Compito in classe: watt rms, ohm & affini...

[Flopy]

Salve a tutti!
Sono nuovo qui, ma vi vedo molto preparati: complimenti a tutti!

Una domandina tecnica stile compito in classe: dato un amplificatore da x watt rms su 8 ohm e degli altoparlanti da tot watt rms su 4 ohm, avendo a disposizione una molteplicità di dette casse se le metto in serie a 2 a 2 su ogni canale (la potenza x e sovrabbondante), cosa succede all'impedenza e alla potenza per canale?
Secondo logica, l'impedenza dovrebbe salire agli 8 ohm richiesti dall'ampli, però la potenza per canale dovrebbe rimanere a tot. E' corretto? La qualità ne risente?
Grazie

[Ricky86]

[Brunny]

Con un collegamento in serie di due casse da 4 ohm avrai una impedenza complessiva di 8 ohm.

Avrai anche però una riduzione dell'emissione sonora a parità di potenza.

Farei qualche prova, ma che sia utile per una sala riunioni per amplificare la voce direi di sì, che lo sia in un impianto ht non ne sono così sicuro, se non per specifiche realizzazioni (esempio due centrali).

Prova...........

[barbara aghemo]

Brunny ha scritto:
Con un collegamento in serie di due casse da 4 ohm avrai una impedenza complessiva di 8 ohm.

Avrai anche però una riduzione dell'emissione sonora a parità di potenza.

Brunny,
questo non è esatto; prendiamo l'esempio di un ampli strapotente, come dice il nostro amico.
Prendiamo a questo un altoparlante (per semplicità di calcolo, ma possiamo immaginare un diffusore completo), con le seguenti caratteristiche: BxL (fattore di forza del complesso magnetico) di 10 T/M, Cms (cedevolezza meccanica delle sospensioni) di 0,10 mm/N, resistenza di 4 ohm.

Adesso colleghiamo un altoparlante solo al nostro ampli: vedrà un carico di 4 Ohm, ed immaginiamo di fargli sviluppare una potenza di 100 W. Secondo le leggi di Ohm, a 100 W su 4 ohm corrispondono una tensione di 20 Volts e una corrente di 5 Ampere.
Dato che è la corrente, e solo questa, a far spostare il cono dell'altoparlante, per sapere di quanto si smuoverà con 5A, valgono le relazioni
X (spostamento bobina)= F x Cms, dove F=I (BxL).
Sostituendo i valori, avremo che la bobina si sposterà di 7,5 mm, sviluppando una certa potenza acustica (a seconda del diametro dell'altoparlante).

Prendiamo ora 2 di questi altoparlanti, e poniamoli in serie, collegandoli allo stesso ampli, e chiedendogli di erogare sempre i nostri 100 W. A questo punto, su 8 ohm, avremo una corrente di 3,53 A ed una tensione di 28,3 Volts.
Come abbiamo fatto prima, determiniamo lo spostamento della bobina: ognuno dei due altoparlanti si muoverà di 5,25 mm (poichè la corrente che li attraversa è la stessa), che è come dire avere un solo altoparlante che si muove di 10,25 mm: bene, questo significa una pressione acustica di 3 dB più elevata rispetto a prima.

Se poi mettiamo 4 altoparlanti in serie, arrivando a 16 ohm, avremo tensione a 40 Volts e corrente di 2,5 A: con gli stessi calcoli di prima, avremo che ognuno dei 4 coni si muoverà di 3,7 mm, ossia come un unico cono che si muove di 15mm...ossia 6 dB in più rispetto all'altoparlante singolo.

Quindi, dato un diffusore da 4 ohm o una coppia in serie da 8 ohm, a parità di potenza applicata, la coppia serie suonerà 3 dB più forte del singolo altoparlante.

Ciao,
Andrea

[Brunny]

In effetti hai perfettamente ragione.....

E' opportuno ricordare però che risulterebbe saggio collegare diffusori con con uguale massima potenza applicabile in quanto il diffusore con la più bassa potenza applicabile dei due diverrebbe inevitabilmente un collo di bottiglia.

Anzi forse se le casse fossero del tutto uguali sarebbe preferibile.........

Mi restano dei dubbi sulla qualità della riproduzione, ma questo è un altro paio di maniche e probabilmente sono in errore anche in questo caso...........

