Scelta del Tweeter

 

Il tweeter è l’altoparlante destinato alla riproduzione della parte alta dello spettro. Benché CHARIO disponga di un tweeter che lavora da 1200 Hz in su, di norma un tweeter copre l’ultima decade della banda audio (da 2 a 20 kHz).

Strutturalmente un woofer e un tweeter a cupola differiscono solo per la forma del diaframma e per il punto di applicazione della forza: nel woofer la forza è applicata vicino al vertice del cono, nel tweeter invece è applicata sulla circonferenza della cupola. Esistono comunque, anche in questo caso, delle eccezioni (Tweeter Focal T120 a cupola rovesciata).

 

Il woofer è caratterizzato dalla superficie di radiazione e dal massimo spostamento lineare dell’apparato mobile. Questi parametri portano ad un certo spostamento volumetrico. Più lo spostamento volumetrico è alto e più l’altoparlante può emettere livelli di pressione alti a bassa frequenza. Per un tweeter, invece, è esattamente lo stesso.

La differenza sta della definizione di bassa frequenza: per un woofer 30 Hz sono una frequenza bassa per un tweeter le basse frequenze sono quelle da 2000 hz in giù.

 

L’apparato uditivo divide la banda audio in tre sottobande: basse frequenze, medie e alte.

Le alte frequenze cominciano a 4000 Hz. La membrana basilare impiega 2/3 della sua lunghezza per “sentire” le frequenze fino a 4000 Hz e il rimanente terzo per “sentire” da 4000 a 20000 Hz. Ne segue che oltre i 4000 Hz l’orecchio è sensibile ma è poco selettivo (il numero di cellule ciliate è la metà di quelle impiegate sotto i 4000 Hz e devono distinguere un maggior numero di frequenze).

Ne segue anche che è più difficile sentire delle differenze di qualità sonora imputabili alla banda acuta. Ne segue ancora che, se un tweeter deve essere utilizzato da 4000 Hz in su, non deve necessariamente essere di qualità eccezionale nel senso che le differenze qualitative tra tweeter diversi, all’ascolto, si assottigliano e più la frequenza di passa alto si alza più si assottigliano (sempre presumendo di parlare di tweeter almeno decenti).

 

Discorso molto diverso, invece, se il tweeter deve essere utilizzato da 2000 Hz in su (dove l’orecchio è sensibile e selettivo). In questo caso la qualità del tweeter è facilmente riconoscibile (specie per le consonanti erre, elle ed esse -> Blesità e per le sibilanti).

 

Quindi utilizzi diversi possono portare a scegliere tweeter molto diversi come prestazioni (e prezzo).

 

Lo spostamento volumetrico del tweeter:

 

SD in cm2

Xmax in mm

Frequenza in Hz

Max SPL in dB

7

0.1

4000

106.53

7

0.2

3000

107.55

7

0.4

2000

106.54

7

0.45

2000

107.55

7

0.5

2000

108.46

 

La tabella qui sopra indica il massimo SPL ottenibile da un tweeter da un pollice in funzione della frequenza e del massimo spostamento lineare di pcco (metà dello spostamento picco-picco).

Per ottenere pressioni elevate (oltre 108 dB) a 2000 Hz serve un Xmax di 0.5 mm. Questo spostamento è praticamente il doppio di quello standard (0.25 mm).  Considerando l’attenuazione alla frequenza di cross-over un tweeter così consente di raggiungere agevolmente i 114 dB di pressione.

Un modo per abbassare la frequenza di taglio è quello di usare due tweeter al posto di uno solo (vedi la “doppietta” impiegata nel modelli Opera Callas e Grand Callas del 2006).

Dalla tabella è chiaro che un tweeter con 0.1 mm di spostamento lineare va usato solo da 4000Hz in su.

 

C’è anche un’altra cosa. La frequenza di risonanza del tweeter deve essere almeno due ottave più bassa rispetto alla frequenza di taglio.  Quindi, per un taglio a 2000 Hz, serve una risonanza attorno a 500 Hz e per un taglio a 4000 Hz basta una risonanza a 1000 Hz.

I tweeter con risonanza a 1000 Hz e 0.1 mm di spostamento lineare sono in genere meno costosi di tweeter con risonanza a 500 Hz e 0.5 mm di spostamento lineare (anche qui con una eccezione: i tweeter Scanspeak di gamma alta che hanno uno spostamento lineare basso e costo elevato).

 

In Opera vengono scelti solo i tweeter che soddisfano alle reali esigenze di spostamento lineare (da 0.4 a 0.5 mm) in modo da garantire il massimo SPL su tutta la banda audio riprodotta.

Uno spostamento lineare ampio è anche una garanzia di bassa distorsione di intermodulazione.

 

Il filtro passa alto dei tweeter usati da Opera è sempre almeno del secondo ordine questo perché lo spostamento dell’apparato mobile di un altoparlante dinamico aumenta di 4 volte per ogni dimezzamento della frequenza (aumenta di 12 dB per ottava) e quindi l’attenuazione (per mantenere lo spostamento sempre nei limiti consentiti) deve essere di almeno 12 dB/ottava.

 

 

 

Lo spostamento del diaframma quadruplica per ogni dimezzamento della frequenza. Ne segue che un filtro passa alto del secondo ordine è il minimo richiesto per limitare lo spostamento e quindi la distorsione di un altoparlante. Per ridurre effettivamente lo spostamento servono filtri di ordine superiore al secondo.

Questo vale anche per il midrange e per il woofer.

Negli altoparlanti il filtro passa alto riduce drasticamente la distorsione di intermodulazione.

 

 

 

Esistono nomi storici dell’alta fedeltà che utilizzano, per filtrare il tweeter, un solo condensatore. Evidentemente ritengono che questo sia sufficiente e i loro tweeter sono particolarmente robusti (bisogna anche vedere a quale frequenza è posta la frequenza di taglio).

Spesso, nei data sheet dei tweeter, è indicata la minima frequenza di utilizzo e la pendenza del filtro passa alto. Quasi sempre il filtro consigliato è del secondo ordine o superiore (per i nastri viene indicato un filtro del quarto ordine).