Come scegliere amplificatore e cavi di potenza per i diffusori acustici Opera e Unison

 

di Mario Bon

16 gennaio 2012

(rivisto il 30 settembre 2013)

Paragrafi di questo capitolo:

Scegliere l’amplificatore

Scegliere il cavo

Cavi Litz

Banane, forcelle e terminazioni varie

Cavi e fattore di smorzamento

Altre cose…

 

Scegliere l’amplificatore

 

La scelta dell’amplificatore è piuttosto semplice perche i diffusori Opera e Unison rispettano la norma DIN 45500 per l’impedenza elettrica. Questo significa che la minima impedenza dei diffusori Opera e Unison non scende sotto 3.2 Ohm in modulo (e anche l’andamento dell’impedenza con la frequenza viene mantenuta il più regolare possibile per contenere le rotazioni di fase).

Ne segue che i diffusori Opera e Unison non rappresentano un carico difficile per qualsiasi amplificatore in grado di pilotare diffusori da 4 Ohm nominali.

Quello che si richiede all’amplificatore sono sostanzialmente due cose:

 

-         un fattore di smorzamento (ampli+cavo) a partire da 20 in su (su 8 ohm)

-         adeguata potenza in funzione della sensibilità del diffusore e dell’ambiente da sonorizzare.

 

Si possono utilizzare amplificatori allo stato solido, a valvole o ibridi. Si possono usare anche amplificatori in classe D purchè la risposta in frequenza non risulti troppo dipendente dal carico.

 

Scegliere il cavo

 

In linea di principio tutti i cavi dovrebbero essere schermati (anche quelli dei diffusori acustici) e tutti i cavi di segnale dovrebbero essere bilanciati..

La qualità di un cavo è determinata:

 

dalla velocità di propagazione del segnale

deve essere la più alta possibile (maggiore di 0.65c) ed è a sua volta determinata dalla qualità del dielettrico e dalla geometria e cordatura.

dalle perdite

Sostanzialmente dalla componente resistiva (anche nei cavi di segnale)

dalla purezza del conduttore

Argento puro

Rame OFC (argentato o stagnato)

Alluminio puro

dalla schermatura

Singola, doppia, tripla o quadrupla deve comunque essere del 100% (normalmente è del 95% o 97%)

dal dielettrico

Polipropilene (PP), polietilene (PE), teflon, kevral.

I cavi con dielettrico in PVC e PVDF non devono essere utilizzati.

 

Affinché la velocità di propagazione sia elevata la  capacità e l’ induttanza del cavo devono essere entrambe molto basse. Ne segue che un cavo con alta velocità di propagazione presenta bassa capacità e bassa induttanza e quindi è preferibile. Alcuni cavi consentono velocità di propagazione prossime al 92% della velocità della luce.  I cavi a bassa impedenza sono “lenti” e prevalentemente capacitivi.

I cavi caratterizzati da un verso privilegiato di percorrenza o che richiedono un periodo di “rodaggio” non sono adatti per collegare dispositivi Unison e Opera. 

 

La sezione dei cavi viene spesso specificata con riferimento allo standard americano AWG. La sezione si deve riferire al singolo conduttore: un cavo AWG 10 è costituito da due fili AWG 10 (ogni filo ha un diametro di circa 2.5 mm). Secondo la convenzione AWG:

 

i numeri più piccoli corrispondono alle sezioni maggiori

un AWG 6 è "migliore" di un AWG 10

Nel passare da un numero AWG al successivo (o precedente) la sezione diminuisce (o aumenta) del 26% circa

Diminuendo di 3 numeri (per esempio da AWG 13 a 10) la sezione raddoppia e la resistenza si dimezza

 

Un cavo di potenza per diffusori acustici è costituito da due conduttori (per convenzione uno rosso di andata e uno nero di ritorno) quindi la resistenza del cavo va calcolata su una lunghezza doppia: 2.5 metri di cavo sono in realtà cinque metri di conduttore (2.5 in andata e 2.5 in ritorno). In Italia viene specifico il numero ed il diametro dei conduttori: per esempio 2x2.5 significa due conduttori da 2.5 mm di diametro (avvero AWG 10). A scanso di equivoci e sempre opportuno chiarire se le dimensioni dei cavi che acquistiamo riguardano il diametro o la sezione.

Un altro suggerimento: se un cavo costa decine di euro al metro è già abbastanza costoso e quindi si deve pretendere di conoscere, oltre a sezione e lunghezza, anche la capacità e l’induttanza per metro, la purezza del rame (se argentato, stagnato, ecc),  la velocità di propagazione, i materiali utilizzati per isolante e dielettrico, la percentuale di schermatura, e qualsiasi altro dato. Non è tollerabile spendere 1000 euro per poi scoprire di aver acquistato un banale doppino AWG 14 in rame elettrolitico con guaina in PVC (che vale forse 1 euro al metro) che magari ha solo una bella colorata e trasparente…..