[gianka]

@Andrea
solo un'osservazione, forse scorretta per cui mi scuso fin da ora. Il tuo calcolo non fa una grinza, ma è una premessa di fondo che forse andrebbe specificata, ovvero che il voltaggio fornito dall'ampli vari con il variare del carico. In pratica stai ipotizzando che il guadagno dell'ampli venga adattato al carico applicato pertanto nel caso di altoparlanti in serie occore agire sul volume per ottenere una potenza erogata uguale al singolo altoparlante da 4 Ohm....o sbaglio?
Se da un lato è vero che l'emissione a parità di potenza aumenta di 3db è pur vero che per raggiungere la stessa potenza occorre un guadagno maggiore dell'amplificatore il che vuol dire (a parte ponticelli per adattare il guadagno al carico applicato...) dare più "birra".
Sarebbe quindi il caso di valutare effettivamente di "quanta birra" in eccesso si dispone...

Parlando invece di casse complete... beh il discorso credo che sia un po' più complicato, in quanto a seconda della risposta in frequenza del diffusore si rischia di ottenere un carico estremamente difficile da pilotare... in fondo i 4-8 Ohm sono solo carichi nominali.

Ciao
Giancarlo.

[Girmi]

Alcuni esempi di connessioni multiple di diffusori di 4 o 8 ohm.



Ciao.

[barbara aghemo]

gianka ha scritto:
@Andrea
solo un'osservazione, forse scorretta per cui mi scuso fin da ora.....

Giancarlo,
no, non è che sia scorretta: ho infatti premesso di avere un amplificatore in grado di erogare correnti o gestire tensioni ben più elevate di quelle in gioco, ed ill paragone è ovviamente valido "a parità di potenza sviluppata sul carico"; se mantengo la potenza inalterata, variando la corrente assorbita varia anche la tensione ai capi del trasduttore, e la tua osservazione è corretta.
Mantenendo identico il guadagno, è facile fare i conti e vedere cosa ne deriva , in termini di pressione, passando da un altoparlante, a due, a quattro.
Vlevo solo fare notare che, a parità di potenza, il gruppo serie è più "efficiente" del trasduttore singolo, ossia richiede meno corrente per sviluppare la stessa pressione del trasduttore singolo.
Dato che il controllo di volume interviene, in buona sostanza, sulla tensione di uscita, se lascio inalterata la posizione della manopola, all'incrementare del carico diminuisce la corrente assorbita, e quindi la potenza erogata: infatti, un amplificatore da X watts su 8 ohm eorgherà una potenza massima sempre più ridotta con l'aumentare della resistenza posta ai morsetti di uscita.

Adottando le tre configurazioni proposte, se non sposto la manopola del volume la pressione acustica generata rimarrà la stessa, cambierà solo la potenza assorbita dal carico.
Come ti dicevo, il discorso è della maggiore "efficienza" del gruppo serie, che mi consente di ottenere pressioni acustiche più elevate rispetto all'uso di un singolo altoparlante, a parità di potenza applicata.

Ciao,
Andrea

[gianka]

Ok, adesso mi è più chiaro. stavo però ragionando al contrario, ovvero se metto in parallelo 2 altoparlanti da 8Ohm allora la corrente si raddoppia a parità di tensione, per cui a parità di potenza assorbita mi ritrovo con una corrente esattamente dimezzata, ma con una pressione sonora invariata in quanto ho dimezzato la corrente ma ho raddoppiato il numero di trasduttori per cui il volume d'aria spostato è esattamente lo stesso.
Risultato un guadagno di 6db ovvero sensibilità raddoppiata.

Se fin qui non ho commesso errori allora montando 4 altoparlanti in serie a coppie e poi collegando le due coppie in parallelo all'ampli dovrei ottenere a parità di carico visto dall'ampli (rimangono infatti gli 8Ohm iniziali) e quindi di potenza assorbita, un incremento di 9db giusto? ovvero ogni coppia di altoparlanti sente metà della corrente (guadagno 6db) e le due coppie in serie a pari potenza assorbita mi forniscono il guadagno di ulteriori 3db.
è corretto?

Giancarlo

[Flopy]

Molto preparati non c'è che dire!
Complimenti!

[barbara aghemo]

gianka ha scritto:
Ok, adesso mi è più chiaro. stavo però ragionando al contrario, ovvero se metto in parallelo 2 altoparlanti da 8Ohm allora la corrente si raddoppia a parità di tensione, per cui a parità di potenza assorbita mi ritrovo con una corrente esattamente dimezzata,....

