LE MISURE

LA STRUMENTAZIONE

PC Asus Laptop FLA5EV8M
Analizzatore di spettro QuantAsylum QA403
Software di misura: QA40x e QA40x Plot
Multimetro TRMS PCE-UT 61E
Cablaggi vari


SEZIONE PREAMPLIFICATORE



Canale Destro: 0 dBV
Canale Sinistro: 0,01 dBV
Differenza: 0,01 dB

La risposta in frequenza è stata rilevata con la metodica del "Dual Channel", in cui l'ingresso destro dell'analizzatore viene usato come riferimento, in modo tale da annullare la non linearità del segnale test. Dai 100 Hz ai 50 kHz la risposta appare come una linea perfetta, con un decadimento estremamente limitato a partire dai 50 kHz (-0,02 dB). I 96 kHz segnano il limite dell'indagine, lavorando il QA403 sino a 192 kHz/24 bit. Più pronunciato il decadimento della risposta sotto i 100 Hz, a causa dell'effetto passa alto dei condensatori di accoppiamento in ingresso, comunque necessari per bloccare la corrente continua e lasciar passare solo le componenti alternate del segnale audio. In questa regione troviamo i 50 Hz a -0,06 dB, i 30 Hz a -0,17 dB e i 20 Hz a -0,39 dB rispetto al centro banda.



Limitato è il guadagno della sezione preamplificatrice, pari a 12,10 dB, che corrispondono a un fattore lineare di 4,03X.

Le superbe prestazioni degli IC Texas Instruments OPA1678 si apprezzano alla THD e THD+N con valori estremamente bassi, al limite della misurabilità della mia nuova strumentazione. Il livello del segnale test, la classica fondamentale a 1000 Hz, è stato da me individuato in 0,5, 1 e 3 Volt. Incrementando la fondamentale si assiste a una risalita invero molto modesta.



La misura del multitono, eseguita a 4 Volt RMS complessivi, mostra una sostanziale assenza di spurie d'intermodulazione tra un tono sinusoidale e l'altro (5 per ottava). Si tratta di una rilevazione atta a valutare la capacità del DUT, Il preamplificatore nel nostro caso, di gestire più frequenze contemporaneamente, così da evidenziare distorsioni e interazioni non lineari tra le varie frequenze.



Il Noise Density (Densità di Rumore), altrimenti detto Densità Spettrale di Rumore (SND), è una misura importante per valutare la potenza del rumore generato dal DUT (Device Under Test) distribuita per unità di frequenza nell'ambito di una certa banda. Detto in soldoni, ci dà la misura di quanto silenziosa sia la sezione preamplificatrice del nostro Level Performance 3.0, cioè il suo rumore intrinseco, che si va poi ad aggiungere al segnale audio. È una misura fondamentale per il calcolo del Rapporto Segnale/Rumore (SNR).

Scartando il livello di 0,5 Volt complessivi, ho valutato la misura della distorsione da intermodulazione su 1 Volt e 3 Volt. Tre le IMD prese in considerazione: CCIF 19/20 kHz, DIN 250 Hz/8 kHz e SMPTE 60 Hz//kHz. Nel riquadro in alto possiamo vedere il livello dei due toni (che nella DIN e SMPTE sta in rapporto 4 a 1), il voltaggio RMS complessivo, il tasso di distorsione in dB e percentuale, l'SNR e i differenti tassi relativi alle armoniche di ordine pari e dispari.

In questi due grafici vediamo l'andamento della distorsione in funzione della frequenza. Il livello in Volt RMS è il medesimo tenuto nelle precedenti rilevazioni. Nell'ambito di valori molto contenuti, si apprezza un andamento in salita sulle alte frequenze, cosa del tutto normale.



Ultima misura la diafonia, crosstalk in linguaggio tecnico, che riguarda l'interferenza indesiderata di un segnale audio che va replicarsi su un altro segnale di diverso percorso, nella fattispecie i canali destro e sinistro. Si manifesta come una sorta di sovrapposizione di suoni, compromettendo la purezza e la separazione dei segnali audio. Il decorso dei due tracciati, rosso e blu, è relativo ai due canali destro e sinistro, sottoposti a uno stimolo pari a 0 dBV (1 Volt). Il risultato è ottimo, tipicamente in salita sulle alte frequenze, poiché, come sappiamo, più la frequenza è alta e maggiore è l'effetto del crosstalk.

