Calcoliamo il fattore di smorzamento di un amplificatore

[Stefano Di Bartolomeo]

Ricordate questi due grafici?

[Stefano Di Bartolomeo]

Rappresentano la risposta in frequenza su carico reale (Audiolab Delta 4) di due amplificatori: uno a valvole (Converso HA1) e una a transistor (EAM Lab HA-600), caratterizzati da fattori di smorzamento (DF) molto diversi.

Circa 10 per il valvolare e circa 100 per quello a semiconduttori.

Come si evince dai grafici la risposta in frequenza risente notevolmente del valore del DF.

Fatte queste premesse mi sembra interessante riportare un metodo per misurare tale valore sul proprio amplificatore.

ATTENZIONE - Misurare il fattore di smorzamento di un amplificatore è concettualmente facile ma praticamente impegnativo. Bisogna prestare attenzione al set up di misura altrimenti si rischia di incorrere in errori anche molto grossolani...

Cominciamo.
Il valore del fattore di smorzamento è direttamente proporzionale all’impedenza di uscita dell’amplificatore (Rout).
Quindi misurando l'impedenza di uscita è facile calcolare il DF.

...continua

[Marco Giussani]

Rappresentano la risposta in frequenza su carico reale (Audiolab Delta 4) di due amplificatori: uno a valvole (Converso HA1) e una a transistor (EAM Lab HA-600), caratterizzadi da fattori di smorzamento (DF) molto diversi.

Circa 10 per il valvolare e circa 100 per quello a semiconduttori.

Come si evince dai grafici la risposta in frequenza risente notevolmente del valore del DF.

Fatte queste premesse mi sembra interessante riportare un metodo per misurare tale valore sul proprio amplificatore.

ATTENZIONE - Misurare il fattore di smorzamento di un amplificatore è concettualmente facile ma praticamente impegnativo. Bisogna prestare attenzione al set up di misura altrimenti si rischia di incorrere in errori anche molto grossolani...

Cominciamo.
Il valore del fattore di smorzamento è direttamente proporzionale all’impedenza di uscita dell’amplificatore (Rout).
Quindi misurando l'impedenza di uscita è facile calcolare il DF.

...continua

continua? quando? come? dove? manco beautiful ci molla così? 
il fattore di smorzamento non è sempre dichiarato nelle specifiche tecniche di un amplificatore?
può variare col deterioramento dell'ampli? quali sono i motivi principali che possono spingerci a fare una misurazione del genere?
ciao ciao

[Stefano Di Bartolomeo]

Come prima cosa ricordo che per definizione il fattore di smorzamento è dato da:

DF = Impedenza di carico / Impedenza di uscita dell'amplificatore

Convenzionalmente si assume come impedenza di carico 8 ohm. Sostituendo otteniamo:

DF = 8 / Rout

Per calcolare il DF basta quindi calcolare la sola Rout.
Vediamo quindi come misurare la Rout. Per fare questo ci avvarremo di una misura indiretta.

Ripassiamo un po' di elettronica...
E cominciamo dall'equazione del partitore resistivo.

[Stefano Di Bartolomeo]

Come molti di voi ricorderanno (almeno lo spero) V2 = V1*R2/(R1+R2).
 
Ora ricaviamo R1.
Risparmiandovi i vari passaggi, otteniamo

R1 = R2*(V1-V2)/V2

Se adesso modifichiamo il precedente circuito con il seguente

[Stefano Di Bartolomeo]

Ove DUT è il nostro amplificatore sotto test, misurare la Rout (uguale a R1) diventa semplice (ma non banale).

Basterà, nell'ordine:
- inviare all'ingresso dell'amplificatore un segnale sinusoidale a 1kHz;
- regolare il livello di uscita per ottenere una tensione di 1 V a vuoto, ossia senza resistenza di carico;
- eseguire la stessa misura con il carico (R2) collegato;
- applicare le precedenti formule (R1 = R2*(V1-V2)/V2 e DF = 8 / Rout);
- ripetere, per sicurezza, con una tensione di uscita maggiore (per esempio 4 V);
- ripetere il tutto anche a 100 Hz e 10 kHz e il gioco è fatto!

Semplice vero?
Purtroppo in pratica vedremo che dovremo affrontare un problema non da poco: la precisione della misura.

[Stefano Di Bartolomeo]

Cominciamo ad attrezzarci...

Generatore di frequenze
Come generatore di frequenza possiamo utilizzare un normale PC con un player software (Foobar, JRiver) e opportuni file test con le frequenze che ci interessano (è abbastanza facile reperire in rete CD test o frequenze campione).
Ovviamente se uno possiede un generatore di funzioni è tutta un'altra cosa 

Multimetro digitale
Qui purtroppo non possiamo accontentarci dello strumentino cinese da 10 euro. Abbiamo infatti bisogno di uno strumento preciso con 4 cifre dopo la virgola.
Io tempo fa ho acquistato (direttamente dalla Cina) questo Uni-Trend UT-61E (http://uni-trend.com/UT61E.html) che, ha fronte di un prezzo contenuto, è adattissimo ai nostri scopi.
Ora si trova facilmente su Amazon.it a meno di 60 euro.

