{"id":746,"date":"2020-10-18T19:02:32","date_gmt":"2020-10-18T17:02:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.brunopelle.it\/?p=746"},"modified":"2020-10-18T22:39:03","modified_gmt":"2020-10-18T20:39:03","slug":"misura-e-potenza-ideale-di-un-amplificatore-audio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.brunopelle.it\/?p=746","title":{"rendered":"Misura e potenza ideale di un amplificatore audio"},"content":{"rendered":"\n
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La potenza del suono naturale di un corso d’acqua<\/em>.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Tutte le volte che invitavo gli amici ad ascoltare un nuovo amplificatore, la prima domanda era: che potenza ha? In realt\u00e0 la potenza di un amplificatore \u00e8 un parametro da valutare con largo margine. La misura della potenza massima si rileva su carico resistivo alla frequenza di 1 kHz. Il problema \u00e8 che anche misurando la potenza massima su tutto lo spettro audio udibile (teorico da 20 a 20000 Hz) non sar\u00e0 quella che otterremo collegando un diffusore. Infatti il diffusore non \u00e8 un carico resistivo, tutt\u2019altro. Quando parliamo di diffusori per identificarne la resistenza parliamo di impedenza nominale. Ma anche l\u2019impedenza diventa orientativa perch\u00e9 non \u00e8 costante ma \u00e8 legata alle curve di impedenza degli altoparlanti per cui quella dichiarata non \u00e8 altro che la media delle varie impedenze. A complicare le cose, poi, c\u2019\u00e8 anche il filtro crossover composto da bobine in rame (carico induttivo), resistenze e condensatori (carico capacitivo). Ne viene fuori un carico complesso che varia al variare della frequenza. Un diffusore con impedenza nominale dichiarata di 8 ohm pu\u00f2 discostarsi anche di molto da detta impedenza proprio perch\u00e9 legato alla frequenza riprodotta e se teniamo conto che la riproduzione musicale riguarda contemporaneamente diverse frequenze \u00e8 facile intuire che, ad esempio, un finale con potenza nominale di 100 watt su 8 ohm ci dice poco sulla capacit\u00e0 di pilotare al meglio un diffusore audio. Quello che potrebbe darci maggiore indicazione \u00e8 la capacit\u00e0 di erogare corrente. Se amplifichiamo un\u2019onda sinusoidale con il nostro amplificatore da 100 watt su 8 ohm ai capi della resistenza con un voltometro misureremo 28,3 volt prima che vada in saturazione (clipping). Se colleghiamo un carico da 4 ohm dovremmo ottenere 200 watt e con un carico di 2 ohm 400 watt. Un finale cos\u00ec progettato sarebbe un finale ideale, certamente realizzabile ma decisamente costoso. Quando si acquista un amplificatore di potenza tra le caratteristiche dichiarate \u00e8 bene valutare la potenza nominale RMS su 8 e 4 ohm. E\u2019 evidente che in un amplificatore maggiore sar\u00e0 la capacit\u00e0 di erogare corrente, maggiore sar\u00e0 la capacit\u00e0 di pilotare carichi difficili. Se ne desume che nella progettazione di un amplificatore lo stadio di uscita \u00e8 l\u2019alimentazione determinano la vera potenza dell’amplificatore. Si potrebbe osservare che in un ambiente domestico potenze elevate non servono. Potrei essere d\u2019accordo se i diffusori si presentassero come un carico resistivo con impedenza costante. Essendo un carico complesso con impedenza variabile, per essere sicuri che qualsiasi picco di segnale o segnali contemporanei a diverse frequenze, resti molto al di sotto del limite erogabile, la potenza di un finale non dovrebbe essere scelta in base alla dimensione dell’ambiente e all’efficienza dei diffusori ma anche tenendo conto di ottenere la pressione sonora voluta con un terzo della potenza nominale. In questo modo si avr\u00e0 la certezza di un ascolto musicale privo di qualsiasi tipo di distorsione anche nei pieni orchestrali. E’ molto facile che amplificatori con poca potenza si trovino ad erogare picchi di segnale prossimi alla saturazione con conseguente aumento della distorsione e degrado della qualit\u00e0 sonora. Amplificatori con bassa potenza dovrebbero essere abbinati a diffusori con efficienza maggiore di 90 dB a meno di non posizionare l’impianto in ambienti ristretti dove pi\u00f9 facilmente si raggiunge la pressione sonora voluta senza dover alzare di molto il volume del segnale audio. In ambienti maggiori di 20 – 30 mq amplificatori capaci di erogare 200 watt o pi\u00f9 potrebbero essere la scelta ideale. Quasi tutti i diffusori hanno un’impedenza dichiarata tra 6 – 8 ohm per cui il mio consiglio \u00e8 di accoppiarli ad amplificatori di potenza capaci di pilotare carichi di 8 e 4 ohm. Per diffusori da 4 ohm l’amplificatore deve riuscire ad erogare potenza anche su carichi di 2 ohm.<\/p>\n\n\n\n

Tra le numerose le misure strumentali che si possono fare su un amplificatore, alcune gi\u00e0 trattate, quella della potenza rimane la misura che suscita maggiore interesse. Per misurarla serve un carico resistivo da almeno 200 watt, un generatore di segnale sinusoidale e un oscilloscopio.<\/p>\n\n\n\n

