Premessa: un elemento si dice "non lineare" quando la sua caratteristca dipende dall'ampiezza dello stimolo. Questa definizione è assolutamente generale.
Per esempio l'equivalente meccanico della sospensione interna di un altoparlante (spider) è un condensatore. Dato che l'elasticità dello spider dipende dallo spostamento anche la capacità che lo rappresenta acquista una caratteristica non lineare. Ne segue che l'impedenza elettrica di un altoparlante, che dipende dalle sue componenti meccaniche ed elettriche, dipende dalla tensione applicata ai suoi morsetti e non è lineare.
Pilotare un altoparlante in tensione vuol dire collegarlo ad un amplificatore che si comporta come un generatore di tensione ovvero con impedenza di uscita bassa ovvero con fattore di smorzamento alto (idealmente infinito).
La risposta in frequenza dell'altoparlante è dominata dal fattore di merito totale Qt generalmente minore di 0.7 (risposta sovrasmorzata). Gli amplificatori a stato solido in commercio sono tutti amplificatori di tensione.
Pilotare un altoparlante in corrente vuol dire collegarlo ad un amplificatore che si comporta come un generatore di corrente ovvero con impedenza di uscita alta ovvero con fattore di smorzamento basso (idealmente nullo).
La risposta in frequenza dell'altoparlante è dominata dal fattore di merito meccanico Qms generalmente maggiore di 2 (risposta sottosmorzata). Va detto che migliore è l'altoparlante tanto più Qms è alto (anche più di 10). In corrispondenza della frequenza di risonanza si forma un picco molto marcato.
I monotriodi sigle ended (valvole) non (o poco) controreazionati hanno fattore di smorzamento anche minore di due e si collocano a metà strada tra i generatore di tensione e di corrente. In sostanza sommano i difetti di tutti e due.
Vantaggi del pilotaggio in corrente:
la forza che muove l'altoparlante dinamico a bobina mobile dipende dalla forza BLi dove
- B è il campo magnetico nel traferro
- L la lunghezza del filo della bobina (che consideriamo costante)
- i la corrente che circola nella bobina (i=Vin/Z).
La corrente i è determinata dalla tensione applicata ai morsetti dell'altoparlante divisa per l'impedenza elettrica Z dell'altoparlante stesso (i=Vin/Z). Ora il campo B non è costante (causa di distorsione) e, come detto, anche l'impedenza elettrica non è lineare. Ne segue che la forza BLi soffre della non linearità di B e di i.
Nel pilotaggio in corrente i è indipendente da Z e la forza risente solo della non linearità di B.
Qui si può fare la prima considerazione: il pilotaggio in corrente è particolarmente vantaggioso con gli altoparlanti Underhang dove la bobina mobile è più bassa del traferro (B è praticamente costante). Conviene usare il pilotaggio in corrente con altoparlanti underhang (soluzione usato più per i midrange che per i woofer).
Se l'amplificatore è fatto come si deve non risente della tensione prodotta dall'altoparlante (forza controelettromotrice) ma questo è vero anche per un amplificatore di tensione ben fatto.
Gli anelli di demodulazione:
Le cause di distorsione nell'altoparlante dinamico a bobina mobile sono:
- le sospensioni ed il campo magnetico (considerate in precedenza)
- le rotture del cono (per ka>1 dove k=numero d'onda e a=raggio del pistone - variazioni di massa)
- le variazioni di Le e del flusso di Le con lo spostamento (Le è l'nduttanza della bobina mobile)
Per limitare o anche annullare le variazioni di Le si usano
- i cappucci di rame sul polo centrale (gamma media)
- gli anelli di rame o alluminio attorno al polo centrale (sopra e sotto al traferro - utili anche in gamma bassa)
- circuiti magnetici particolari (traferro a T o con bobine aggiuntive)
Si veda per esempio i motori SD (Scanspeak) ed Excel (Seas) ma anche la serie XXL di Peerless e i woofer JBL. Gli anelli di demodulazione sono usati da tutti i produttori. Eighteen Sound produce due modelli di medi con impedenza costante (10NDA610). E' raro trovare anelli di demodulazione nei subwoofer professionali (perchè una Le elevata aiuta a controllare la risposta in frequenza).
Dato che la presenza di cappucci di rame e anelli di demodulazione riduce (da 3 a dieci volte) la distorsione sia in gamma media che bassa, il pilotaggio in corrente, con gli altoparlanti che li adottano, perde parte della sua ragione di essere.