Giancarlo,
stai facendo una zuppa mista, vai piano, prenditi un pezzo di carta e svolgi i passaggi. Non capisco bene cosa intendi: la prima parte è giusta, se tieni la tensione invariata, la corrente raddoppia, così come la potenza dissipata sul carico.
Ossia, immaginando il nostro caso ideale, se su 8 ohm di carico abbiamo 28,3 volts e 3,5 A circa per 100 W, dimezzando il carico ma mantenendo la tensione a 28,3 V avremo una I di 7 A ed una potenza di 200 W.
Dopodichè, mi perdo nel tuo ragionamento: ossia, se considero il carico di 4 ohm con una potenza di 100W, ottengo una tensione di 20 v ed una corrente di 5 A, che non è la metà di 7, ovviamente, ma è legata da un fattore di proporzionalità di 3 dB. Infatti, P= RI2: ossia il legame tra resistenza, corrente e potenza non è lineare, ma quadratico.
A potenza dimezzata, a parità di tensione, corrisponde intensità dimezzata, mentre a potenza dimezzata, a parità di resistenza, corrisponde una intensità ridotta in funzione di un fattore pari alla radice di quadrata di 2.

Il discorso che due altoparlanti in parallelo hanno sensibilità più elevata di 6dB rispetto all'altoparlante singolo è dovuto a due fattori: 3 dB derivano dall'incremento della corrente circolante per via del dimezzamento del carico, e 3dB derivano dal raddoppio della superficie radiante...ma la potenza assorbita cambia anch'essa. Se mantengo inalterata la potenza dissipata, il parallelo di due trasduttori rende solo 3dB in più rispetto all'altoparlante singolo. La sensibilità, infatti, di solito si riferisce come livello in dB ad un metro riferito ad una tensione di 2,83 V ai capi del trasduttore, perchè 2,83 V su 8 ohm equivalgono ad un watt, ma se un altoparlante da 8 ohm avente sensibilità di 90 db dissipa 1 W per generare quei 90 dB, un altoparlante da 4 ohm, se dichiara la stessa sensibilità, vedrà 2,83 V applicati ai suoi morsetti, ma starà dissipando una potenza di 2 watt, e non di 1!

La confusione viene forse generata dal concetto di sensibilità stessa, che può essere indicata in db/W/m o dB/V/m.
Gli stessi due altoparlanti, uno da 8 ed uno da 4 ohm, avranno sensibilità diverse od uguali a seconda del sistema di misura.

Se, per ipotesi, i due trasduttori hanno identica sensibilità se misurata con riferimento alla tensione di ingresso, vedranno una variazione di 3dB a sfavore di quello avente resistenza dimezzata se la misura viene riferita alla potenza dissipata.

Infatti, se abbiamo da entrambi 90 dB per 2,83V, se effettuiamo la misura in base ad 1 W in ingresso l'altoparlante da 4 ohm assumerà una sensibilità di soli 87 dB, dovuti al fatto che, a parità di potenza applicata, nella sua bobina circola una corrente inferiore rispetto all'altoparlante da 8 ohm.

Se fin qui non ho commesso errori allora montando 4 altoparlanti in serie a coppie e poi collegando le due coppie in parallelo all'ampli dovrei ottenere a parità di carico visto dall'ampli (rimangono infatti gli 8Ohm iniziali) e quindi di potenza assorbita, un incremento di 9db giusto? ovvero ogni coppia di altoparlanti sente metà della corrente (guadagno 6db) e le due coppie in serie a pari potenza assorbita mi forniscono il guadagno di ulteriori 3db.
è corretto?

Giancarlo

Fai i conti per come ti ho mostrato nel primo esempio, che connettono l'output acustico con le grandezze elettriche in gioco.
Abbiamo un altoparlante da 8 ohm, BxL 10 T/m, Cms 0,1 mm/N.
Gli spariamo dentro i nostri cari, vecchi 100 W: vale a dire 28,3 V e 3,5 A.
Avremo X (mm) = I*Cms*(B*L)= 3,5 mm.
Prendiamo ora il pacchetto di due coppie di altoparlanti poste in parallelo tra loro, dove ogni coppia è costituita da due altoparlanti in serie, ed alimentiamo il tutto con 100W, ossia sempre 28,3 V e 3,5A, dato che l'impedenza complessiva è rimasta inalterata.
La corrente si dividerà nei due rami serie, dove ogni altoparlante viene percorso da una corrente di 1,75A.
Data la relazione di prima, ogni membrana si muoverà di 1,75 mm, ma siccome sono 4 altoparlanti, sarà equivalente ad averne uno solo che si muove di 7mm.

