domenica 14 settembre 2008

Lossless crossover.


In foto, un crossover del quale giustamente il costruttore va orgoglioso. Debbo ammettere che è eseguito senza compromessi, una bellissima esecuzione di un circuito potenzialmente distruttivo della qualità del segnale.
In una catena audio le priorità sono, nella totalità dei casi, tutto ciò che è possibile vedere, ispezionare e valutare, da cui il concetto di "perceived value", valore percepito che determinerà l'interesse per il prodotto, l'innamoramento e l'acquisto.
Ma non sempre anzi quasi mai esiste una relazione fra qualità del suono e ciò che appare.
Il crossover all'interno dei diffusori, divide e trasferisce le informazioni ai singoli altoparlanti, e lo fa ricevendo il segnale sotto forma di elevata corrente dall'amplificatore, utilizzando induttori , condensatori e resistenze, la cosiddetta componentistica passiva.
A circa 100 watt su 4 ohm, la corrente raggiunge valori di circa 10 ampère e tutto il circuito crossover, incluso il circuito stampato su cui è installato, viene messo in difficoltà dall'attraversamento di correnti così elevate.
Mai l'audiofilo userebbe un cavo di 1 mm o meno per collegare l'ampli ai diffusori, e spesso, nell'ansia di un contatto perfetto, non bada a spese nell'acquisto dei migliori connettori-gioiello, ricorrendo a tali forze di serraggio dei cavi da arrivare al danneggiamento almeno estetico delle connessioni, tutto allo scopo di minimizzare la resistenza e la relativa caduta di tensione del prezioso segnale.

Analizziamo ora cosa avviene qualche centimetro più in avanti all'interno del diffusore:
Il segnale, proveniente dall'amplificatore, dopo aver attraversato i morsetti dei diffusori, viene collegato, nel 70% dei casi, direttamente al crossover posto dietro la vaschetta.
Il collegamento tra morsetti e circuito stampato avviene tramite spezzoni di cavo terminati con connettori fast-on, scelti dal costruttore allo scopo di rendere più veloce l'assemblaggio, (fast-on = inserzione veloce).
Questo tipo di connessione è di pessima qualità sia obiettiva che soggettiva.
Dal punto di vista tecnico la non perfetta stabilità della connessione provoca un'elevata resistenza di contatto con ripercussioni all'ascolto sul contrasto e sulla dinamica.
Il contatto via fast-on è soggetto ad elevate vibrazioni quando attraversato da elevate correnti e dulcis in fundo è soggetto ad ossidazione nel tempo vista la spesso scadente qualità del materiale di cui è composto non trattato (doratura) contro questo tipo di problema.
Il segnale, attraversa quindi, prima di entrare nel cross-over, un morsetto in lega sconosciuta con conducibilità non superiore al 25 %, un terminale di metallo differente dove viene inserito il fast-on, a sua volta ancora in metallo differente, il tutto in spregio alla regola che pretenderebbe una continuità "metallurgica", al fine di prevenire un degrado fisico della qualità del segnale trasferito.
Una volta all'interno del circuito stampato, il nostro segnale, prendendo come esempio un diffusore a due vie, troverà sul percorso induttanze (bobine), condensatori e resistenze.
Le induttanze, in particolare quella in serie al woofer, dovrebbero essere caratterizzate da bassissima resistenza, allo scopo di massimizzare il fattore di smorzamento dell'amplificatore, che vorrebbe non vedere resistenza tra i suoi morsetti di uscita e l'altoparlante.
La realtà ci presenta invece bobine caratterizzate da filo sottile e relativa elevata resistenza, valore tipico 0.5/ 1 ohm.
Un valore così elevato rende assolutamente inutile l'utilizzo di grosse sezioni nei cavi di collegamento ampli-diffusori che, anche se presentassero valori di resistenza nell'ordine di 0.1/0.2 ohm nel caso peggiore, rappresenterebbero una infima parte del valore complessivo visto dall'amplificatore.
Una bobina con resistenza 0.50 ohm e 10 metri di cavo da 0.75 mm, resistenza di circa 1 ohm, sommandosi in serie, presentano all'interfaccia ampli woofer 0.51 ohm; nel caso di eliminazione completa dei 10 metri di cavo o aumento sconsiderato della sezione per minimizzarne la resistenza, il valore finale resterebbe praticamente lo stesso!
Un' ulteriore degrado nelle induttanze è causato dal nucleo interno in ferrite.
L'induttanza ideale dovrebbe presentare bassa resistenza grazie all'elevata sezione del filo e non dovrebbe ricorrere al nucleo in ferrite, facilmente saturabile ad alte potenze.
Il vantaggio della riduzione della lunghezza del filo della bobina grazie all'incremento del valore che l'uso del nucleo produce, ed il conseguente risparmio in termini di costo, si pagano all'ascolto in termini di compressione dinamica e velatura del suono.
Un'eccellente bobina dovrebbe far uso di filo da 1/1,2 mm, la sua resistenza non dovrebbe superare 0.2 ohm, e dovrebbe essere avvolta in aria.
Le ultime e più sofisticate realizzazioni utilizzano filo multifilare isolato denominato Litz, come le Solen Heptalitz (in foto, sopra), o addirittura lamine di rame di notevole larghezza come le Goertz e le Mundorf.