Resistenza di carico
Considerando che effettueremo le misure ad un massimo di 4 V (pari a 2 W su 8 ohm) andranno benissimo resistenze non induttive ad impasto.
E' consigliabile collegarne diverse in parallelo, per un valore totale di 8 ohm, al fine di aumentare la dissipazione per evitare variazioni di resistenza dovute al riscaldamento.
Direi che realizzare un carico con una dissipazione di circa 20 W possa andare bene.

Se invece vogliamo approfittare per costruire un carico fittizio di alta potenza, potremo impiegare resistenze corazzate da 20-50 W montate su un opportuno dissipatore in alluminio (meglio se coadiuvato da una ventola).

Cablaggio
Dotarsi di cavetti terminati con connettori a coccodrillo di buona fattura (reperibili presso un qualsiasi negozio di elettronica o in rete). Assicurarsi di effettuare un collegamento stabile tra multimetro e resistenza di carico.

Tabella Excel
Questa ci faciliterà i calcoli del DF senza sbattersi con calcolatrice e affini 
Tranquilli... ve la fornirò io 

[Stefano Di Bartolomeo]

Come promesso, ecco il foglio di calcolo del DF.

Sono presenti valori per evidenziare i risultati dei calcoli.
Ovviamente dovrete sostituire i valori presenti con quelli risultanti dalle vostre misure.

[Stefano Di Bartolomeo]

E ora cominciamo a misurare 

Accendete il vostro multimetro e lasciatelo scaldare per circa 10 minuti.

Prendete il carico fittizio precedentemente realizzato e misuratene con molta cura il valore di resistenza.
Supponiamo di leggere sul multimetro il seguente risultato: 8,0762 ohm.
Inserite questo valore nella cella C12 relativa ad R2 e automaticamente lo stesso valore sarà riportato anche nelle celle D12 ed E12.

Ora accendete l'amplificatore e aspettate circa 10-20 minuti che vada a regime termico. Quindi collegate il generatore di frequenze (strumento o PC) regolato sulla frequenza di 1 kHz all'ingresso sinistro e collegate il multimetro sulla stessa uscita dell'amplificatore (ovviamente senza nessun carico connesso).
Assicuratevi che il contatto tra i morsetti del volmetro e i connettori dell'amplificatore sia assolutamente stabile.

Regolate quindi il livello di uscita in modo tale da leggere una tensione il più possibile vicina a 1 V (per esempio va bene 0,9987 V come 1,0014 V) e riportate questo valore nella casella D13 del foglio di calcolo.

Ora collegate il carico facendo sempre attenzione che la connessione sia ben stabile.
Misurate la nuova tensione di uscita in queste condizioni (per esempio 0,9942 V) e riportate il valore nella cella D14.

Nella cella D18 avremo il valore del DF (57) a 1 kHz 

Ripetete quindi la stessa procedura a 100 Hz e 10 kHz.
Se volete una maggiore sicurezza del risultato, ripetete il tutto anche per un livello di uscita di 4 V e il gioco è fatto 

[Francesco Canora]

ottimo Stefano, scopro solo ora questo bel post !

[Stefano Di Bartolomeo]

Grazie.
Calcolo del DF e simulazione della risposta dell'amplificatore su carico reale fanno scoprire belle cose 

[Giovanni Ranieri]

Praticamente, mi sembra di notare che la risposta dell'ampli valvolare, sia quasi allineata all'andamento del modulo dell'impedenza del diffusore; si nota fra l'altro a 315 Hz l'azione della cella di compensazione dell'impedenza alla risonanza del mid ITT LPKM130/50 120T, o è una pura coincidenza.
Colgo l'occasione per chiedere gentilmente sia a Stefano che a Marco se possono postare rispettivamente, la misura del modulo dell'impedenza delle Audiolab Delta 4 e quello delle Delta 4R3improved del 2003, grazie.
Mi sembra di ricordare che Renato nella relazione riguardante le Delta 4R3I del 2003, avesse inserito il modulo d'impedenza misurato senza la cella di compensazione, che fu installata in seguito alle osservazioni di Stefano che ne sottolineo la presenza.
Cordialmente
Giovanni

[Guido Zito]

Parlando da profano...


Premettendo di possedere un amplificatore a transistor in classe AB, stereo, con un fattore di smorzamento pari a 200.


A patto di dare in ingresso lo stesso segnale per entrambi i canali, è possibile mettere in parallelo le uscite dell'amplificatore, allo scopo di raddoppiare il fattore smorzamento?


....ammesso che quello che accade sia veramente questo....


Sotto inteso che alla fine è una soluzione monofonica.

[Stefano Di Bartolomeo]

Direi proprio di no. Hai solo ottime possibbilità di rompere l'amplificatore 
Per aumentare il fattore di smorzamento generalmente si usano più transistor di uscita in parallelo.
Considera che un DF di 200 è già un ottimo valore, soprattutto se non cala ad alta frequenza.

[Giuseppe Palmiotti]

Buongiorno.


   Una volta scaricati non riesco ad aprire nessuno dei file allegati, risultano danneggiati.


Se è possibile ripristinarli.


Grazie