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Schema di un possibile carico resistivo di 8,2 ohm<\/em> da 200 watt<\/em>
realizzabile con 4 resistori da 50 watt<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Il carico pu\u00f2 essere costruito utilizzando resistenze corazzate montate su una base di alluminio che ne favorisce la dissipazione termica. Ovviamente la potenza pu\u00f2 essere misurata su qualsiasi frequenza ma quella di riferimento \u00e8 di 1 kHz. La procedura di per se \u00e8 molto semplice: Colleghiamo all’ingresso dell’amplificatore il cavetto del segnale in uscita dal generatore e all’uscita dell’amplificatore il carico resistivo. Ai capi del carico resistivo colleghiamo il puntale dell’oscilloscopio avendo cura di rispettare positivo e massa. A questo punto accendiamo l’amplificatore e attendiamo circa 20 minuti prima di procedere alla misura. Questo tempo serve affinch\u00e9 tutti circuiti dell’amplificatore raggiungano la corretta temperatura. Procediamo aumentando lentamente il segnale in ingresso dell’amplificatore agendo sul volume del generatore o, se \u00e8 presente, dello stesso amplificatore, fino a quando l’onda sinusoidale visualizzata dall’oscilloscopio non accenni a tosare nella cresta. A questo punto calcoliamo il valore picco picco dell’onda sinusoidale contando i quadretti in verticale del reticolo dello schermo dell’oscilloscopio e moltiplicandoli per i volt per singolo quadretto (Gli oscilloscopi digitali visualizzano in tempo reale il valore picco picco e anche il valore RMS.). Per visualizzare onde con valori superiori a 40 Vpp bisogna attenuare la sonda dell’oscilloscopio di 10 volte. Bene! una volta effettuata la misura per ottenere la potenza dell’amplificatore \u00e8 sufficiente risolvere la formula: <\/p>\n\n\n\n

1)Potenza Watt = V\u00b2 \/ R<\/strong> – dove V= Volt RMS e R= resistenza di carico in Ohm;<\/p>\n\n\n\n

oppure<\/p>\n\n\n\n

2)Potenza Watt = (Vp<\/strong> \/ 1,41)\u00b2 \/ R<\/strong> – dove Vp = volt di picco;<\/p>\n\n\n\n

3)Potenza Watt = (Vpp<\/strong> \/ 2,82)\u00b2 \/ R<\/strong> – dove Vpp = volt picco picco.<\/p>\n\n\n\n

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Esempio di collegamento di un carico resistivo da 8,2 ohm per la misura della potenza di un amplificatore<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Onda sinusoidale di 1 kHz. L’impostazione \u00e8 di 5 Volt per quadretto. Anche se l’oscilloscopio pu\u00f2 darmi in tempo reale le varie misure proviamo ad usarlo in modo tradizionale. Nell’immagine possiamo vedere che l’onda sinusoidale impegna circa 6,5 quadretti pari a 32,5 Vpp.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Tosatura evidente della cresta dell’onda sinusoidale. La sonda dell’oscilloscopio \u00e8 stata attenuata di un fattore di 10 e l’ingresso dell’oscilloscopio posizionato su 2 Volt per quadretto per cui calcolando l’attenuazione della sonda abbiamo 20 Volt per quadretto. Possiamo tranquillamente prendere come riferimento 4,5 quadretti pari a 90 Vpp<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Collegamento di un carico di 4,1 ohm. In pratica utilizzo due carichi da 8,2 ohm in parallelo.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Misura della potenza di uscita su carico di 4,1 ohm. In questo caso in parallelo al puntale dell’oscilloscopio ho collegato un multimetro che mi da il valore della tensione alternata in uscita. E’ evidente l’accenno alla tosatura della cresta dell’onda sinusoidale.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Nell’esempio sopra la misura della potenza di uscita di un mio amplificatore su carico di 8 e 4 ohm. Su carico di 8,2 ohm la tensione in uscita \u00e8 di 90 Volt picco picco che corrisponde a 31,91 Volt RMS (90 \/ 2,82 ). Risolvendo la formula PW=V\u00b2 \/ R<\/strong>, abbiamo: PW=31,91\u00b2<\/strong> \/ 8,2 = 124<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

Risolvendo su carico di 4,1 ohm abbiamo: PW=29\u00b2<\/strong> \/ 4,1 = 205<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Possiamo affermare che l’amplificatore ha una potenza di uscita efficace di 120 Watt RMS<\/strong> su 8 ohm e 200 Watt RMS<\/strong> su 4 ohm per canale. Questo amplificatore non avr\u00e0 difficolt\u00e0 a pilotare diffusori con impedenza di 6 – 8 ohm.<\/p>\n\n\n\n

Nota: ho utilizzato un multimetro digitale per la lettura dei volt RMS in uscita dell’amplificatore allo scopo di evidenziare la corrispondenza con la misura rilevata dall’oscilloscopio. L’oscilloscopio pu\u00f2 darmi direttamente sul display numerose misure ma il mio intento \u00e8 dimostrare che se non si dispone di un oscilloscopio si pu\u00f2 comunque misurare la potenza di uscita di un amplificatore. Ad esempio nell’immagine sopra continuando ad aumentare il segnale in ingresso l’aumento del segnale in uscita non avrebbe superato i 31 – 32 volt, per cui togliendo circa 3 volt, dal momento in cui all’aumento di segnale in ingresso non corrisponde un aumento di segnale in uscita, otteniamo approssimativamente la massima tensione in uscita prima della saturazione.<\/em><\/p>\n\n\n\n

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Calcolo potenza<\/a><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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