Trasformazione del suono ad alta tensione

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Trasformazione del suono ad alta tensione

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Messaggioda TidalRace » 14/03/2014, 20:55

Il trasformatore d’uscita è uno dei tanti elementi che determinano il suono di un amplificatore, credo infatti che si possano escludere solamente le manopole, la maniglia, e i corners, ovvero le protezione agli angoli del cabinet. Esso è composto da due o più avvolgimenti, uno chiamato primario e costituito da molte spire di rame piuttosto fino, collegato alle valvole di potenza, quindi all’alta tensione e uno o più chiamati secondari, costituiti da poche spire di rame di sezione generosa, direttamente connessi agli speaker, quindi senza alcuna tensione applicata. Tra i due avvolgimenti ci sono un pacchetto di lamierini di ferro di sezione adeguata alla potenza, responsabili della chiusura del campo elettromagnetico, il tutto inglobato in una struttura metallica di protezione e fissaggio.
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Il compito di questo componente è quello di “tradurre” la potenza erogata dalle valvole, composta da tensioni sulle centinaia di volt e correnti da alcune decine o centinaia di milliampere, a valori di poche decine di volt e correnti anche di qualche ampere, in modo che il prodotto tensione per corrente sia paragonabile tra ingresso e uscita. In base al progetto e alla bontà della realizzazione, si possono avere trasformatori adatti ad alcune applicazioni o altre e rendimenti maggiori o minori.
Una prima suddivisione può essere fatta tra trasformatori per finali in classe A single-ended, cioè quelli normalmente di bassissimo wattaggio a una valvola, come il mio One Tube 3 e trasformatori da decine di watt in push-pull di due, quattro o più valvole, che sono in classe AB. Un’altra suddivisione la possiamo fare tra i più semplici trasformatori per chitarra o altro strumento e i più complessi trasformatori d’uscita di tipo ultralineare per Hi-Fi. Questi ultimi hanno secondario e primario suddivisi in più avvolgimenti e sovrapposti per ridurre le capacità parassite, responsabili della larghezza di banda nelle frequenze più alte. Essi hanno normalmente dimensioni e costi ben maggiori.
I trasformatori per la classe A, hanno un pacchetto di lamierini di tipo diverso dagli altri, in quanto nell’avvolgimento primario ci scorre la corrente continua di bias che attiva la valvola finale. Di fatto questa corrente normalmente la metà circa della massima corrente circolante, dimezza la quantità di flusso elettromagnetico disponibile rendendo necessario l’utilizzo di una sezione doppia del pacchetto di lamierini. In pratica se assumiamo che la corrente e il flusso elettromagnetico sta a metà (50%) in condizioni di riposo, essi possono andare dal minimo (0%) al massimo (100%) teorici durante il funzionamento. In alcune condizioni si può superare i limiti dei lamierini introducendo una discreta saturazione.
I trasformatori per la classe AB, sono dotati di presa centrale al primario e in condizioni di riposo hanno un flusso elettromagnetico nullo, in quanto le due correnti circolanti, di segno opposto, si annullano a vicenda. Questo fattore ci rende possibile utilizzare tutto il pacchetto dei lamierini per il solo segnale elettrico dello strumento, con enorme vantaggio, su rendimento, costi e dimensioni. In questo modo ogni sezione del primario si occuperà di una semionda del segnale, riconvertito poi in uscita nel segnale risultante.
Un buon trasformatore per chitarra, viene progettato tenendo conto della potenza da erogare, che influenzerà la sezione del pacchetto di lamierini, della più bassa frequenza da riprodurre, che influenzerà sia il numero delle spire al primario, sia ancora la sezione del pacchetto di lamierini e infine del rapporto di conversione, cioè dei valori d’impedenza al primario e al secondario. La sezione del pacchetto dei lamierini e il numero d’avvolgimenti del primario, incide sul valore d’induttanza relativa, che determina la minima frequenza riproducibile, circa 82 hz per un’elettrica in accordatura standard e 41 hz per un basso elettrico a quattro corde. La sezione del filo di rame, è calcolata in base al massimo valore della corrente circolante, ed è bene che non sia troppo sottile per aumentarne il rendimento, ma deve rientrare nello spazio disponibile del pacchetto di lamierini, cercando di riempirlo nel migliore dei modi. Infine la massa e quindi il peso dei due avvolgimenti primario e secondari, deve essere all’incirca uguale.
Tutti questi accorgimenti permettono di aumentarne il rendimento, inteso come rapporto tra potenza erogata in uscita e potenza applicata in ingresso. Questo rendimento non potrà mai essere del 100%, perché ci saranno sempre le perdite nel rame, che si trasforma in calore e nella dispersione del flusso elettromagnetico, che non raggiunge l’avvolgimento secondario.
Una cosa da tenere bene a mente, è che collegando uno speaker standard, poniamo da otto ohm, questo verrà visto sempre come un carico al primario, che vale un ben preciso valore, dipendente dal rapporto del trasformatore, esempio otto kohm (8.000 ohm), adatto al circuito a cui andrà collegato. Se abbiamo uno speaker da quattro ohm, questo verrà convertito in quattro kohm (4.000 ohm) non adatto allo stesso circuito, a meno che lo stesso trasformatore non possieda la doppia uscita a otto e a quattro ohm.
Tutto bene quindi, ma come suonerà un amplificatore con due trasformatori d’uscita progettati diversamente?
E’ chiaro che quello che vi ho raccontato finora, non vi darà nessuna indicazione sul suono risultante, andiamo quindi a fare degli esempi, tenendo presente che è difficile descrivere un suono solamente a parole.
Primo esempio: abbiamo un amplificatore da quindici watt, a cui collegheremo un trasformatore progettato proprio per erogare una potenza di quindici watt, con una frequenza di taglio di circa 100 hz. Sicuramente la risposta sarà meno potente in gamma bassa, che non riuscirà ad erogare i quindici watt, ma poniamo solo dieci watt alla frequenza di 82 hz, mentre alle medie frequenze ben diciotto watt. Avremmo un suono sicuramente meno rotondo, con tendenza alla saturazione del nucleo elettromagnetico e quindi saturazione proprio dove occorre maggiore potenza, cioè le basse frequenze. Superando infatti i limiti fisici di flusso elettromagnetico del trasformatore, si avrà una saturazione del nucleo e quindi un suono distorto sugli speaker. Questo tipo di progettazione, spesso utilizzata nei modelli vintage, senza l’ausilio di software specifici come si usa oggi, ha creato una timbrica particolarmente apprezzata, su piccoli amplificatori progettati nel contenimento dei costi. Tuttavia un utilizzo continuo alla massima potenza, può portare a un allentamento delle spire e conseguente rumore, o nel caso peggiore, a un surriscaldamento del rame con scioglimento dello strato isolante e micro corti tra le spire, tali da peggiore la situazione fino alla rottura del trasformatore.
Secondo esempio: lo stesso amplificatore di potenza da quindici watt, lo collegheremo a un trasformatore con identico rapporto di trasformazione del primo, ma potenza di venticinque watt e frequenza di taglio inferiore di circa 50 hz. Osservandoli, si noterà che il secondo è decisamente più grande e pesante del primo, con una sezione di lamierini ben maggiore e rame di sezione e numero di spire altrettanto superiori. Ci sarà tutta la risposta in gamma bassa necessaria, anche collegando una chitarra baritona, con un rendimento forse leggermente inferiore in gamma media. Il suono sarà maggiormente rotondo, con minore distorsione, una grande pulizia di suono, forse meno personale e più Hi-Fi, ma sicuramente con più headroom. La potenza erogata di quindici watt, sarebbe assicurata a tutta la gamma di frequenze, mentre lo stesso trasformatore sarebbe meno stressato e quindi meno a rischio di guasti o malfunzionamenti.
Giusto perché l’ho nominato prima, il mio One Tube 3 ha una potenza di circa 2-3 watt in pura classe A, mentre il trasformatore è stato progettato per erogarne ben dieci a vantaggio proprio dell’estensione in basso e ha le stesse dimensioni di quello d’alimentazione che perà eroga ben venti watt.
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Questa moderna concezione è spesso applicata a prodotti boutique, come molti prodotti italiani, che hanno sicuramente un prezzo importante, pur restando un ottimo investimento.
Un’ottimo trucchetto per migliorarne ulteriormente la risposta, è quello di inserire in parallelo al primario, un condensatore di valore opportuno, che rafforzi la presenza del segnale nella alte frequenze. dove lo speaker ha ancora una buona sensibilità, tagliando le frequenze superiori, spesso all’origine solo di suoni zanzarosi quando si utilizzano piccoli speaker.
In ultima analisi, possiamo affermare che il principio di funzionamento di un trasformatore, è molto simile a quello di un pickup per chitarra o basso elettrici, anzi per essere più precisi, al secondario del trasformatore quando il flusso elettromagnetico modulato dal segnale in ingresso, viene riconvertito in un segnale elettrico, proprio come accade in un pickup.
Ultima modifica di TidalRace il 18/03/2014, 0:04, modificato 1 volta in totale.

