RIVISTA PER AUTOCOSTRUTTORI
DI SISTEMI AUDIO DI ALTA QUALITÀ
HIFI
CONTROREAZIONE...
SI o NO?!?
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N.192
L’OPINIONE DI
MARZULLO
TEORIA: LA SCELTA DELLE RESISTENZE E DEI CONDEN-
SATORI MIGLIORI NELLA PROGETTAZIONE AUDIO ▲ IL PASS ZEN
AMPLIFIER: 10 WATT SINGLE-STAGE SINGLE-ENDED IN CLASSE A
PRATICA: STUDI SU AMPLIFICATORI VALVOLARI SINGLE
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Periodico mensile
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08
12
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TEORIA
La scelta delle resistenze e dei condensatori
migliori nella progettazione audio
di Quirino Cieri
28
Studi su Amplificatori valvolari Single Ended
a polarizzazione di griglia positiva (Classe A2)
di Giuseppe Diamantini
42
SILOE 2015-2
di Claudio Soldi
54
La Sonus Faber vista con gli occhi
di un autocostruttore
di Nicola Del Bianco
04
Editoriale
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L’iniezione di segnale sul nodo di uscita
di un amplificatore
di Pierluigi Marzullo
18
Finito di stampare nel mese di aprile 2015
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COVER STORY
Controreazione sì, controreazione no:
la mia opinione
di Pierluigi Marzullo
05
PRATICA
SPECIALE
VARIE
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UNI EN ISO 9001:2000
N.d.r.
Ci scusiamo con i lettori ma l’articolo di Nelson Pass,
annunciato in copertina, è slittato per esigenze
tecniche al prossimo mese.
EDITORIALE
Caro Marzullo, la cover story è tua
e la meriti tutta!
P
er la scelta della cover story
di questo mese non ho
avuto alcun dubbio all’indomani della lettura del testo,
non lunghissimo ma denso di
concetti e riflessioni, che mi ha
inviato il nostro prezioso Ing.
Marzullo.
Per comprendere fino in fondo le
finalità del suo scritto è opportuno che io spenda qualche parola
per illustrarvi il senso dell’articolo del Dott. Accorsi che è stato
ospitato in un passato molto
recente, sempre come cover story,
qui su Costruire Hi-Fi, articolo al
quale il nostro Pierluigi fa riferimento. Accorsi, come peraltro
molti altri sperimentatori più o
meno validi, prende le mosse da
una tecnica di misurazione che,
per quanto io ne sappia, fu introdotta alla fine degli anni Settanta
– inizio anni Ottanta da Nelson
Pass, in alcuni suoi articoli che
furono pubblicati su “Audio
Amateur Magazine”. Li lessi
all’epoca, tantissimo tempo fa
(avevo da poco iniziato ad insegnare all’università), con grande
interesse e vi prometto, essendo
certo di non averli gettati via, di
4
Costruire Hi-Fi N. 192
sottoporli alla vostra attenzione
quando riuscirò a ritrovarli: credetemi, vale davvero la pena
conoscerli. Bene, con una incontestabile razionalità, Nelson Pass
sosteneva che per misurare il fattore di smorzamento di un
amplificatore, ovvero la sua resistenza interna, la maniera più
corretta per effettuare il test fosse
quella di iniettare un segnale
all’uscita dell’amplificatore in
prova, segnale che simulasse nel
modo più realistico possibile la
forza controelettromotrice proveniente dall’altoparlante. Invero,
ancora oggi non riesco a trovare
pecche a questa metodologia!
Non escludo che, già antecedentemente a Pass, altri l’avessero
introdotta, dal momento che, ma
vado a ricordo, il nostro Nelson
non etichettava tale tecnica
(Using the amplifier to analyze
itself) come sua idea originale. Si
trattava della modestia tipica di
un grande o, piuttosto, a sua
volta era partito da studi precedenti? In realtà poco importa.
Ritornando ad Accorsi e al suo
scritto, egli esegue una serie di
misure e trae delle conclusioni
di Fulvio Chiappetta
estreme: la
controreazione è nociva per il
suono di un amplificatore. Ha
ragione, ha torto, il suo percorso
tecnico è corretto o ha forzato in
una ben determinata direzione
l’interpretazione delle sue misure? Mi verrebbe da dire “ai posteri l’ardua sentenza”. L’unica cosa
certa è che Accorsi, con il suo articolo, ha scatenato una serie davvero importante di osservazioni,
critiche e lodi, riuscendo ad ottenere l’effetto di un grosso sasso
lanciato in una stagno di acque
chete. Bene, in qualche modo è
quello che speravo!
