Altoparlante a banda larga

Questi altoparlanti hanno in genere un diametro compreso tra i 110 e i 160 mm e sono in grado di riprodurre tutta la gamma delle frequenze comprese tra i 40 Hz e i 16.000 Hz.

Riescono cioè a riprodurre quasi tutta la gamma acustica, con esclusione dei superbassi.

Se con questi altoparlanti volessimo realizzare una efficiente cassa acustica, dovremmo aggiungere un altoparlante Woofer in grado di riprodurre le sole frequenze comprese tra i 20 Hz e i 2.000 Hz.

2.3.3 Altoparlante midrange

Come i precedenti, anche questi altoparlanti hanno un diametro compreso tra i 110 e i 160 mm, ma sono in grado di riprodurre in modo molto lineare la sola gamma delle frequenze medie compresa tra i 500 Hz e i 3.000 Hz.

A questi altoparlanti, utilizzati per realizzare delle casse acustiche a 3 vie, si devono aggiungere un altoparlante Woofer per i bassi ed un Tweeter per gli acuti.

Il midrange deve risultare chiuso sulla parte posteriore da un piccolo involucro metallico per proteggere il suo cono dalla pressione dell’aria, che si forma all’interno della cassa acustica quando il cono del Woofer vibra.

2.3.4 Altoparlante woofer

Questi altoparlanti hanno in genere un diametro compreso tra i 110 e i 380 mm e sono in grado di riprodurre tutta la gamma delle frequenze comprese tra i 15 Hz e i 1.500 Hz, cioè le frequenze dei medi/bassi e superbassi.

2.3.5 Altoparlante tweeter

Questi altoparlanti hanno diametri molto ridotti, compresi tra i 4 e gli 8 cm, e sono costruiti appositamente per riprodurre tutte le frequenze comprese tra i 2.000 e i 30.000 Hz.

Le tecnologie per la fabbricazione degli altoparlanti Tweeter sono differenti, perciò possiamo trovare altoparlanti con coni di plastica o metallici, altri piezoelettrici, altri a tromba.

I tipi più comunemente usati sono quelli con cupola a compressione, perché sono in grado di espandere il suono in un angolo di 90°.

2.4 Il filtro cross-over

Gli altoparlanti Woofer – Midrange – Tweeter devono essere collegati sull’uscita dell’amplificatore tramite un filtro Cross-Over che provveda ad inviare ai 3 altoparlanti la sola gamma di frequenze che questi sono in grado di riprodurre, si consigliano i Cross-Over a 2 o a 3 vie.

La cassa acustica serve principalmente per eliminare le onde posteriori dall’altoparlante che, risultando in opposizione di fase con le onde emesse dalla parte anteriore, tendono ad attenuare il suono emesso.

Le onde posteriori che si diffondono e rimangono all’interno del mobile vanno assorbite ricoprendo le pareti interne con uno spessore di materiale assorbente.

Naturalmente il materiale assorbente va applicato solo sulla parete posteriore, sui due laterali e sulle pareti superiori ed inferiore, ma non sulla parete anteriore, sulla quale risultano fissati gli altoparlanti.

Capitolo 3

Distorsioni

Un parametro da tenere in considerazione in fase progettuale sono le distorsioni che si hanno sul segnale di uscita.

Si deve porre massima attenzione a non alterare, o più precisamente a non distorcere, il segnale utile, posto in ingresso, per preservarne intatto il contenuto informativo.

3.1 Distorsioni lineari

Per trovare dei criteri che rispondono a questa esigenza, si comincia a stabilire sotto quali condizioni il segnale in uscita, indicato con y(t), da un generico quadripolo rappresenta una replica fedele del segnale di ingresso, indicato con x(t).

La definizione di replica fedele è in generale dipendente dall’applicazione.

Spesso è utile dire che un generico quadripolo non introduce distorsioni quando l’uscita del sistema è data dalla relazione seguente:

) ( )

(t Kx t t₀

y = − 3.1

dove K è una costante reale e t0 è una traslazione nel tempo o ritardo, come mostrato in figura 3.1.

Passando alle trasformate di Fourier si ottiene

0 2 ) ( ) ( j ft e f KX f Y = − π 3.2

0 2 ) ( ) ( ) ( j ft Ke f X f Y f H = = − π _3.3

Le corrispondenti risposte in ampiezza A(f) e fase O(f) della 3.3 sono:

0 2 ) ( ) ( ft f K f A

π

θ

=− = 3.4 figura 3.1 Grafico di un sistema non distorcente

Quindi perché un sistema generico non distorca, questo deve avere una risposta in ampiezza costante ed una risposta in fase proporzionale alla frequenza.

Quanto detto è riportato in figura 3.1.

Da quanto detto e da quanto mostrato in figura 3.1, le componenti sinusoidali in cui un segnale arbitrario può essere scomposto, devono essere attenuate o amplificate tutte della stessa quantità e devono essere ritardate ciascuna della medesima quantità, cioè sfasate di un angolo proporzionale alla frequenza della componente stessa.

Qualsiasi sistema reale, comunque, ha dei limiti di banda intrinseci e non può assicurare una risposta in frequenza con le caratteristiche sopra esposte per tutti i valori frequenziali.

In considerazione di quest’ultima affermazione, sembrerebbe irrealizzabile la condizione di non distorsione.

figura 3.2 Grafico dell’ampiezza e fase nel dominio frequenziale in un sistema non distorcente

In realtà, il segnale di ingresso x(t) che non deve essere distorto è caratterizzato da avere una banda comunque limitata.

Le condizioni sopra esposte nella 3.4, per non distorcere il segnale, devono essere verificate solo per tutte le frequenze presenti all’interno della banda del segnale stesso.

Non si devono considerare, quindi, l’andamento delle risposte del sistema per frequenze in corrispondenza delle quali non esistono componenti nello spettro del segnale stesso.

Un esempio è riportato in figura 3.3, dove la trasformata X(f) e le risposte in ampiezza e fase del sistema sono tali che il segnale di uscita è una replica indistorta del segnale di ingresso x(t) anche se il sistema non ha le risposte di figura 3.2, cioè quelle per la non distorsione.

figura 3.3 Grafico dell’ampiezza e della fase nel dominio frequenziale

Se non si riesce a garantire le condizioni di non distorsione nemmeno all’interno della banda del segnale, questo subisce distorsioni lineari.

Se la risposta in ampiezza non è costante nella banda del segnale, si otterranno delle distorsioni di ampiezza, come mostrato in figura 3.4

figura 3.4 Grafico dell’ampiezza e della fase in un sistema distorcente in ampiezza

Invece, se la risposta in fase non è lineare all’interno della banda del segnale, si avranno delle distorsioni di fase, come riportate in figura 3.5

figura 3.5 Grafico dell’ampiezza e della fase in un sistema distorcente in fase

Per certi tipi di segnale, non è influente la distorsione di fase, come per i segnali telefonici di tipo vocale nei quali la distorsione di fase non influisce sulla qualità del segnale ricevuto.

Al contrario, la distorsione di fase non è accettabile per segnali di tipo numerico delle trasmissioni facsimile che passano attraverso gli stessi cavi telefonici.

I ricevitori di fax, per annullare le distorsioni di fase sopra citate, hanno degli appositi circuiti equalizzatori.

Nel documento Studio e progetto di amplificatori audio switching (pagine 50-55)