 

Misure all'oscilloscopio

 

Impedenza d'ingresso: 47 kOhm
Impedenza d'uscita: 100 Ohm


SEZIONE AMPLIFICATORE FINALE DI POTENZA

Canale Destro: 0 dBV
Canale Sinistro: 0,01 dBV
Differenza: 0,01 dB

La possibile separazione delle due sezioni mi ha consentito di fare sulle stesse delle rilevazioni strumentali indipendenti. Linearissima la funzione di trasferimento e stabile il suo andamento al variare dell'impedenza di carico, virtù che eredita dalla sua Classe di funzionamento, che è la A/B.



Con un segnale di stimolo pari a -20 dBV (100 mV RMS), il nostro Level Performance 3.0 fornisce in uscita un voltaggio di 2,169 Volt, per un guadagno di 26,72 dB (21,68 lineari).

Se la distorsione della sezione preamplificatrice è bassissima, lo stesso non si può dire per quella finale di potenza. A 1 Watt RMS la THD è dello 0,058%, molto vicina alla THD+N (0,059%). Valori che si riducono, tipicamente, al salire della potenza, portando la THD sullo 0,014% a 20 Watt RMS e sullo 0,018% a 40 Watt RMS.

Seguono le IMD, rilevate con la stessa metodica adottata per la sezione preamplificatore. La CCIF 19/20 kHz tallona a breve distanza la THD/THD+N, mentre ovviamente più elevate sono la DIN e SMPTE, le quali stressano il DUT certamente di più della CCIF. Le distorsioni d'intermodulazione riguardano la generazione di nuove frequenze che sono somma e differenza di quelle originali.

I livelli prescelti nella misurazione della THD, seconda e terza armonica, sono i medesimi delle analisi di spettro appena viste, cioè 1 Watt, 20 Watt e 40 Watt. Occhio all'asse delle ordinate, che cambia nei valori percentuali tra il primo e i due grafici che seguono.



L'andamento della distorsione in funzione della potenza ricalca quello tipico di un amplificatore a stato solido: si parte da valori all'inizio relativamente alti, questi si abbassano gradualmente al salire dei Watt, per poi impennarsi all'improvviso in vicinanza del clipping Questo si manifesta con evidenza alla tensione di 24,4 Volt RMS, pari a una potenza di 74,42 Watt su carico di 8 Ohm.

 

Misure all'oscilloscopio

Impedenza d'ingresso: 2,715 kOhm
Impedenza d'uscita: 0,11 Ohm
Damping Factor = 73


SEZIONE CUFFIA

 

Interessante è notare come in una sezione cuffia che preleva il segnale dal finale di potenza, con uno stimolo fisso (nel nostro caso di 100 mV) sia il guadagno che, naturalmente, il livello della risposta in frequenza varino in funzione dell'impedenza di carico, nei fatti rappresentata dalla cuffia. Per le misure ho quindi individuato tre valori ohmici atti a emulare cuffie a bassa, media e alta impedenza, cioè 32 Ohm, 300 Ohm e 600 Ohm.

Canale Destro: 0 dBV
Canale Sinistro: 0,03 dBV
Differenza: 0,03 dB

La risposta in frequenza si rivela stabile come andamento nei tre diversi carichi, ricalcando quella della sezione preamplificatore. Non poteva essere diversamente visto che il finale di potenza è condizionato nella risposta da quest'ultimo.



Questo grafico in overlay mostra il livello della risposta in frequenza in funzione del carico.

I tassi distorsivi della sezione cuffia rispecchiano quelli del finale di potenza, essendo prelevati da questo.



Lusinghiero il risultato conseguito nel multitono, il quale non evidenzia spurie tra un tono e l'altro che possano compromettere la pulizia del segnale.

Impedenza d'uscita: 328 Ohm