Dal canto mio, pur non nascondendo di avere, in qualità di progettista militante, un parere personale ben chiaro e tecnicamente
giustificabile, nella mia funzione
di direttore di Costruire Hi-Fi
non posso che essere assolutamente imparziale e pertanto,
volendo anche per credo culturale favorire la pluralità dell’informazione, intendo ospitare non
solo gli articoli, ma anche le brevi
lettere che stanno giungendo in
redazione sull’argomento. Credo
che un sano e pacato confronto
non possa che far bene alla rivista
e risultare particolarmente gradito ai suoi lettori.
Siete tutti pertanto invitati a partecipare al dibattito, inviando le
vostre osservazioni in merito:
abbiano già alcune vostre lettere
che
pubblicheremo
quanto
prima. Oggi partiamo con l’interessantissimo articolo di Pierluigi
e già pregustiamo, così come lui
annuncia di voler fare, un suo
seguito. Vi auguro come sempre
una felice lettura di Costruire HiFi e vi do appuntamento alla
prossima.
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ANNUNCIO IMPORTANTE
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Costruire HiFi offre ai propri lettori la possibilità di
vedere pubblicata la propria recensione del prodotto
del cuore.
Nella nuova rubrica “Recensore per un giorno” verrà
inserito l’articolo che, a insindacabile giudizio della
redazione, sarà ritenuto il migliore del mese e verrà premiato con un abbonamento all’edizione digitale di
Costruire HiFi.
Buon lavoro!
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COVER STORY
Controreazione sì,
controreazione no:
la mia opinione
di Pierluigi Marzullo
Come introduzione ideale a questo articolo dell’Ing. Marzullo, vi rimandiamo alla lettura dell’editoriale del nostro
Direttore, l’Ing. Fulvio Chiappetta
I
l tema dei presunti danni che
la controreazione sarebbe in
grado di infliggere ai segnali
musicali torna periodicamente
alla ribalta, con vecchie e nuove
teorie.
E’ questo il caso dell’articolo di
Mauro Accorsi “La controreazione totale è una tecnica compatibile con la riproduzione HiFi?”.
Mauro ci aveva abituati ad articoli provocatori, e se l’intento era
quello di stupirci, e provocare
una qualche reazione, sicuramente ci è riuscito.
Nell’articolo, un durissimo attacco alla controreazione globale
conduce ad una condanna inappellabile:
“Il suo impiego su amplificatori di
qualità elevata, a parere di chi scrive, è da sconsigliare per le evidenti
alterazioni che impone al segnale in
transito“, bollandola con un marchio d’infamia: la sua presenza è
ammessa solo “su amplificatori
impiegati a banda limitata sulle bassissime frequenze ma non su amplificatori al lavoro su frequenze medio
alte o peggio a banda intera”.
Queste conclusioni sono inaccettabili, non solo perché in contrasto con la comune esperienza di
chiunque ascolta la musica con
attenzione e passione, ma perché
possono confondere le idee sulla
controreazione ai meno esperti di
elettronica, e soprattutto perché
basate su presupposti inesistenti,
8
Costruire Hi-Fi N. 192
e non supportate dalle correnti
leggi dell’elettrotecnica e dell’elettronica, per cui ritengo di
non potermi astenere da una
replica su questa fiction.
Sono rimasto a lungo dubbioso
sull’opportunità di replicare
sulla rivista, infatti inizialmente
ero intenzionato a scrivere un
articolo di approfondimento,
perché gli argomenti posti da
Mauro sono sempre piuttosto
interessanti, oltre che di stimolo;
in questa nouvelle vague di reazione alla controreazione (senza controreazione è meglio), purtroppo
non c’era nulla da scrivere, se
non una trattazione vasta e omogenea sulla controreazione, perché non vi è alcun fondamento
scientifico sulle tesi proposte, né
i risultati pubblicati sull’articolo
sono stati replicabili dal sottoscritto nel proprio laboratorio.
Quindi mi limiterò a qualche
osservazione, che spero possa
essere un argomento di riflessione sul tema, che per la verità non
è mai tramontato, e periodicamente ritorna di attualità, in attesa di riparlarne più approfonditamente.
