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Discussioni sull'elaborazione in generale => Help Desk - Guide e Glossarii => Impianti e HiFi Car => : Panteras82 05 August 2007, 13:43

: Amplificatore
: Panteras82 05 August 2007, 13:43
Intro
                L’amplificatore è quel dispositivo elettronico che                  varia l’ampiezza d’onda, di un segnale, applicato                  al suo ingresso, al fine di aumentare il segnale medesimo. Parleremo                  di amplificatore ideale quel dispositivo che riproduce esattamente                  quello che ha ricevuto in entrata, però aumentato, purtroppo                  in realtà non esiste infatti un amplificatore capace di                  aumentare un segnale senza modificarlo almeno in minima parte.                  Il cuore di un amplificatore è il transistore.

(http://www.professionistidelsuono.net/immagini/ampli.jpg)


               Ogni amplificatore elettronico contiene uno o più elementi                attivi, collegati tra di loro in cascata mediante resistori, condensatori                e induttanze e alimentate da una sorgente a tensione continua. Ogni                elemento attivo costituisce uno stadio dell'amplificatore.
              Lo schema base di un amplificatore è illustrato nella figura                sottostante.
              T è il transistor, R1 e R2 sono le due resistenze, Vi e Vo                sono rispettivamente la tensione d'ingresso e la tensione d'uscita.

(http://www.professionistidelsuono.net/immagini/amplificatore_schema.gif)

In questo tipo di connessione, l'emettitore viene posto                a massa e il segnale d'ingresso viene applicato tra base ed emettitore                mentre il segnale d'uscita si ha tra collettore e massa. La corrente                di uscita è pari a quella d'entrata, moltiplicata per il                fattore di amplificazione di corrente B . Si hanno anche                connessioni con base a massa oppure con collettore a massa.

Classi di funzionamento
              A seconda del modo in cui lavora un transistore possiamo avere varie                classi di amplificatori. Tra le più importanti ci sono le                classi: A, B, AB, C e D.
              La classe A viene normalmente utilizzata per amplificare                un segnale con una bassissima distorsione, perché il transistore                viene fatto lavorare a riposo sulla metà della linea diagonale                della retta di carico. Forse l’unico svantaggio che si riscontra                in una classe A è l’elevata quantità di calore                da dissipare a causa del continuo assorbimento di corrente da parte                del transistore, anche in assenza di segnale. Per questo motivo                la classe A non permette di ottenere in uscita da uno stadio finale                delle potenze elevate, ma gli audiofili la preferiscono ugualmente                per la sua bassa distorsione.            
Per far lavorare un transistore in classe B occorre                polarizzare la sua base in modo che il suo punto di lavoro si trovi                sul limite inferiore della sua retta di carico. La classe B presenta                il vantaggio di fornire in uscita delle potenze elevate , anche                se con una notevole distorsione.
             Per riuscire ad ottenere sull’uscita di uno stadio finale                la elevata potenza di un classe B senza che risulti presente la                non gradita distorsione di incrocio, si usa la classe A-B.                Il principale vantaggio offerto dalla classeAB è quello di                riuscire a prelevare in uscita una elevata potenza facendo assorbire                ai collettori dei transistori una corrente irrisoria in assenza                di segnale. Dissipando a riposo una minima corrente , i transistori                riscaldano molto meno rispetto ad uno stadio finale in classe A,                quindi è possibile ridurre le dimensioni del dissipatore.                La classe AB viene normalmente utilizzata per realizzare degli stadi                finali di potenza Hi-Fi.
             