 

 

 

 

 

La tabella qui a lato riporta sezione e resistività dei cavi secondo la classificazione americana AWG con corrispondente diametro e sezione in unità metriche.



Un cavo di grossa sezione (a parità degli altri parametri) è sempre preferibile rispetto ad un cavo più sottile anche se più costoso. Evitare i cavi rivestiti in PVC e PVDF: nel tempo rilasciano Cloro che produce CuCl con i cavi in rame e AgCl con i cavi in argento. 

 

Cavi Litz

 

I cavi Litz sono formati da un fasci di numerosi fili sottilissimi e isolati tra loro.

I cavi realizzati Litz  vengono impiegati per le frequenza superiori a 10 MHz (frequenza 500 volte oltre i 20000 Hz chelimitano la banda audio). Hanno due caratteristiche:

 

-         sono molto flessibili (che è apparentemente un bene)

-         presentano induttanza molto bassa (che è apparentemente un bene).

 

In realtà una bassa induttanza è sempre associata ad una elevata capacità che potrebbe disturbare l’amplificatore. Il fatto di essere formati da molti fili sottili isolati tra loro aumenta la possibilità di vibrazione meccanica (distorsione).  I cavi Litz sono in genere costosi e difficili da terminare (difficili da saldare). Per concludere i cavi Litz non sono consigliabili per Alta Fedeltà.

 

Banane, forcelle e terminazioni varie

I cavi possono essere terminati con banane o forcelle di varia foggia e dimensioni. La miglior teminazione è il cavo spellato (senza banane e senza forcelle). Le banane sono molto comode quando si deve collegare e scollegare i diffusori frequentemente. Per proteggere la parte di cavo esposta all’aria dall’ossidazione si può procedere ad una stagnatura.

 

Cavi e fattore di smorzamento

 

Il fattore di smorzamento dipende dalla impedenza di uscita dell’amplificatore.

 

Tipo di amplificatore

 

Impedenza interna dell’amplificatore

Fattore di smorzamento su 8 ohm

Amplificatori a valvole senza trasformatore OTL

 

Da 0.7 a 8 ohm

Minore di 12

Amplificatori con trasformatore di uscita

Non retroazionati

Da 1 a 4 ohm

Minore di 8

retroazionati

Da 0.2 a 1 ohm

Minore di 40

Amplificatori stato solido

Retroazionati e non

< 0.2 ohm

Maggiore di 40

 

In linea di principio la resistenza del cavo dovrebbe essere trascurabile rispetta alla impedenza  interna dell’amplificatore. Quando il fattore di smorzamento dell’amplificatore è nell’ordine di 100 o più, la resistenza del cavo risulta automaticamente molto minore anche della impedenza del diffusore. In questo caso basta scegliere un cavo con resistenza molto minore rispetto al minimo di impedenza dei diffusori.

 

Per lunghezze di 2.5 metri e diffusori con minimi di impedenza maggiori di 3 ohm, un cavo AWG 10 (due conduttori da 2.5 millimetri di diametro) è sufficiente (R=0.017 ohm).

Comunque i valori massimi da non superare per la resistività dei cavi sono:

 

Per variazioni della risposta minori di 0.4 dB

120 milli ohm per diffusori da 8 ohm nominali

60 milli ohm per diffusori da 4 ohm nominali

30 milli ohm per diffusori con minimo di impedenza da 2.5 ohm

 

Per variazioni della risposta minori di 0.1 dB

70 milli ohm per diffusori da 8 ohm nominali

35 milli ohm per diffusori da 4 ohm nominali

27 milli ohm per diffusori con minimo di impedenza da 2.5 ohm

 

Si noti che 8 ohm nominali corrispondono ad un minimo di impedenza di 6.4 ohm che diventano 3.2  per diffusori a 4 ohm nominali. La soglia di percezione per una variazione nella risposta in frequenza viene indicata, da alcuni autori,  in 0.5 dB mentre altri indicano 0.1 dB (dipende dalla larghezza di banda interessata dalla variazione). Prudenzialmente è opportuno calcolare il cavo per un carico minimo di 2.5 ohm. I diffusori Opera e Unison non scendono comunque sotto 3.2 ohm.

 

Esempio di calcolo:

 

serve un cavo lungo 2.5 metri per un diffusore con minimo i 2.5 Ohm:

 

calcoliamo la resistività del cavo per ottenere 30 milli Ohm su 5 metri

30/ (2.5 x 2) = 30/5 = 6 milli Ohm x metro

la resistività calcolata corrisponde ad un valore AWG compreso tra 12 e 13:

scegliere un AWG 12 o migliore.

