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  • Martedì 16 Giugno 2009 14:24
  • Ultimo aggiornamento Domenica 28 Giugno 2009 09:32
  • Scritto da David Guanciarossa

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Rendimento degli altoparlanti

 

Alcuni audiofili prediligono i sistemi di altoparlanti a bassa efficienza affermando le loro «superiori doti di linearità». Altri difendono i sistemi ad alto rendimento asserendo che questi hanno un «contenuto minore di distorsione».

Cerchiamo di chiarire che questo dilemma, fonte di tante accese dispute fra gli appassionati di alta fedeltà, non ha ragione di esistere.

Spieghiamo innanzitutto il significato pratico del rendimento o efficienza di un altoparlante.

Molti sanno che per efficienza si intende il rapporto tra la potenza fornita ad un altoparlante e quella emessa. Ma quali sono i fattori che influenzano il rendimento elettroacustico e quali in realtà per i sistemi di diffusione sonora attuali le percentuali di efficienza e di relativi rapporti di potenza necessari per l'amplificatore?

Gli elementi che determinano il rendimento degli altoparlanti sono principalmente quattro:

Forza del campo magnetico.
Occorre notare che questa non dipende solo dalle dimensioni e dal peso del magnete, ma anche dai materiali e della struttura.

Lunghezza della bobina mobile.
Se la lunghezza della bobina e pari a quella del traferro magnetico si ha il massimo rendimento, ma nelle escursioni ampie del cono parte della bobina esce fuori dal campo magnetico con conseguente minor controllo delle oscillazioni e aumento della distorsione. Se la bobina invece è più lunga del traferro, gli estremi di essa rimangono fuori dal campo magnetico, con conseguente minor rendimento nella trasformazione energia eettrica/meccanica ma durante le escursioni pù ample una parte della bobina è sempre immersa nel campo e controlla bene i movimenti del cono evitando l'aumento di distorsione (vedi figura).


schema altoparlante

Massa del sistema mobile e sospensioni del cono.
E' chiaro che maggiore è il peso delle parti in movimento (cono, bobina mobile, etc.), più è rigida la sospensione e maggiore è la potenza necessaria per il movimento, ossia minore e il rendimento. D'altra parte sempre per ragioni di distorsione il cono deve essere sufficientemente rigido e pesante e la sospensione efficace per non avere delle escursioni eccessive.

Accoppiamento tra altoparlante e aria circostante.
Mentre i tre fattori precedenti riguardano il meccanismo proprio dell'altoparlante, in questo interessa fondamentalmente il tipo di cassa nella quale è installato. In effetti, la ragione per cui l'efficienza degli altoparlanti è molto bassa per tutti i modelli deriva dai primi tre elementi elencati. Infatti un valore medio di rendimento di un altoparlante in cassa semplice è intorno al 5%. Per effetto del tipo di diffusore può salire al 10% con un sistema ad «alta efficienza» (con sistemi a tromba di grandi dimensioni si può eccezionalmente arrivare al 30%)) o scendere all'1% per un sistema a «bassa efficienza». Ma ciò vuol dire che nel migliore dei casi noi dobbiamo rinunciare al 90% della potenza elettrica dell'amplificatore durante la conversione in potenza sonora, nel peggiore al 99 % . Fondamentalmente perciò il bassissimo rendimento (dal 90 al 99% di energia sprecata) degli altoparlanti si deve alla costituzione effettiva dell'altoparlante e non al tipo di cassa acustica.

Il quarto fattore indicato che non è però meno importante, dipende in linea di principio dal fatto che un semplice altoparlante montato in una cassa chiusa qualunque è sempre meno efficiente nella gamma più bassa rispetto a quella media riprodotta. La ragione è semplice: alle basse frequenze (lunghezze d'onda maggiori) il cono non è abbastanza grande da muovere tutta la massa d'aria richiesta. Per questo motivo nei recenti woofer (altoparlanti per i bassi) si tende ad ottenere una notevole capacita d'escursione del cono per aumentare la massa d'aria in movimento a parità di diametro.
 
Per far si che i livelli sonori della gamma più bassa e della gamma media si equilibrino vi sono chiaramente due modi: o aumentare in qualche modo la quantità dei bassi o diminuire la quantita dei medi e degli alti.

Un sistema ad alta efficienza alza il rendimento dei bassi sfruttando qualche metodo di emissione acustica addizionale per muovere una massa d'aria puù grande. In pratica vi sono tre sistemi: uso di più altoparlanti per i bassi; adozione di una tromba esponenziale davanti all'altoparlante; montaggio in una cassa «reflex» accordata che sfrutta il suono emesso posteriorrnente dall'altoparlante riportandolo in fase con quello emesso direttamente.

Un sistema a bassa efficienza accetta la deficienza dell'altoparlante nella gamma bassa e riduce appropriatamente il rendimento del resto della gamma riprodotta. Trasformando le percentuali date in termini di potenza elettrica dell'amplificatore si osserva che per ottenere 1 Watt di potenza acustica (livello sonoro alto per un locale medio) con un sistema ad alta efficienza (10%) occorrono 10 Watt di potenza effettiva dell'amplificatore, mentre con un sistema a bassa efficienza (1%) occorrono 100 Watt!

Sembra evidente che il rendimento del sistema elettroacustico sia il dato più importante nella scelta dell'amplificatore. Infatti con altoparlanti a bassa efficienza occorrono amplificatori potenti, mentre con sistemi ad alta efficienza sono sufficienti pochi Watt per riprodurre a puri livello sonoro. Osserviamo però che la potenza di un amplificatore non l'unica caratteristica importante, infatti conta molto di più la qualita e il timbro nella riproduzione musicale. Anche con un ottimo sistema ad alto rendimento occorre utilizzare un amplificatore di gran qualità e poichè gli amplificatori con ottime caratteristiche di riproduzione sono anche molto potenti il problema della scelta dell'amplificatore non è molto differente per i due sistemi.

Quindi non c'e nessuna particolare caratteristica di qualità sonora necessariamente associata all'efficienza di ciascun sistema. In altre parole la qualità di un diffusore non è legata alla sua efficienza; si può trovare la eassa acustica che incontra il gusto personale in ciascuno dei due gruppi.
 
Qualcuno può osservare che se ciò fosse vero non si spiegherebbe perchè vengono acquistati altoparlanti a bassa efficienza. La spiegazione sta semplicemente nel fatto che un buon riproduttore a basso rendimento può essere costruito fisicamente di dimensioni molto minori di quelle del modello equivalente ad alta efficienza.


G. B.



SUONO HIFI STEREO anno 1 - numero 6 dicembre 1971


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