Nessie-2: l'amplificazione

[F.Calabrese]

Vi giuro che l'ho scoperto solo a posteriori, ma la potenza per la configurazione MINIMA di Nessie-2 è tale che -tenuto conto dell'efficienza e della distanza d'ascolto- produce esattamente lo stesso livello di Picco Lineare che produce questo super-impianto che vedete in foto qui sotto...

Aida 8set24.png (691.41 KiB) Visto 754 volte

Facciamo insieme due conti: la Sonus Faber dichiara -per le Aida- un rendimento di 92 dB per 2,83 Volt ad un metro, con un'impedenza nominale di 4 ohm.

La Burmester specifica il suo finale 909 MK-V per 600 + 600 Watt rms su 4 ohm, cui corrispondono 2400 watt di Picco Lineare su due diffusori (da 4 ohm).

2400 Watt sono +34 dB rispetto ad UN watt e la distanza minima di ascolto per le Aida è da ritenere compresa tra due e tre metri (da -6 a -10 dB rispetto ad un metro).

Ipotizzando due diffusori ascoltati (tipo cuffia...) a due metri abbiamo 92 + 34 - 6 = 120 deciBel di Picco Lineare (cioé non ponderato).

Ipotizzando una più sensata distanza di ascolto avremmo 92 + 34 - 10 = 116 dB di Picco Lineare, nell'ipotesi che l'ambiente non aggiunga granché.

Ora è ragionevole pensare che a due metri l'ambiente aggiunga davvero poco, mentre a tre metri la situazione può essere diversa.

Accettiamo dunque che l'impianto in foto -che tra ampli (76 mila Euro) e diffusori (126 mila Euro la coppia) superiamo di poco i DUECENTOMILA EURO...

Osservando i trasduttori (delicatini) mi permetto di suggerire la massima cautela nel tentare di mandar loro picchi di 1200 Watt a diffusore: i tweeter possono infatti morire carbonizzati anche con qualche decina di Watt appena.

Anche per quanto riguarda i woofers, dalla foto si vede bene che si tratta di due mid-woofer da 22 cm. (quindi più piccoli dei nostri 10"/25cm Pro), mentre il "Sub" da 12"/32 cm è orientato verso il basso e non visibile. Tutti e tre i trasduttori hanno sospensioni in gomma, la cui tenuta nel tempo è tutt'altro che scontata (vedi foto qui sotto...).

a_woofer800D.jpg (287.67 KiB) Visto 754 volte

Tutto questo per dire che abbiamo immaginato come "riferimento" il classico impianto-da-mostra da duecentomila Euro di ampli e diffusori, con finiture pazzesche per entrambi.

Vediamo, a partire dal prossimo post, cosa siamo in grado di fare noi con un ventesimo o giù di lì rispetto a quella cifra.

(alla stessa distanza di ascolto, ma senza alcun problema di collocazione in ambiente, per cui senza necessità di ampi trattamenti fonoassorbenti).


Segue
F.C.

[F.Calabrese]

Invece di fare chiacchiere e calcoli teorici, ecco QUELLO CHE HO MISURATO a due metri e mezzo di distanza, con i due satelliti di Nessie-2 filtrati passivamente rispetto ai rispettivi Sub (a terra, a tavolinetto) e con un taglio attivo (per comodità...) a 2,3 KHz. I clienti che vorranno potranno avere il filtro passivo a 2,3 KHz, ma dovranno scegliere la versione per il pilotaggio in tensione o quella per il pilotaggio in corrente (ma di questo parleremo più avanti).

Ecco dunque il tracciato per "Another Brick in The Wall" dei Pink Floyd: in alto (in verde) la curva con i livelli di Picco Lineare, mentre in basso (in blu) potete vedere i campionamenti di Livello Equivalente ponderato "A". Entrambe le misure sono eseguite ad intervalli di un secondo...

Nessie2 Valv TheWall.jpg (98.1 KiB) Visto 753 volte

SI'... AVETE VISTO BENE... 120 dB di Picco Lineare...

Ma con quanti Watt...?

La risposta nel prossimo post


Segue
F.C.