Il raddoppio dell'escursione corrisponde, in termini di potenza acustica, a 6 dB di differenza, e non a 9 come avevi immaginato.

Se per ipotesi volessimo considerare il caso opposto, ossia due gruppi in serie dove ogni gruppo è dato da due altoparlanti in parallelo, avremo comunque la stessa impedenza complessiva di 8 ohm, e avremo che la corrente circolante nelle bobine è sempre identica a prima, e l'output rispetto al singolo altoparlante sarà sempre e comunque superiore di soli 6 dB.

Non so se sono stato chiaro, Giancarlo, spero di avere reso l'idea!

Ciao,
Andrea

[gianka]

Hai perfettamente ragione, ho fatto un po' di confusione.

In effetti mi ha tratto in inganno il calcolo della sensibilità che se avviene a parità di Voltaggio non può per forza di cose essere a parità di potenza su due carichi differenti, ragione per cui la premessa iniziale era sbagliata (ovvero che i due altoparlanti in parallelo raddoppiano la sensibilità a parità di potenza).

Dai calcoli comunque viene fuori che collegando due coppie di altoparlanti in serie/parallelo o prallelo/serie otteniamo un incremento di sensibilità di 6db a costo zero, nel senso che rimane invariata l'impedenza vista dall'ampli, ma raddoppia l'emissione.

E' vero questo? che controindicazioni ci sono (a parte il costo di acquisto dei trasduttori) in un tale tipo di collegamento? c'è differenza fra i due tipi di collegamento?

[barbara aghemo]

Gianka,
magari adesso mi odierai, ma se su queste cose non ci si esprime con precisione, si rischia di finire poi chissà dove...

Allora, l'incremento di sensibilità è di 3 dB (raddoppio), l'altro incremento di 3 dB (ulteriore raddoppio) deriva dal fatto di raddoppiare gli altoparlanti, per cui 6 dB significa QUADRUPLICARE l'output: nel senso che, all'ascolto, sentiremo un volume che è il doppio del doppio di quello iniziale (detta così è una frase orripilante, come sintassi, ma rende l'idea!).
Sarebbe più corretto dire che il sistema "doppia coppia" (piace il poker?) è di 6 dB più "efficiente" rispetto al trasduttore singolo. Difficoltà legate a tale cosa? Nessuna: si ottiene effettivamente una quadruplicazione della potenza acustica senza intaccare minimamente il lavoro dell'amplificatore....al limite, il dubbio è se conviene (parlo in quattrini) quadruplicare gli altoparlanti piuttosto che avere un ampli più potente, od un singolo altoparlante più efficiente.

Dal punto di vista dell'ampli, non cambia assolutamente nulla: per lui, usare uno o quattro altoparlanti così configurati è assolutamente identico.
Dal punto di vista dell'ascolto, tutto dipende da dove questi quattro altoparlanti li andiamo a mettere, e di come le loro interazioni possono risultare dannose o vantaggiose...ma qui il discorso si fa complesso assai, e non lo si può certo liquidare su un forum!

Ciao,
Andrea

[gianka]

Andrea...
odiarti? per carità, al limite ti ringrazio per le precisazioni!!
Però devo dissentire sul fatto che in questo modo si abbia una quadruplicazione dell'emissione... :o

In base alla definizione di db, infatti, un incremento di 6db corrisponde circa al raddoppio della grandezza (20*log(2)=6.02...), mentre un incremento di 3db ad un fattore 1.414 (per la precisione sqrt(2)).
Per cui a regola incrementando l'emissione di 6db dovresti avere un RADDOPPIO del volume percepito.

Indubbiamente le interazioni fra un array di altoparlanti sono un discorso effettivamente troppo complesso da affrontare qui.
conosci un buon testo tecnico da consigliami?

Grazie mille


Giancarlo.

[Wolly]

Ciao, ho letto la discussione in merito ma una cosa non mi è ancora chiara

avendo un 3 vie da 60w su 4 ohm woofer/mid/tweeter voglio sostituire il midrange con un'altro tipo solo che è da 8 ohm e tiene 30w, dunque se ne metto due in parallelo realizzando un carico da 4ohm ??

quindi due mid in parallelo da 30W reggono poi i 60W dell'ampli ?
oppure essendo doppi (suonano il doppio) basta attenuarli col filtro quindi gli arrivano meno watt rispetto agli altri driver ?