Capire le Specifiche: Risposta in Frequenza Amplificatori Audio Auto
Come prossimo argomento nella nostra serie che spiega le specifiche degli amplificatori, guarderemo le informazioni di risposta in frequenza che i produttori forniscono e spiegheremo come interpretare questa informazione. Nella più semplice delle affermazioni, la specifica di risposta in frequenza vi dirà sui limiti di bassa e alta frequenza dell'amplificatore basati sul suo design. Come con tutte le specifiche che abbiamo guardato, l'informazione fornita è rivelatrice quanto l'informazione che potrebbe mancare dalla pagina delle specifiche. Tuffiamoci e diamo un'occhiata.
Capire le Specifiche di Risposta in Frequenza dell'Amplificatore
Prendiamo un buon amplificatore con una specifica di 4 Hz a 50 kHz. In questo particolare esempio, non c'è tolleranza fornita, quindi non sappiamo se quei limiti di bassa e alta frequenza rappresentano una tolleranza di 1dB o 3dB. Accendiamo l'amplificatore e vediamo cosa possiamo scoprire.
Connesso alla nostra interfaccia digitale e banco di resistenze di carico, l'amplificatore mostra una risposta in frequenza a -1 dB di 8,21 Hz sull'estremo basso e 48,7 kHz sull'alto. Permettendo una tolleranza di 3 dB, la misurazione è 4,36 Hz sul basso e sopra il limite di misurazione di 96 kHz del mio equipaggiamento sull'alto.
In breve, questa informazione ci dice che questo amplificatore non influenzerà drammaticamente la risposta del tuo sistema audio da nessuna parte nello spettro udibile, e ben oltre.
Gli Altoparlanti Non Sono Resistenze
Diversi fattori governano la risposta in frequenza di un amplificatore. Fuori da una discussione del design del circuito e componenti usati per l'amplificatore, ciò che la maggior parte delle persone realizza è che il sistema altoparlante che connetti al tuo amplificatore può influenzare le sue prestazioni. In laboratorio, usiamo carichi resistivi. Nel mondo reale, gli altoparlanti aggiungono un livello di reattanza induttiva che oppone il flusso di corrente AC e influenza la risposta in frequenza. Quando aggiungi una rete di crossover passiva, il carico ora include reattanza capacitiva. Alla fine, anche in una semplice rete di crossover passiva a due vie, il carico che l'amplificatore vede varia molto a seconda della frequenza.
Ho contattato John Atkinson, editore di Stereophile magazine, e ho chiesto il permesso di ricreare la sua rete di simulazione di carico reattivo. Il suo uso di un carico reattivo per il test di risposta dell'amplificatore fu il risultato di un paper dell'Audio Engineering Society di Eric Benjamin intitolato "Audio Power Amplifiers for Loudspeaker Loads". Atkinson consultò Ken Kantor di NHT e International Jensen sulla rete passiva, e il risultato fu una versione della rete che vedete qui sotto.
Risposta dell'Amplificatore in Carichi Reattivi
Il passo successivo fu ripetere la misurazione della risposta in frequenza del nostro amplificatore di riferimento usando un carico da 4 ohm, un carico da 2 ohm e il nostro carico reattivo per dimostrare quanto effetto c'è sulla risposta.
Come potete vedere, c'è un piccolo cambiamento nella risposta in alta frequenza da questo amplificatore a seconda dell'impedenza del carico. L'amplificatore include alcuni choke di filtro sulle uscite come parte del suo design di alimentazione a tensione variabile. La differenza tra la traccia 4-ohm e quella reattiva è 0,85 dB a 20 kHz.
Cosa Succede con Amplificatori Economici?
Il nostro amplificatore di riferimento è proprio questo – un amplificatore di alta qualità che suona incredibile. Quindi, cosa succede quando esegui questi stessi test su un amplificatore economico? Guardiamo e vediamo!
Il nostro amplificatore economico fa un lavoro discreto con i carichi resistivi, rollando via di 1dB intorno a 16kHz sull'alto e sotto 10 Hz sul basso. La traccia rossa mostra che c'è qualche enfasi tra 2 e 3 kHz causata dalle caratteristiche induttive della rete di filtro passiva. Quell'enfasi sarebbe udibile? Dipenderebbe dal tuo livello di ossessione. Puoi sentire la differenza di pochi decimi di dB quando regoli un EQ.
E i Nostri Amici Amplificatori Classe D?
Come abbiamo menzionato, i piccoli filtri sull'uscita del nostro buon amplificatore risultarono in un cambiamento misurabile nella risposta in frequenza tra i carichi variabili. Cosa succede quando misuriamo un amplificatore Classe D che usa grandi filtri sulle uscite?
Qui possiamo vedere che c'è un bump di mezzo dB intorno a 3 kHz e più di 2 dB di output aggiuntivo a 20 kHz rispetto al livello di riferimento a 1 kHz. Rispetto a un carico puramente resistivo, il bump a 20 kHz è 3,5 dB più di un carico resistivo da 4 ohm e circa 7 dB più forte di 2 ohm. Se vi siete mai chiesti perché gli amplificatori Classe D suonano diversi da un Classe AB di alta qualità, questa è una delle ragioni.
Lavorare con le Specifiche di Risposta in Frequenza
Per la maggior parte delle applicazioni, potete ignorare le misurazioni di risposta in frequenza degli amplificatori che scegliete. La maggior parte sarà adeguatamente piatta da 20 Hz a 20 kHz. Se pianificate di pilotare un carico a bassa impedenza (driver a bassa impedenza o molti driver cablati in parallelo), l'impedenza aggiunta ridurrà drammaticamente le prestazioni in alta frequenza di un amplificatore Classe D.
Se state pianificando di costruire un sistema audio che è veramente pronto per l'audio ad alta risoluzione, e capace di riprodurre segnali audio oltre 20 kHz, avrete bisogno di fare qualche compito. Le probabilità sono che vorrete un amplificatore Classe AB per i tweeter, perlomeno.
Infine, progettare un sistema audio che usa filtraggio attivo aiuterà a ridurre le variazioni di impedenza causate dai crossover passivi.
Se avete bisogno di aiuto per scegliere un amplificatore per il vostro sistema audio auto, passate nel vostro rivenditore specializzato locale in elettronica mobile e parlate con uno dei loro specialisti di prodotto.
Date un'occhiata anche agli altri articoli della nostra serie su Capire le Specifiche.