I condensatori utilizzati nei crossover commerciali, rappresentano il collo di bottiglia fra l'uscita dell'ampli e le vie superiori del diffusore.
Negli anni settanta ed ottanta la problematica della componentistica passiva e della sua incidenza sul suono finale del diffusore non era presa in considerazione dalla stragrande maggioranza dei costruttori.
L'uso di condensatori elettrolitici, il peggio utilizzabile in un crossover sul percorso del segnale, rappresentava la normalità.
Oggi però, nonostante l'acquisita cultura dell'importanza della componentistica, si continuano ad utilizzare condensatori elettrolitici ed, al massimo, in qualche realizzazione più sofisticata, si nota l'uso condensatori in poliestere, il parente povero del propilene, comunque solo in serie al tweeter e per motivi di costo, solo per valori di capacità ridotta, tipicamente al di sotto di 6.8 mf.
L'uso di condensatori elettrolitici sul filtro del tweeter assieme a quello dei poliestere, fa capire come venga ritenuto eccessivo un costo industriale di uno o due euro al massimo in più nel caso si presentasse la necessità dell'uso di valori superiori a 6.8 microfarad!
Non sono infrequenti crossover dove sul tweeter il primo condensatore è in poliestere ed il secondo in serie, elettrolitico, soluzione che non ha alcuna giustificazione se non quella del costo.
Un ulteriore causa di degrado, compressione dinamica in particolare, è data dall'uso dei condensatori elettrolitici utilizzati in parallelo.
In questo caso una giustificazione teorica sul risparmio esiste, in quanto teoricamente il segnale non li attraverserebbe, avendo funzione di compensazione ed equalizzazione.
Chi ha avuto un approccio pratico al problema, ovvero prima provare poi teorizzare, si è accorto che la teoria è ben lontana da ciò che realmente è possibile percepire.
I condensatori in parallelo hanno la stessa importanza, al fine di preservare la qualità del segnale, di quelli in serie.
Praticamente la quasi totalità dei costruttori ignora il problema, solo ad altissimo livello è possibile verificare la stessa qualità per tutti i tipi di condensatori utilizzati nel crossover.
Personalmente ho sentito teorizzare l'inutilità di condensatori pregiati in parallelo da uno dei più reputati costruttori del mondo, mentre paradossalmente
ho acquisito l'importanza del loro uso, altrettanto da uno dei più reputati costruttori mondiali quest'ultimo però non altrettanto dotato di background tecnico, il che a volte può rivelarsi un vantaggio, costringendo a valutare soggettivamente ciò che invece da altri, con maggiore cultura tecnica, viene dato per scontato.
Idealmente tutti i condensatori, in serie ed in parallelo, dovrebbero utilizzare dielettrico in polipropilene.
Questi, contraddistinti dalla sigla "MKP",presentano il più basso valore di resistenza interna, il minore assorbimento di energia del dielettrico, e la più ampia banda passante.
A ridosso, l'uso dei condensatori in poliestere (MKT), rappresenterebbe già un compromesso accettabile,in quanto tutti i loro parametri sono molto vicini a quelli dei polipropilene, e ben distanti da quelli degli elettrolitici.