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Re: Trasformazione del suono ad alta tensione

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Messaggioda simoneb » 14/03/2014, 21:24

bellissimo articolo,dettagliato ma comprensibile...e se lo dico io,che dico sempre di essere una capra in elettronica,potete crederci :bigsmile:

una domanda:ma la saturazione e distorsione causate dalle caratteristiche del trasfomatore di cui parli non hanno niente a che fare con la distorsione dell'ampli,si tratta di un'alterazione sempre "dannosa" del segnale,giusto? :wondering:

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Re: Trasformazione del suono ad alta tensione

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Messaggioda TidalRace » 14/03/2014, 22:25

E' una saturazione che modifica la timbrica e fa parte comunque dell'ampli, nei pregi e difetti che ha, ma è dannosa soprattutto per la salute del trasformatore.

Ho corretto 'saturazione' con 'salute'.
Ultima modifica di TidalRace il 14/03/2014, 23:17, modificato 1 volta in totale.

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Re: Trasformazione del suono ad alta tensione

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Messaggioda simoneb » 14/03/2014, 22:45

ok,grazie :bigsmile:

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Re: Trasformazione del suono ad alta tensione

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Messaggioda andyfender » 15/03/2014, 19:03

Ma che bell'articolo. Ti chiedo scusa ,ma lo leggo solo oggi,perchè "Lo vedo solo oggi"!!!
Ti consiglierei di usare l'avviso Nuovo Topic che trovi nel BAR. In questa maniera arriva la notifica a tutti! Complimenti!!!

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Re: Trasformazione del suono ad alta tensione

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Messaggioda Bluenote » 16/03/2014, 9:25

Grazie Tidal,un articolo molto professionale e non troppo difficile da comprendere :cool:
Them pains, when blues pains grab you, you'll sing the blues right.

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