La classe C non viene mai utilizzata per amplificare                dei segnali di bassa frequenza perché, anche se si riescono                ad ottenere in uscita delle potenze elevate, il suo segnale ha una                notevole distorsione.
            Grazie all'introduzione di un circuito di amplificazione "switching"                di tipo digitale, l'amplificatore in classe D riesce                a produrre un'efficiente amplificazione del segnale con un basso                consumo ed una minima emissione di calore , senza soffrire degli                inconvenienti tradizionali di questa tecnologia ( risposta in frequenza                limitata, distorsione di crossover ed emissione di radio disturbi).
                Circuito di alimentazione Mosfet              
Il circuito alimentatore è fondamentale per le prestazioni                  di qualsiasi amplificatore. L’alimentazione di un’auto                  ha, di solito, un voltaggio compreso fra i 12 e i 14V. Ciò                  restringe la potenza massima erogabile ad un massimo teorico di                  circa 50 W, con un carico di 4 ohm. Per aumentare la potenza d’uscita,                  è necessario aumentare la tensione dell’auto usando                  un alimentatore di potenza. Per questo, la maggior parte degli                  amplificatori è dotato di un’alimentazione MOSFET                  regolata a PWM (modulazione ad ampiezza di impulso).Ciò                  significa che l’amplificatore può controllare la                  propria alimentazione e inviare così una dose di corrente                  supplementare agli altoparlanti per compensare eventuali cali                  di tensione causati da altri carichi elettrici all’interno                  dell’auto (per esempio, l’accensione dello sbrinatore).                  In questo modo, l’alimentazione regolata garantisce agli                  altoparlanti il massimo della potenza in condizioni operative                  reali.Il MOSFET eroga maggiore potenza generando meno calore,                  abbassando cosi la resistenza. E grazie ad una maggiore stabilità                  termica é possibile ottimizzare le prestazioni alle massime                  temperature di funzionamento. In conclusione, grazie all’alimentatore                  a MOSFET, gli amplificatori possono fornire una potenza mai vista                  prima! Il sistema di alimentazione intelligente ottimizza le prestazioni                  dell’amplificatore dal momento dell’accensione a quello                  del suo spegnimento. Quest’esclusivo circuito gestisce costantemente                  le prestazioni dell’amplificatore, prevenendo la comparsa                  di impulsi all’accensione ed allo spegnimento, regolando                  l’energia erogata dall’alimentatore PWM a MOSFET e                  assecondando pure l’erogazione di potenza imposta dalle                  note basse più poderose. I condensatori inseriti nel circuito                  di alimentazione garantiscono una riserva di energia per i momenti                  di massimo sforzo. Se non ci fossero, molti amplificatori entrerebbero                  prematuramente in distorsione. Negli amplificatori High level,                  non solo ciascun canale è dotato dei propri condensatori,                  ma questi sono ottimizzati in base al modello. Inoltre, tutti                  gli amplificatori High level utilizzano trasformatori toroidali                  a bobine parallele, i quali offrono, rispetto ai normali trasformatori                  toroidali, un miglior innalzamento di tensione ed una minor dispersione                  di flusso magnetico, il che riduce il tasso di rumore del sistema.                  
               
                Caratteristiche generali

               Sensibilità:Si definisce sensibilità                  d'ingresso di un amplificatore, quella tensione che verrà                  applicata ai suoi morsetti d'ingresso affinchè l'amplificatore                  effettua il suo lavoro di amplificazione in modo corretto.
               Impedenza d'ingresso: Definiremo impedenza d'ingresso,                  la resistenza elettrica, che presenta l'entrata del dispositivo,                  al segnale che verrà applicato al suo ingresso.
               Rapporto segnale/disturbo: Affinchè si                  possa ricavare questa caratteristica, dovrà essere misurato                  il segnale che si presenta all'uscita dell'ampli. ( senza nessun                  segnale in ingresso ) , ricavando dei piccoli livelli di tensione,                  che non è altro che "rumore". Questo parametro                  che viene dato ai costruttori può essere espresso sia in                  microvolt ( non oltrepassando un µV), o dal rapporto segnale                  rumore S/N ( dovrà essere almeno superiore ai 80dB).
               Risposta in frequenza:La risposta in frequenza                  è la diminuzione di -3dB, rispetto al valore di centro                  banda (riferimento 0dB), agli estremi della retta parrallela all'asse                  orizzontale sul quale sono riportate le frequenze
               Potenza Nominale: E' la potenza espressa in                  Watt rilevata su un canale con un determinato carico ( di solito                  4 Ohm) contenendo il livello di distorsione sotto ad una certa                  soglia ad una certa frequenza (di solito 1KHz). Quindi per indicare                  la potenza dell'amplificatore ricorreremmo ai Watt in "RMS",                  ed è la sola che dovrete dare importanza al momento dell'aquisto                  di un ampli.
               Watt RMS-Musicali-Picco/Picco
               La prima domanda che chi aquista un amplificatore rivolge al                  venditore riguarda la potenza di uscita,cioè i watt erogati.                  
                Non tutti sanno che la potenza può essere espressa in:                
               watt RMS(ROOT MEAN SQUARE)
                watt MUSICALI
                watt PICCO/PICCO
               Se allo stesso prezzo venissero proposti 3 diversi amplificatori                  con queste potenze:
                20 watt rms
                40 watt musicali
                160 watt picco/picco
               l'aquirente più sprovveduto sceglierebbe quello da 160                  watt picco/picco ritenendolo molto più potente degli altri                  due e non immaginando che in realtà tutti e tre erogano                  la stessa potenza.
                L'abitudine a indicare potenza in watt in maniera poco trasparente                  spesso abbaglia gli aquirenti meno esperti.
               Per convertire i watt rms nelle altre due potenze si devono eseguire                  queste operazioni:
                watt rms*2=watt musicali
                watt rms*8=watt picco/picco
               Un amplificatore da 20 watt rms può quindi essere indifferentemente                  dichiarato ,senza essere accusato di falso,da 160 watt picco/picco                  oppure da 40 watt musicali.