[F.Calabrese]

Sempre per evitare fastidiose ed inutili chiacchiere, ho provveduto a misurare i livelli di uscita dei due ampli valvolari utilizzati per la prova di ascolto di Another Brick in The Wall dei Pink Floyd. Il finale per i bassi ed i Sub era un push-pull di KT-88 in un circuito originariamente pensato per le EL-34, mentre il finale degli alti era un push-pull di musicalissime EL-84, che al momento sono la mia valvola preferita. In entrambi i casi è stata eliminata ogni forma di controreazione, sia totale che locale, in modo di ottenere una elevata impedenza di uscita, vale a dire il famoso "pilotaggio in corrente".

Per misurare i livelli con precisione e per capire se c'era clipping (morbido) o meno, sono ricorso ad un semplice espediente. Ho isolato uno dei transienti di The Wall (uno di quelli subito dopo il passaggio dei due elicotteri) e l'ho normalizzato per un livello di Picco Lineare di -1 dB rispetto allo "zero digitale". Ho poi mandato questo segnale (mono, L+R) ai due finali, collegando le due sonde del mio oscilloscopio digitale Siglent sulle uscite.

Sulle schermate di oscilloscopio, qui sotto, vedrete in rosso il canale collegato all'ampli dei driver (il PP di EL-84), mentre in giallo vedrete, per questi due primi grafici, l'uscita del finale per bassi e Sub (un PP di KT-88, lo ricordo). In basso potete leggere i valori Picco-Picco e quelli RMS (questi ultimi poco importanti).

La prima schermata mostra i livelli campionati con la stessa regolazione impiegata per l'ascolto di "Another Brick in The Wall": -7,5 dB
Attenzione: il finale di bassi e Sub sta clippando, ma per accorgercene bene (e di quanto) sarà necessario ripetere la misura abbassando il volume (vedi la schermata più in basso, rilevata con il controllo di volume a -15 dB).

NES2-7.5.png (65.3 KiB) Visto 753 volte

Ed ora con il volume abbassato a -15 dB (2,37 volte in meno, in tensione)

NES2-15.png (54.01 KiB) Visto 753 volte

Una prima deduzione la si può fare al volo: il livello di Picco/Picco tra le due misure sull'ampli del driver rispetta perfettamente la proporzione tra i livelli di ingresso: è infatti esattamente 2,37 volte inferiore, passando dalla prima alla seconda schermata. Quindi il finali NON ha clippato ed al massimo ha erogato 3 Volt picco/picco, vale a dire 1.06 Volt RMS, cioé appena 0,14 Watt su 8 ohm, che è l'impedenza media del driver.

Diverso il caso per l'ampli di bassi e Sub, che passa dai 54 ai 49,2 Volt picco/picco, confermando una certa quota di clipping, che però all'ascolto era praticamente inavvertibile. Comunque 54 Volt picco/picco equivalgono a 19 Volt RMS, vale a dire 45 Watt RMS su 8 ohm (ma il carico effettivo era leggermente minore). Più tardi vi spiegherò come si calcola la percentuale di clipping, disponendo di misure precise come queste...

Saluti
F.C.

[F.Calabrese]

Piccola pausa di riflessione...

Prima di spiegarvi come si fa a dedurre quanto clippa un ampli a valvole (senza che all'ascolto la cosa si noti granché), vi vorrei invitare a riflettere su quanto sia DIVERSO il progetto di questi diffusori (e delle loro elettroniche) rispetto al modo di procedere tipico di tanti "progettisti" ed anche di tantissimi autocostruttori.

Nel caso di questo impianto siamo partiti da una esperienza precedente e di successo: quella del sistema Nessie(1). L'evoluzione è stata quella di splittare il singolo Sub in due o tre più piccoli, ma di potenza complessiva del tutto equivalente, anzi. Con due Sub al posto di uno diventa possibile operare un taglio passivo tra satelliti e Sub, consentendo di impiegare elettroniche valvolari su tutto lo spettro riprodotto.

Le prime misure con l'oscilloscopio digitale hanno però dimostrato che al nostro livello/target di 120 dB a due metri ci si arriva solo a condizione di saturare leggermente -e quasi inaudibilmente- il finale a valvole dei satelliti/Sub. Domani vedrete che l'aggiunta del terzo Sub, amplificato SS, risolve completamente il problema.

