentazione a commutazioni a patto che si rispettino alcuni parametri . Anche in questo caso, gli alimentatori switching dovrebbero essere dimensionati  ben oltre i requisiti di corrente nominale richiesti dal circuito dell'amplificatore . Inoltre, in aiuto  possono venire i condensatori di alimentazione prima e dopo lo switcher che dovrebbero essere  molto consistenti. In genere non è così, poiché una delle motivazioni principali per utilizzare gli switching è risparmiare denaro.

GLI AMPLIFICATORI MONO

Sappiamo tutti cosa significa Mono. In pratica un'amplificatore ad un canale. Naturalmente, per un canale che non deve condividere le risorse di alimentazione significa un miglioramento, poiché in una  telaio di date dimensioni si può avere il doppio del trasformatore e di banco di condensatori. L'altro intento è isolare fisicamente ed elettricamente ogni canale dell'amplificatore di potenza da ogni altro, incontrandosi solo sulla linea AC, e talvolta nemmeno lì. In questo modo, qualunque cosa accada su un canale ha un'influenza minima sugli altri.

Il funzionamento mono è molto desiderabile nei sistemi di fascia alta, ma ovviamente è costoso. Un buon  compromesso è offerto dal funzionamento "dual-mono", in cui due canali condividono lo stesso chassis e lo stesso cavo di alimentazione, ma hanno trasformatori e condensatori di alimentazione separati.  Ciò consente di ottenere gran parte dell'isolamento desiderato ad un costo inferiore.

CONCLUSIONI

Allora, cosa abbiamo imparato qui? In generale ci vogliono un sacco di soldi per acquistare trasformatori  di grandi dimensioni per realizzare ottimi alimentatori per amplificatori di potenza.

Alcuni degli approcci qui commentati comportano solo miglioramenti marginali, ma sono misurabili. Non è necessario quando si contemplano questi aspetti della progettazione dell'alimentatore per entrare in un dibattito tra prestazioni oggettive e soggettive. C'è solo il problema di quanto sei disposto a investire in rendimenti decrescenti.

Come consumatore, vuoi il miglior suono che puoi ottenere. Puoi farlo attraverso l'ascolto critico. Come obiettivo secondario, a tutti noi piace ottenere quello che sembra essere di buon valore  e vogliamo sapere se il produttore ha effettivamente investito soldi veri nel prodotto che costa una piccola fortuna. Se puoi leggere le specifiche o guardare sotto il cofano, l'alimentatore, essendo una delle parti più costose dell'amplificatore, di solito è un buon indicatore. in genere dovrebbe essere la parte più grande e pesante dell'amplificatore.

E se non volessi affrontare i guai ma vuoi comunque che i tuoi soldi siano ben spesi? Ottieni almeno  8 Kg.  di amplificatore per ogni mille euro spesi.