Come scegliere l'amplificatore per la nostra auto.
             
Quattro canali, tre canali, un canale, 2 ohm, 4 ohm, ma quale amplificatore serve per il nostro impianto car audio?
La risposta non è cosi immediata. Prima di tutto dobbiamo avere le idee ben chiare sull'impianto che si vuole realizzare ed il budget a nostra disposizione. Se cercate qualcosa di serio non acquistate gli amplificatori che si trovano sugli scaffali dei supermercati o componenti che vengono messi all'asta ad un prezzo molto attraente. E' inutile dire che se vi orientati su marchi affermati, come steg, audison, cerwin vega, macrom, jbl, impact, phoenix gold, zapco etc. avrete un risultato nettamente superiore a prodotti con marchi anonimi. Fatta questa premessa passiamo alla scelta.
Come ho anticipato prima, già dobbiamo avere un "progetto" su cosa montare nella nostra auto, faccio un esempio se ho un fronte anteriore formato da un kit a due vie più un subwoofer passivo nel bagagliaio, possiamo scegliere due soluzioni, prima di tutto evitate di usare l'amplificatore integrato della vostra sorgente perchè nella migliore delle ipotesi non erogherà potenze superiori ai 17-20 watt rms e non saranno mai come il segnale erogato da un amplificatore esterno per ovvi motivi circuitali. Tornando al nostro caso, o scegliamo un amplificatore a tre vie due per il fronte anteriore ed uno per il subwoofer (la più economica) o due amplificatori uno dedicato al fronte anteriore ed un altro dedicato al subwoofer.

(http://www.professionistidelsuono.net/immagini/amplificatore_scelta.jpg)

 Analizzando le due soluzioni, possiamo dire che la prima (1° soluzione) è molto più economica della seconda anche perchè utilizza un solo amplificatore, ma è meno "corretta" della seconda. Il subwoofer è un diffusore che ha le dimensione della bobina molto grandi, quindi c'è un assorbimento di corrente maggiore rispetto ad un altoprlante normale. Quindi, visto che nella maggior parte dei casi, gli amplificatori hanno un unico sistema di alimentazione sia per i canali anteriori che per il subwoofer di conseguenza ci sarà un maggiore carico del sistema di amplificazione facendone abbassare l'efficienza dell'intero sistema di amplificazione.
Ciò si può risolvere con la 2° soluzione proposta, cioè l'uso di un amplificatore dedicato solo per il subwoofer, scartando cosi ogni ipotesi di una "male" efficienza degli amplificatori.
Queste due soluzione sono le più frequenti in ambito car audio ed acusticamente più corrette.
Ovviamente le combinazioni non si fermano solo a queste due, possiamo avere l'esigenza di aggiungere un fronte posteriore o un altro subwoofer o adoperare un amplificatore per ogni altoparlante (woofer, midrange, tweeter). La cosa importante da fare è quella di effettuare un buon montaggio non trascurando ne il cavo di alimentazione ne quello del segnale. Adesso chiarite le idee sul tipo di impianto che vogliamo mettere su ci possiamo accingere ad acquistare il nostro benedetto amplificatore. La prima cosa che colpisce chiunque è il wattaggio che eroga, non voglio essere ripetitivo nel dire che l'unico parametro che esprime la "vera" potenza dell'amplificatore è il watt rms rilevato in certi parametri (thd, risposta in frequenza etc.).              
Adesso vi elenco le caratteristiche che dovete prendere in considerazione:
              -Risposta in frequenza: da 15 Hz a 35.000 Hz (un range più ampio sarà migliore es. da 7Hz a 80.000 Hz).
              -Rapporto Segnale Rumore (S/N): >90 db (una valore più alto sarà migliore).
              -Distorsione: <0,05% (4ohm) (un valore minore sarà migliore).
              -Potenza: Per questo parametro bisogna valutare la potenza che riesce a supportare il vostro altoparlante. Per esempio se il nostro altoparlante dichiara di erogare 40 watt rms allora un amplificatore da 30-35 watt rms già è sufficiente se invece dobbiamo pilotare un subwoofer da 100 watt rms allora acquistiamo minimo un amplificatore da 85-90 watt rms.