 

serve un cavo lungo 5 metri per un diffusore con minimo di 4 ohm:

 

calcoliamo la resistività del cavo per ottenere 60 milli Ohm

60/ (5 x 2) = 60/10 = 6 milli Ohm x metro

la resistività calcolata corrisponde ad un valore AWG compreso tra 12 e 13:

scegliere un AWG 12 o migliore


serve un cavo lungo 20 metri per un diffusore con minimo da 8 ohm:

 

calcoliamo la resistività del cavo per ottenere 120 milli Ohm

120/ (2 x 20) = 120/40 = 3 milli Ohm x metro

la resistività calcolata corrisponde ad un valore AWG compreso tra 8 e 9:

scegliere un AWG 8 o migliore (per es. AWG 10)

 

È evidente che, là dove il calcolo indica un AWG 12, si può benissimo utilizzare un AWG 16 ma non bisogna poi lamentarsi se “si sentono delle differenze”. Caso mai scegliere dei cavi di sezione maggiore di quella ottenuta dal calcolo (per esempio AWG 10 al posto di AWG 12). Ricordiamo anche che la resistività dell’argento (0.0159) è poco inferiore a quella del rame (0.0176) e che tra un AWG 11 in argento e un AWG 10 in rame quest’ultimo presenta resistività minore. Bisogna poi vedere se l’argento è puro.

 

 

Materiale

r0 = Resistività in W × mm2 / m a 20 °C

Coef. di temperatura 

alfa

Argento (Crudo, Ricotto, Semicrudo)

0.0159

0.0038

Rame LC OFC  e Annealed Copper

0.0168

0.0039

Rame ricotto OFC

0.0172 - 0.0176

0.0039

Rame Crudo

0.0178

0.0039

Rame stagnato

0.017931

0.0039

Rame nichelato

0.01796

0.0039

Alluminio crudo

0.0282

0.0043

Alluminio ricotto

0.0276

0.0043

 

 


Tutti i diffusori Opera sono conformi alla norma DIN 45500 e presentano minimi di impedenza maggiori di 3.2 ohm nel modulo e 3 ohm nella parte reale dell’impedenza. In generale però si possono trovare diffusori con minimi di impedenza anche inferiori a 1 ohm (Apogee Scintilla, Martin Logan, e altri).  Valori minimi attorno a 2.5 ohm sono abbastanza comuni. In tal caso la sezione del cavo deve essere aumentata per ottenere una resistività al minimo 50-100 volte inferiore rispetto al minimo valore di impedenza. Un cavo AWG 6 lungo 2.5 metri è adatto al 99.99% dei diffusori in commercio. Un cavo AWG 10 lungo fino a 4 metri è adatto al 99% dei diffusori in commercio.

Per il bi-wiring o multiamplificazione è consigliabile utilizzare cavi dello stesso tipo, sezione e di uguale lunghezza. Le regole per calcolare la sezione del cavo in bi-wiring sono le stesse del cavo singolo.

Per i diffusori Opera il biwiring non è consigliato. I diffusori Opera sono predisposti per il bi ampling.
Si veda anche Cavi per diffusori acustici .

 

 

Costante dielettrica di alcuni materiali utilizzati per realizzare cavi.

 

Altre cose…

 

I cavi che collegano gli altoparlanti non devono essere "intrecciati" o troppo vicini ai cavi di alimentazione e di segnale. La soluzione migliore è adottare cavi schermati per tutte le connessioni (segnale, potenza e rete).

 

I punti deboli dell’impianto stereo (dal punto di vista delle connessioni) sono due:

 

-         le alimentazioni (che devono essere portate tutte ad una unica ciabatta quindi alla rete domestica)

-         il pannello posteriore dell’amplificatore dove convergono una quantità di cavi tutti molto vicini tra loro (per cui è meglio se sono tutti schermati) .

poi c’è la qualità della tensione fornita dall’ENEL … ma quella è praticamente questione di fortuna.

Ogni apparecchio (amplificatore, lettore CD, ecc. ..) è dotato di un alimentatore che converte la tensione alternata prelevata dalla rete in tensioni continue di diversi valori così come richiesto per alimentare i diversi circuiti. Il circuito di alimentazione è quasi sempre dotato di un trasformatore e di una sezione di filtro. Se l’alimentazione è convenientemente progettata e dimensionata non degrada la qualità dell’ascolto.

In certe zone, per esempio in prossimità delle zone industriali, la tensione di rete può essere particolarmente disturbata o variare nel tempo (da 190 a 240 Volt). Quando ciò avviene potrebbe essere utile un “ricondizionatore di rete”: tale apparecchio riceve in ingresso la tensione di rete e restituisce una tensione di ampiezza stabile (220 Volt) priva di disturbi con la quale alimentare i dispositivi HiFi. Se si utilizza un computer come sorgente è bene dotarlo di un piccolo gruppo di continuità (i PC soffrono le interruzioni di corrente).