Questo articolo è in realtà la prosecuzione della terza parte. Direte ma è una quarta parte; no, perché in realtà continua i discorso iniziato nella terza parte e lo integra con nuovi sviluppi. In pratica è una integrazione dalla terza parte. per questo l’ho chiamato, con poca fantasia, terza parte reprise!

C’è un momento, in ogni progetto, in cui fermarsi a confrontarsi con qualcuno dall’esterno può fare davvero la differenza. Questo articolo nasce proprio così: da un suggerimento arrivato quasi per caso, durante una discussione su un gruppo Facebook, da parte di un amico appassionato come me. Commentando il progetto delle Micro 4, mi ha proposto una possibile modifica al crossover che, ammetto, non avevo inizialmente preso in considerazione.

È una buona occasione per ricordare quanto sia prezioso, soprattutto in ambiti tecnici e progettuali, uscire dalla propria “bolla” e ascoltare punti di vista diversi. Il dialogo con altri amici o con utenti competenti non è una perdita di tempo, ma spesso uno strumento potente per affinare le idee, individuare criticità e migliorare concretamente il risultato finale.

Il “difetto”

Nella figura che segue troviamo la risposta in frequenza delle singole vie filtrate, pubblicata anche nella terza parte. Nella risposta del woofer sono ancora visibili, anche se attenuati i due picchi di risonanza dell’altoparlante in gamma altissima.

Dopo la pubblicazione dell’articolo, un utente di un gruppo di Facebook che frequento, Lino Fagio, mi ha fatto notare che il picco, pur essendo ad un livello circa 10 dB inferiore alla risposta del tweeter, potrebbe rimanere udibile, peraltro in una zona dove il woofer produce molta distorsione. Mi ha proposto quindi di attenuare ulteriormente il picco con una cella risonante sul woofer. A questo punto un altro amico e utente dello stesso gruppo Facebook, Fernando Micelli, ha proposto una soluzione elegante ed economica, che risolve il problema con l’aggiunta di solamente un resistore ed un condensatore. Andiamo a vedere.

La soluzione

Fernando Micelli propone di abbattere il picco di risonanza del woofer inserendo una cella RC (resistore-condensatore) in parallelo all’induttore già presente nel filtro.

Questa è una soluzione geniale ed elegante, perché ottiene il risultato richiesto con l’aggiunta di due soli componenti, peraltro meno costosi di una bobina.

Ecco il nuovo schema del filtro proposto da Fernando.

È del tutto identico a quello pubblicato nella terza parte, eccettuato il circuito aggiuntivo RC in parallelo alla bobina del filtro passabasso.

Cosa fa quella cella?

La Cella di Notch in Parallelo: Come “Zittire” le Risonanze del Woofer

Se analizzando un filtro crossover si trova una strana combinazione di componenti proprio attorno alla bobina del woofer, probabilmente si stratta in una cella di equalizzazione di tipo notch (o “trappola”).

Nel caso specifico del circuito che stiamo analizzando, abbiamo un circuito tarato esattamente sui 9 kHz. Vediamo insieme perché questa soluzione è così intelligente e come agisce sul segnale.

L’Anatomia del Filtro

Il circuito si presenta in modo molto pulito: è composto da una induttanza principale da 560 µH in serie al woofer (il classico passa-basso), ed il ramo correttivo costituito da un condensatore da 560 nF e una resistenza da 5,6 Ω messi in serie tra loro e poi collegati in parallelo alla bobina stessa.

Facendo due calcoli rapidi con la formula della frequenza di risonanza:

Otteniamo proprio quel valore di circa 9 kHz. Ma cosa succede concretamente quando la musica attraversa questi componenti?

Il comportamento dinamico: un gioco di squadra

Per capire l’efficacia di questa cella, dobbiamo guardare come reagisce alle diverse frequenze:

• In banda utile, cioè alle basse frequenze il condensatore oppone un’impedenza altissima. Il ramo RC è come se non esistesse: la bobina lavora indisturbata e il woofer riceve tutta l’energia necessaria per i medi e i bassi.
• Al “punto critico” (9 kHz) avviene la magia: l’impedenza della bobina e quella del ramo RC diventano uguali e opposte in fase. In pratica, il ramo correttivo crea una barriera insuperabile proprio a quella frequenza. Il risultato? Un’attenuazione mirata (il notch) che abbatte drasticamente i breakup del cono.
• Alle altissime frequenze, cioè oltre il notch, il condensatore diventa quasi un corto circuito. A questo punto resta solo la resistenza da 5,6 Ω a stabilizzare il carico, evitando che il filtro crei buchi eccessivi o carichi anomali per l’amplificatore. In pratica la resistenza è il “freno a mano” del sistema. Senza di essa, il notch sarebbe strettissimo e profondo, rischiando di rendere il suono artificiale o causare rotazioni di fase brusche. Con la resistenza, invece, andiamo a smorzare il Q della risonanza, ottenendo un intervento più morbido, musicale e facile da integrare con il resto del sistema.

Il vantaggio di metterlo “attorno” alla bobina

Molti si chiedono perché non mettere il notch in serie al woofer o in parallelo ad esso. È qui l’eleganza: mettendo la cella in parallelo alla bobina del filtro non si introducono componenti extra sul percorso diretto del segnale in banda audio e quindi si azzerano le perdite; inoltre il notch agisce sulla risonanza senza stravolgere il taglio principale (il roll-off) del woofer. In pratica l’intervento della cella è chirurgico ed indipendente dal funzionamento del filtro. È la soluzione ideale se il woofer ha un picco fastidioso a fine banda che lo fa “urlare”. Con tre componenti in croce, si trasforma un driver nervoso in un altoparlante raffinato e lineare.

Nella figura seguente è riportata la risposta ai morsetti del filtro con la nuova configurazione. Si può vedere l’intervento della cella risonante selettivo alla stessa frequenza del picco.

In quest’altra figura vediamo il confronto tra la risposta complessiva del sistema, e dei singoli altoparlanti filtrati, con e senza cella notch.

Come si vede nel grafico, mentre la risposta complessiva risulta pochissimo alterata, è notevole invece l’abbattimento del picco alle alte frequenze, e comunque in tutta la zona al di sopra della frequenza di incrocio.

Infine vediamo l’intervento della cella notch sull’impedenza complessiva. Come si vede l’alterazione è contenuta e presente solo nella parte più alta dello spettro.

Continua…