In primo luogo, è doverosa
un’osservazione sul metodo
scientifico (da Wikipedia).
Il metodo scientifico è la modalità tipica con cui la scienza procede per raggiungere una conoscenza della realtà oggettiva, affidabile, verificabile e condivisibi-
le.
Esso consiste, da una parte, nella
raccolta di dati empirici attraverso l’osservazione sperimentale;
dall’altra, nella formulazione di
ipotesi e teorie da sottoporre al
vaglio dell’esperimento per
testarne l’efficacia. Spesso il
metodo richiede anche la ripetibilità e la riproducibilità dei
fenomeni osservati da interpretare.
Storicamente la paternità ufficiale del metodo scientifico, nella
forma rigorosa sopra definita, è
attribuita a Galileo Galilei, sebbene studi sperimentali e riflessioni
filosofiche in merito abbiano
radici anche nell’antichità, nel
Medioevo e nel Rinascimento.
Concluderei, sulle difficoltà di
applicazione del metodo scientifico, citando Albert Einstein (lettera al premio Nobel Max Born
del 4 dicembre 1926): “Nessuna
quantità di esperimenti potrà
dimostrare che ho ragione; un
unico esperimento potrà dimostrare che ho sbagliato.”
Mi sembra naturale che la pubblicazione su una rivista tecnica
richieda un minimo di applicazione di metodo “scientifico”,
altrimenti dovremmo scrivere su
riviste di opinione.
Tornando all’articolo, anacronistici luoghi comuni e pregiudizi
sulla controreazione (sottoprodotti
degli
articoli
di
Otala/Leinonen, 1976) - ormai
COVER STORY
superati dalla storia – sorvolano
sul fatto che la controreazione è
molto più antica, infatti nasceva
nel 1927 ad opera di Harold
Black, nei laboratori Bell (i più
importanti laboratori di ricerca,
della più grande compagnia telefonica del mondo, che hanno
generato ben sette premi Nobel) dove videro la luce i anche i
semiconduttori.
Agli albori delle telecomunicazioni, il problema era di riuscire
a comunicare a distanza: numerosi amplificatori, anche dozzine,
che dovevano necessariamente
essere collocati in cascata lungo
la linea telefonica, per rigenerare
il segnale che si deteriorava con
la distanza, a causa di attenuazione e rumore, ponevano limiti
invalicabili.
L’invenzione di Black, la retroazione
negativa
(Negative
Feedback, da noi “controreazione”) permise di abbattere sostanzialmente distorsione e rumore, e
nel contempo di aumentare la
banda utile, rendendo possibili le
comunicazioni a lunga distanza.
Negativa, perché la distorsione e
rumore vengono amplificati
negativamente, e quindi combinati all’ingresso col segnale, in
modo da essere cancellati
all’uscita dell’amplificatore.
Ma, fin da subito, Black si rese
conto che gli amplificatori controreazionati manifestavano problemi di instabilità, dovuti al
seppur minimo tempo di transito, che li portava ad oscillare;
questa gravissima problematica
venne presto risolta grazie al
contributo di Harry Nyquist (si,
proprio quello del “Criterio di
Stabilità”) pubblicato nel 1934
“Stabilized feed-back amplifiers”, che si trova tuttora su qualunque libro di testo.
Quindi nulla di nuovo, tant’è che
ancora oggi possiamo parlare
con l’altro capo del mondo, con
comunicazioni perfettamente
intelligibili, senza misteriose
distorsioni e drammatici ritardi
temporali.
Le problematiche dell’Hi-Fi sono
nulla in confronto alle sfide poste
dalle comunicazioni intercontinentali su satelliti.
L’articolo sembra molto lontano
dalla dichiarata intenzione di
“chiarire le interazioni esistenti tra
gli stadi di potenza e i carichi che
generalmente sono chiamati a pilotare, gli altoparlanti dinamici”, infatti si mantiene sempre sulle generali, evitando di dare le necessarie spiegazioni e motivazioni
relative alle misure effettuate, e
non ultimo, alcuna motivazione
o giustificazione delle conclusioni a cui perviene.
Dopo aver lanciato i suoi strali
sulle “nuove soluzioni tecniche”
(che risalgono a decenni addietro) che non avrebbero consentito una “superiorità su tutti i parametri di valutazione”, sacrificando
le prestazioni assolute sull’altare
della logica commerciale, gli
strali vengono rivolti alla controreazione globale, cioè quella
impiegata nei circuiti amplificatori di potenza, che pertanto non
sarebbero in grado di pilotare i
classici altoparlanti dinamici.
