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BrunoValente » 14 giu 2010, 17:04
Faccio alcune considerazioni.
Confesso di non essere certo di quello che sto per scrivere: sono solo idee maturate nel tempo nel tentativo fatto a più riprese per comprendere il funzionamento degli altoparlanti, quindi prego chiunque noti inesattezze di intervenire nella discussione.
Nel processo di trasduzione dal segnale acustico a quello elettrico le grandezze in gioco sono pressione acustica e tensione elettrica.
I microfoni trasformano la pressione acustica dell'aria in prossimità della membrana in tensione elettrica del segnale audio e tra le due grandezze vi è quindi proporzionalità diretta.
La pressione acustica delle particelle d'aria è proporzionale alla velocità di vibrazione delle stesse e il rapporto tra le due grandezze è una costante chiamata impedenza acustica e per l'aria in condizioni normali vale 411.6.
Gli altoparlanti dovrebbero eseguire l'operazione inversa ma in pratica non è proprio così: essi dovrebbero convertire la tensione del segnale elettrico in una pressione ad essa proporzionale dell'aria in prossimità della membrana e invece convertono la tensione del segnale in una velocità ad essa proporzionale.
In pratica, se l'altoparlante fosse ideale, essendo pressione e velocità delle particelle d’aria proporzionali tra loro (impedenza acustica), non vi sarebbe differenza sostanziale tra i due modi di operare ma essendo invece l'altoparlante non ideale vi è differenza ed è meglio convertire la tensione in velocità, come in effetti avviene (solo in parte), piuttosto che in pressione.
Per comprendere questa sottile differenza va considerata la massa della membrana (e dell'equipaggio mobile ad essa solidale) che si oppone alle accelerazioni. Se l'altoparlante fosse ideale tale massa sarebbe nulla e la forza generata dalla bobina, tramite la membrana, verrebbe completamente applicata all'aria a qualsiasi velocità.
Nell'altoparlante reale invece, salendo con la velocità di vibrazione (salendo con la frequenza del segnale), per effetto dell'inerzia della membrana, non tutta la forza generata dalla bobina è applicata all'aria.
Si capisce allora che, siccome la tensione del segnale elettrico, invece di essere convertita in forza della bobina sulla membrana, viene convertita in velocità di vibrazione della bobina e della membrana, la massa della membrana risulta ininfluente.
In definitiva, in questo modo, quello che il meccanismo assicura è la velocità della membrana indipendentemente dal suo peso.
Le cose però non vanno neanche così: andrebbero così se la resistenza di perdita della bobina fosse zero, essendo invece la resistenza di perdita della bobina molto alta (non molto più bassa dell’impedenza di lavoro dovuta al processo di trasduzione) ecco che l’inerzia della membrana torna in parte a far sentire la sua presenza.
Alla fine negli altoparlanti reali la grandezza acustica proporzionale alla tensione applicata è “quasi” la velocità della membrana e, a causa di quel “quasi”, l’effetto passa basso dovuto all’inerzia della membrana stessa non è del tutto cancellato, anzi è presente.
Il nostro altoparlante, se funzionasse, convertirebbe la corrente di segnale in pressione acustica e quindi sarebbe completamente affetto dal problema “inerzia membrana” ma penso sarebbe l’ultimo dei problemi: si potrebbe anche pensare ad una retroazione...