Slew_rate_dei_segnali
19 agosto 2018
MB


Consideriamo un traccia registrata su CD Audio: la frequenza di campionamento vale 44100 Hz quindi c'è un campione ogni 1/44100 = 22.6 microsecondi.

Prendiamo un amplificatore da 100 Watt su 8 ohm. La massima escursione della tensione di uscita va da -40 a + 40 Volt ed è pari a 80 Volt picco-picco.

Nel caso peggiore possiamo incontrare, nella traccia del CD, un campione con il valore minimo assoluto seguito da un campione con valore massimo assoluto (o viceversa). La sorgente digitale presenta, in uscita, un filtro passa basso per sopprimere la frequenza di campionamento (filtro di ricostruzione) quindi il segnale, in realtà, non è fatto a gradini ma è continuo (analogico) e le transizioni sono "meno veloci" del valore indicato (per effetto del filtro). Quindi stiamo già esagerando.

I segnale amplificato, proveniente dal CD, passa da -40 a + 40 Volt in 22.6 microsecondi. Quindi lo slew rate massimo del segnale all'uscita dell'amplificatore 80/22.6 = 3.59 Volt/uS. Un segnale campionato a frequenza doppia presenterà uno slew rate doppio (7 V/uS per 80 Volt di escursione picco-picco). Il caso peggiore riguarda i segnali campionati a 192kHz che presentano uno slew rate di 15.63 V/uS (sempre per 80 Volt picco-picco di escursione). Quindi il segnale più veloce che un amplificatore da 100 Watt può dover riprodurre presenta uno slew rate poco inferiore a 16 V/uS ma affinchè ciò avvenga il segnale deve avere una banda passante di oltre 80kHz.

Fin qui abbiamo ipotizato un amplifcatore da 100 Watt. Se la potenza aumenta l'escursione di tensione aumenta di conseguenza e con essa anche lo slew-rate aumenta.

Banda passante (campionamento)

Escursione di picco

Volt

potenza

Slew-Rate minimo

Volt/mS

20kHz (44.1 kHz)

40

100 Watt

3.59

40kHz (88.2 kHz)

40

100 Watt

7.18

80kHz (196 kHz)

40

100 Watt

15.63

 

 

 

 

20kHz (44.1 kHz)

56.57

200 Watt

5.07

40kHz (88.2 kHz)

56.57

200 Watt

10.1

80kHz (196 kHz)

56.57

200 Watt

22.1

 

 

 

 

20kHz (44.1 kHz)

80

400 Watt

7.18

40kHz (88.2 kHz)

80

400 Watt

14.36

80kHz (196 kHz)

80

400 Watt

31.26

 

 

 

 

20kHz (44.1 kHz)

113.12

800 Watt

10.1

40kHz (88.2 kHz)

113.12

800 Watt

20.3

80kHz (196 kHz)

113.12

800 Watt

44.2

 

In genere si considera accettabile un valore di slew rate pari a  dieci volte il minimo teorico (in sostanza da 35 V/uS per un ampli da 100 Watt/8ohm). Si vede allora che un ampli da 800 Watt dovrebbe avere uno slew rate a partire da 100 Volt/mS.

 

Questo spiega, almeno in parte perché gli amplificatori in classe D siano adeguati per amplificare sub-woofer (con banda passante molto limitata) e meno adatti come amplificatori a banda intera.

 

Nota: I segnali analogici provenienti da un LP presentano, al massimo, una banda passante pari a quella del fonorivelatore (pick-up) e possono essere assimilati, nella migliore delle ipotesi, ai segnali presenti su CD Audio.