Abbiamo visto che al di sopra di 2,3 KHz occorrono davvero pochissimi Watt, per cui la tentazione di fare un bel filtro passivo e rinunciare alla biamplificazione è fortissima... però...
Però pensateci: all'ascolto non ci siamo accorti della saturazione morbida del finale dei bassi e Sub, proprio perché la gamma sopra 2 KHz restava limpida e cristallina. Quindi abbiamo conseguito il vantaggio di poter impiegare un valvolare di potenza "normale", non costoso o pesante...

Non solo: quando parleremo di DAC e di eventuale equalizzazione, vedrete che la disponibilità di una via alta attiva si rivelerà una marcia in più di proporzioni stellari... Ed il costo di un piccolo finale a valvole non è poi così diverso rispetto a quello di un crossover passivo, specie se si considera la complessità di progetto nel caso se ne debba progettare una versione adatta al pilotaggio in corrente.

Gli appassionati che ascolteranno queste prime due versioni del nuovo impianto Nessie-2 rimarranno molto probabilmente sconcertati -anzi sconvolti- dalla limpidezza e naturalezza di emissione che si possono ottenere solo e soltanto mediante il pilotaggio in corrente. C'è da scommettere che un eventuale ascolto a confronto con quello dell'impianto da duecentomila Euro che ho impiegato come punto di riferimento veda quest'ultimo soccombente di una spanna intera. E questo era esattamente l'obiettivo del progetto.

Vi anticipo che esiste almeno una configurazione aggiuntiva, che prevede di amplificare a valvole i soli woofer dei satelliti, amplificando i due piccoli Sub collocati "a tavolinetto" con dei normali finali a transistor (con alcune importanti precauzioni). Nel far questo guadagneremo in termini di decibel di Picco, raggiungendo e superando quei 125 dB che sono il vero livello dei concerti Live. Ma questo avverrà ad un certo prezzo, sebbene appena percettibile, in termini di limpidezza e di naturalezza di emissione.

Nel mio cassetto esiste anche il progetto di una variante con ampli tutti a transistor, ma alimentati a batterie. Si perderebbe il clipping morbido e quasi inavvertibile dei valvolari, per guadagnare ancora altri deciBel di picco indistorti, in più. Sono necessari...? Io credo di NO.

A quegli appassionati che rifuggono dalle misure e le disprezzano come merce del diavolo, io chiedo di riflettere su quanto sarebbe stato improbabile (per loro e per qualsiasi progettista) arrivare in altro modo ad una configurazione di impianto così versatile, potendo per giunta ottimizzarla all'estremo e senza incorrere in banali errori.

Vi avevo anticipato che si trattava di un sistema progettualmente complesso: ora pensate quanto lo è in più il "fratello maggiore", vale a dire quel Poliedro che si è meritato più volte l'aggettivo di "impianto migliore esistente"...

Ebbene... il Poliedro non è altro che il Nessie-2 con la gamma media e bassa a tromba, a bassissima distorsione. La maggiore efficienza del Poliedro (almeno 6 dB in più) ci consentirebbe di adottare degli strepitosi finali Single Ended di 845 o 211... Ed a questo punto il super-impianto che abbiamo impiegato come metro di paragone finirebbe semplicemente polverizzato. Ma il Poliedro è giusto che costi il doppio: perché lo vale ampiamente.

A questo punto la pausa di riflessione è doverosa: ci vediamo domani, dopo il caffé.

Saluti
F.C.

[F.Calabrese]

Parliamo ora di clipping e di come lo si può facilmente individuare, con una misura appena intelligente.

Si tratta di estrapolare un transiente da un brano musicale noto ed energetico: qui sotto potete vedere uno dei primi colpi di percussione dopo gli elicotteri di "Another Brick in The Wall" dei Pink Floyd...

The Wall transient -1dB.png (81.89 KiB) Visto 466 volte

A questo punto occorre regolare il livello di ascolto dell'impianto per quel che percepite essere il massimo indistorto, procedendo a campionare le uscite di due vie alla volta. Ripetete la procedura ad un livello 6 o 12 dB inferiore, osservando se entrambe le vie diminuiscono di livello secondo le previsioni (metà voltaggio a -6 dB; un quarto a -12 dB).