Ma – vorrei osservare – il frutto
di queste accuse alla controreazione globale ha prodotto la
nascita di una nuova generazione di amplificatori “Zero
Feedback” tutt’altro che disinteressati: infatti non sono proprio
alieni da quelle logiche commerciali giustamente criticate, poiché
costano anche dieci volte di più
di un buon amplificatore controreazionato, pur utilizzando essi
stessi la controreazione negli
stadi prima di quello finale –
unico escluso dall’anello, e
comunque controreazionato al
100% essendo normalmente un
inseguitore catodico …
Si domanda infatti Mauro
Accorsi: “Cosa accade quando si
pilota un altoparlante?” – rispondendo che, a causa della sua inerzia nel muoversi, sovrapporrà un
segnale generato dal proprio
movimento
(Forza
Contro
Elettro-Motrice) ai segnali di
pilotaggio successivi.
Si pone quindi il problema di
come visualizzare elettricamente
il fenomeno, concludendo che
“Essendo il segnale musicale una
successione di transienti e non un
segnale continuo, si comprende
come il sistema controreazione non
sia una tecnica priva di controindicazioni molto serie se applicata a
sistemi ad alta fedeltà”.
A questo punto – non essendo
stata portata alcuna evidenza a
supporto della categorica affermazione – proprio non si può
comprenderne il motivo, anche
ricordando che la tremenda “successione di transienti” rimane confinata nelle bande tecnologicamente molto limitate delle “sorgenti” (qualche decina di kHz al
massimo) - analogiche o digitali
che esse siano - e che un moderno di un amplificatore audio arriva ad un prodotto di banda
anche di una decina megahertz e
certo non può essere impensierito da quei transienti.
Segue
una
contraddittoria
digressione sull’impedenza di
uscita dell’ampli retroazionato,
per cui “se l’impedenza di uscita
fosse realmente vicina a zero il prelievo di segnale dall’uscita sarebbe
impossibile”, concludendo che “In
realtà, l’impedenza effettiva è ben
più alta, come vedremo dalle rilevazioni effettuate”, per cui va ad
adottare, per la rilevazione, un
complesso sistema, che prevede
un secondo amplificatore - identico al primo – con l’uscita collegata tramite una bassissima resistenza al nodo di uscita del
primo, prelevando per le sue
misurazioni un segnale dall’ingresso invertente del secondo
amplificatore.
Sulla prima affermazione non
posso essere d’accordo, non solo
per l’assurdità scientifica della
stessa (la resistenza di uscita
viene ritenuta in parallelo al carico, anziché in serie, come si conCostruire Hi-Fi N. 192
9
COVER STORY
viene a un buon generatore di
tensione quale è un amplificatore
convenzionale), ma anche per
avere più volte verificato sperimentalmente la bassa impedenza
di uscita dei miei amplificatori,
con il metodo dell’inserimento di
un carico e misurazione della
caduta di tensione, e avendone
poi pubblicato i risultati sulla
rivista, in modo che chiunque
potesse convincersi della validità
della misura. Vedasi, ad esempio,
il
recente
articolo
sul
l’Amplificatore per Cuffia MPHP (CHF 178 e 179).
Il metodo, facilmente replicabile
da chiunque, si basa sulla Legge
di Ohm, che risulta tuttora in
vigore.
Si veda, a conferma che è possibile avere realmente una bassa
impedenza di uscita su un amplificatore retroazionato, i grafici
sul web del Super-Regolatore di
Jung/Didden, con elevatissimo
fattore di retroazione, che esibisce un’impedenza d’uscita di 10
µOhm (leggasi dieci micro-ohm,
ovvero 0,00001 ohm) reali e
misurati da scienziati con una
validissima reputazione internazionale, e che risultano funzionare ineccepibilmente, incuranti
delle nuove teorie di Accorsi.
Secondariamente – e nemmeno
tanto – se l’impedenza reale dell’ampli fosse realmente “ben più
alta”, allora l’Autore avrebbe
potuto effettuare le misurazioni
direttamente sul nodo di uscita –
cosa che non gli è stata possibile,
quindi… ?