Le resistenze, il terzo tipo di componente utilizzato in un crossover, hanno minore incidenza sul risultato finale tranne quella/e di attenuazione poste in serie al tweeter.
Anche in questo caso la quasi totalità dei costruttori ha utilizzato ed utilizza comuni resistenze a filo, caratterizzate da elevata induttività e, soggettivamente, da una connotazione aspra imposta alla qualità delle alte frequenze.
Alcuni marchi, nelle più recenti produzioni, cominciano ad utilizzare resistenze non a filo ed antiinduttive, ma praticamente non esiste, a differenza dei condensatori, un'altrettanta attenzione e cultura riguardo l'importanza di questo tipo di componente.
Va notato che l'esagerato dimensionamento delle resistenze in serie al tweeter, orgogliosamente esibito da alcuni costruttori in funzione di un'obiettiva tenuta in potenza e del mantenimento del valore nominale quando attraversate da elevata corrente , produce, a causa della lunghezza del filo avvolto che la assimila di fatto ad un'induttore di maggior valore , un peggioramento della qualità soggettivamente percepita.

Dulcis in fundo, il componente che non si vede, responsabile di limitazioni dinamiche consistenti è lo stesso circuito stampato su cui è montato il crossover.
E' un'eresia teorica che un segnale che può raggiungere valori di diversi ampère, debba attraversare piste sottilissime, a volte molto lunghe con evidente perdita energetica.
Mai un audiofilo aggiungerebbe una saldatura per prolungare un cavo, ma in un crossover, le piste equivalgono ad un cavo tagliuzzato in una decina di parti che poi vengono congiunte tra loro tramite un velo di rame su supporto plastico!
Idealmente tutti i componenti di un crossover dovrebbero essere collegati direttamente fra loro, poggiati su un supporto inerte, incollati, smorzati per ridurre la microfonicità, e collocati al di fuori del diffusore per evitare il campo magnetico e le vibrazioni.
E per concludere in bellezza, i cavi provenienti dal crossover, spesso di infima qualità, sono terminati con ulteriori fast-on per il collegamento ai terminali degli altoparlanti.
Praticamente oggi, nessun costruttore industriale, escluso rarissime eccezioni, effettua collegamenti all'interno tramite saldature, assolutamente necessarie per chi aspiri a prestazioni al di sopra della media.
L'occhio che non vede, l'ignoranza tecnica e la fiducia incondizionata nell'operato dei costruttori, determinano il ricorso ad attenzioni maniacali in altri punti della catena di ben minore importanza ai fini del risultato.
Un intervento mirato, nel punto più debole della catena, ad un costo infinitamente più basso, sicuramente apporterebbe benefici ben più consistenti in funzione della qualità dell'ascolto, di quanto sia possibile ottenere tramite interventi su componenti ed accessori a monte del diffusore.

2 commenti:

al9000 ha detto...

Argomento interessantissimo, cosa comporterebbe avere il crossover direttamente dietro l'ampli?

Dario Salamone ha detto...

Sicuramente il tema della "modifica" in ogni campo, incuriosisce non poco. Ho trovato sul Web dei tipi che sono partiti all'origine, dal lettore CD all'ampli, componenti che modificano, a detta di molti, in modo quasi "magico". Questi signori non abitano molto lontano da noi, vivono a Castelvetrano e si chiamano "Aurion" e con il loro marchio modificano la maggior parte dei CD in circolazione. Ti posto il link http://www.aurionaudio.it/index.htm.
Se lo trovi interessante pubblicalo. A presto Dario