Nel prossimo post vedremo insieme il risultato della prove effettuata con l'impiantino Nessie-2, ma questa volta con il Sub in angolo aggiunto (ed amplificato a parte, con un Thomann E-800 a ponte).
Il fatto di aggiungere un nuovo Sub permette di tagliare un poco più in alto i due Sub anteriori, collocati "a tavolinetto" davanti al punto di ascolto.

Seguitemi
F.C.

[F.Calabrese]

Partiamo da un livello si Picco simile a quello della prima prova (quella senza il terzo Sub e con i soli due valvolari): circa 120 dB di Picco Lineare , cioé senza alcuna ponderazione (A o C). Ecco cosa misura l'oscilloscopio ai terminali di uscita dell'ampli degli alti (in rosso/viola) o dei medi-bassi (in giallo), quando il controllo di volume è regolato su -9 (meno nove) deciBel.

NSUB-9M.png (60.17 KiB) Visto 464 volte

Dalla schermata potete leggere 50,8 Volt picco-picco sui bassi-medi e 2,56 Volt picco-picco al driver degli alti. Se si trattasse di potenze RMS staremmo parlando di circa 18 Volt rms sui bassi e medi, vale a dire 40 Watt su 8 ohm. Sugli alti occorrono solo 0,9 Volt rms, vale a dire un decimo di Watt.


Ora abbassiamo il livello di sei deciBel (da -9 a -15 dB con il gain a monte del DCX-2496) e vediamo se tutte le tensioni si dimezzano...

NSUB-15M.png (59.67 KiB) Visto 462 volte

Ebbene... il dimezzamento dei Volt picco-picco è perfetto sulla via alta, mentre su bassi e medi ci siamo con un minimo scarto (50,8 invece di 51,2). Possiamo quindi dedurre che le due vie superiori non stiano affatto saturando, diversamente da quel che accadeva quando impiegavano i soli due finali a valvole, senza il Sub in angolo ed il suo ampli a transistor. D'altra parte la forma d'onda (in giallo) sullo schermo conferma l'assenza di troncamenti...

Dal punto di vista dell'ascolto, questa è la configurazione che suona decisamente meglio, perché tutta la gamma bassa, media ed alta è assolutamente priva di clipping, anche a circa 120 dB di Picco alla posizione d'ascolto. Cosa volete di più da un impianto così compatto e relativamente poco costoso...???

Nel prossimo post vedremo quando assorbe il Sub collocato in angolo.

Segue
F.C.

[F.Calabrese]

Ecco -per completezza- la schermata con i livelli di tensione inviati al driver (in rosso/viola) ed al Subwoofer collocato in angolo (in giallo).

La tensione al Sub va dimezzata almeno, per tener conto della rete passiva interposta.

Lo ricordo... siamo a circa 120 dB di Picco Lineare alla posizione d'ascolto.

NSUB-9S.png (52.7 KiB) Visto 445 volte

Il finale del Sub invia 147,2 Volt picco-picco, cioé 73,6 Volt sul Subwoofer, che in valore RMS si traducono in 26 Volt rms, vale a dire circa 85 Watt... Pochissimo rispetto ai 500 Watt di potenza sopportati dal piccolo ma modernissimo woofer Pro da 10"/25cm.

QUESTE MISURE SONO IMPORTANTI, perché sono la VERA conferma dell'efficienza estrema di tutte le componenti di questo impianto.

Vi ricordo che il super-impianto con cui abbiamo impostato fin dall'inizio il confronto raggiungeva a stento i 120 dB di Picco Lineare a due metri di distanza, ma impiegando la bellezza di 2400 (duemilaquattrocento) Watt di potenza dall'ampli.

Il fatto che questo impiantino sia così efficiente, ma che i suo trasduttori siano comunque progettati per sopportare potenze almeno venti volte superiori, comporta una ridottissima distorsione... per qualsiasi tipo di distorsione di cui si possa parlare. Ecco spiegata la qualità all'ascolto, che è quella di un grande sistema elettrostatico, senza i limiti dinamici e la delicatezza dello stesso.


Saluti
F.C.

P.S.: Nei prossimi post parleremo dell'ulteriore potenziamento attuabile (ma per nulla necessario) amplificando a stato solido i due Sub anteriori, quelli a terra "a tavolinetto".