Segue l’osservazione degli oscillogrammi delle Figure 9, dove si
effettua un test con onda quadra
a 10 kHz, “con l’iniezione diretta
sullo stadio di uscita ampli2, e si
confronta il segnale in uscita dal
generatore, e quello reperibile sull’ingresso di ampli2. Il segnale di
ritorno è elevatissimo in rapporto al
segnale di pilotaggio”.
Questo è incomprensibile: a
parte che quel segnale “di ritorno”, a colori, risulta dall’oscillo10
Costruire Hi-Fi N. 192
gramma molto scenografico, la
sua ampiezza è pari a 46,5 mV
picco-picco, quindi come fa ad
essere “elevatissimo” rispetto al
segnale di pilotaggio, che risulta
di 368 mV picco-picco, come si
vede nella traccia superiore
(CHF 188) di Figura 9?
Ma, ancora più misterioso, è il
prelievo del segnale dall’ingresso
dell’ampli2.
Perché? Cosa significherà mai?
Purtroppo, non viene data alcuna descrizione del metodo, né
spiegazione - allora dovremo
arrangiarci.
Osservando gli oscillogrammi,
possiamo notare che i picchi
avvengono in corrispondenza
del fronte di salita e discesa dell’onda quadra, che sembra
comunque riprodotta perfettamente. Ma allora, non viene il
dubbio che quel segnale osservato non sia altro che il segnale
della retroazione, che va a “spingere” l’amplificatore per fargli
superare quei perfidi transienti
(siamo a 10 kHz, le armoniche
che costituiscono l’onda quadra
si spingono fino alla regione dei
MHz, e quel povero amplificatore è caricato con una resistenza di
2 ohm, che non è una cosa molto
gentile nei suoi confronti) col
risultato di riuscire a mantenere
in uscita la forma d’onda originale, nonostante tutto? (Dalle
immagini si conferma invece il
buon funzionamento della controreazione!).
Perché iniettare un’onda quadra
a 10 kHz se il fenomeno da osservare è il segnale spurio prodotto
dall’altoparlante (la FCEM prima
menzionata)?
In tal caso, si sarebbe dovuto utilizzare una segnale nell’ordine
delle frequenze di risonanza dei
woofer – cioè nell’interno della
cinquantina di hertz, dal
momento che a frequenze maggiori della risonanza, la bobina
dell’altoparlante viene efficacemente frenata dall’altoparlante
stesso, e non vi sono FCEM di
rilievo (chi ne fosse interessato,
può trovarne evidenza e giustificazione scientifica nel Forum di
CHF).
Viene quindi chiamata in ballo
l’impedenza dello stadio di uscita “piuttosto elevata, per poi assestarsi su un segnale tendente a zero
(impedenza dello stadio di uscita
bassa per effetto della controreazione)” – presumo che si riferisca
alla Figura 9, ma non è spiegato
come tale segnale possa rappresentare proprio l’impedenza di
uscita: vi è solo la granitica certezza che tale fenomeno “è destinato senza dubbio a produrre effetti
udibili, essendo la musica un susseguirsi di transienti”.
Quindi, “L’impedenza di base dello
stadio è evidentemente piuttosto alta
e variabile dinamicamente con la frequenza e, nel tempo, e pesantemente
condizionata dalla velocità dei transienti” e “Si potrebbe con relativa
facilità calcolarne il valore, ma non
ne vale nemmeno la pena: siamo di
fronte a ciò che io definisco ”un
difetto primario”, intollerabile in un
amplificatore di qualità”.
Magari, se Mauro almeno avesse
provato a dimostrarlo, anziché
solo enunciarlo, avrebbe potuto
essere anche più convincente…
Sembrerebbe dunque identificare
con l’impedenza di uscita dell’amplificatore il segnale rilevato
sull’ingresso non invertente del
secondo amplificatore, ma quel
segnale null’altro è che il tentativo dell’amplificatore di annullare una enorme corrente che gli è
stata iniettata sul nodo di uscita,
ovvero un segnale “errore”, visto
che in ingresso non gli è stato fornito alcun segnale, che prova il
buon funzionamento della controreazione, visto che quasi riesce ad annullare il segnale iniettato sulla sua uscita (per i miracoli, la controreazione si sta
attrezzando, ma perché – giusto
per pari opportunità - non viene
data un’occhiata a cosa succede
all’uscita di un ampli “Zero
Feedback” nelle stesse condizio-