Montiamo il nostro amplificatore in auto.
 Dopo aver fatto un'accurata scelta dell'amplificatore che riesce a soddisfare le nostre esigenze, non ci resta che passare al montaggio ed alla taratura del nostro dispositivo. Cosa ci servirà per montarlo? Ecco la lista:
            -Una/due prolunghe RCA (a seconda del numero di canali da gestire).
            -Cavo di ottima fattura per l'alimentazione.
            -Un porta fusibile con l'apposito fusibile, per ogni amplificatore.
            -Eventuali faston e accessori del genere.
            -Un pò di pazienza.              
La prima cosa da fare è stabilire la posizione esatta dove collocare l'amplificatore, preferibilmente il vano che ospiterà tale dispositivo dovrà essere ben areato, visto che c'è una produzione di calore e facilmente raggiungubile, per eventuali regolazioni. La posizione sarà importante per regolarci sulla lunghezza del cavo da acquistare, sia quello per l'alimentazione che quello per il segnale (RCA). Adesso passiamo alla cablatura.

(http://www.professionistidelsuono.net/immagini/ampli_montaggio.gif)

ALIMENTAZIONE
I connettori per l'alimentazione ne sono tre:
-B+: Va collegato al morsetto positvo della batteria, è consigliabile usare anche un fusibile, quanto più vicino possibile alla batteria.
-REM: A volte c'è scritto anche remote, ma è la stessa cosa, serve ad accendere l'amplificatore in contemporanea con l'accensione della sorgente, va collegato all'uscita dell'autoradio (se non conoscete qual'è il cavo remote sul vostro stereo consultate il suo manuale).
-GND - : O massa, va collegato al vostro punto massa dell'impianto o direttamente sulla carrozzeria della vostra auto.
Alcuni consigli:
Non fate passare i cavi dell' alimentazione vicino a quelli del segnale, usate cavi di appropiata dimensione e di otiima fattura, occhio ai corto circuiti, prestate molta attenzione nel collegare i cavi d'alimentazione e degli altoparlanti.              
               ALTOPARLANTI OUT
             
Su tali morsetti viene fornito il segnale amplificato da inviare agli aloparlanti, in questo caso ci sono quattro coppie di morsetti, per collegare un totale di 4 diffusori, ogni coppia è contrassegnata dal morsetto negativo (-) e da una positivo (+) da collegare rispettivamente agli altoparlanti.
             SUBWOOFER OUT
E' l'uscita dedicata appunto al subwoofer, viene differenziata dalle altre perchè viene applicato un particolare filtro chiamato passa basso per la riproduzione delle sole frequenze basse. Tale uscita non è sempre presente o si trova insieme a quelle normali.


(http://www.professionistidelsuono.net/immagini/ampli_montaggio_2.jpg)

INDICATORI DI STATO
Power e protection, indicano rispettivamente l'accensione dell'amplificatore e l'attivazione del circuito di protezione dovuto ad eventuali corto circuiti o surriscaldamenti del dispositivo.
IN HIGH LEVEL
Alcuni amplificatori sono dotati di questo ingresso per collegare direttamente le uscite di un autoradio amplificato.
IN RCA
E' l'ingresso a basso livello, va collegato tramite una prolunga RCA direttamente alle uscite pre-amplificate dell'autoradio, in questo caso ci sono tre coppie di connettori RCA, due per il subwoofer, due per gli altoparlanti anteriori e due per gli altoparlanto posteriori.

Tariamo il nostro amplificatore
 Dopo dato una rapida controllatina ai vari collegamenti che abbiamo fatto, possiamo passare alla fase più attesa, quella dell'ascolto. Le possibili regolazioni che possiamo effettuare su un amplificatore sono: regolazione del guadagno (livello del volume), regolazione del taglio di frequenza del crossover, eventuale regolazione del guadagno delle frequenze basse.
: Amplificatore
: Panteras82 16 September 2007, 16:51
Aggiungo due link da dove potete scaricare due test per verificare la taratura del vostro impianto appena costruito: uno riguarda i woofer e l'altro i tweeter.

Test woofer:
http://www.megaupload.com/it/?d=6A8X48PH

Test tweeter:
http://www.megaupload.com/?d=6UU8W2FZ (http://www.megaupload.com/?d=6UU8W2FZ)
: Amplificatore
: iomemarco 16 May 2011, 14:24
x collegare 2 amplificatori alla stessa sorgente (come nella soluzione 2) come bisogna fare?