La banda passante di un amplificatore rappresenta lo spettro di frequenze, che va dalla più bassa alla più alta, che l’amplificatore è in grado di riprodurre senza distorsioni significative, mantenendo una tolleranza di 1dB. Sono numerosi i fattori che possono influenzare la banda passante di un amplificatore. Tuttavia, per essere considerato un amplificatore HiFi di qualità, è fondamentale che la sua banda passante sia compresa tra 20Hz e 20kHz senza distorsioni o attenuazioni rilevanti. Il problema risiede nel fatto che molti erroneamente credono che sia sufficiente che il trasformatore sia in grado di raggiungere i 20kHz per evitare distorsioni. Questo è un ragionamento profondamente sbagliato. Purtroppo, i trasformatori audio introducono distorsioni, rotazioni di fase e attenuazioni ben prima del loro limite di banda teorico. Pertanto, è necessario che la banda passante del trasformatore si estenda molto al di là della gamma udibile, in modo che non si verifichino distorsioni indesiderate all’interno della gamma udibile stessa.

Bufale del WEB

Alcune persone sostengono che la banda passante di un amplificatore non debba essere eccessivamente ampia. Tuttavia, affermare che una banda passante elevata sia una caratteristica “limitante” è un’asserzione aberrante, soprattutto quando si considerano le rotazioni di fase (di cui parlerò in seguito).  Può essere valido limitare intenzionalmente la banda passante NEL CIRCUITO, ma non nel trasformatore. Questa limitazione può essere motivata principalmente da considerazioni sulle emissioni RF che potrebbero danneggiare alcuni tipi di tweeter o disturbare apparecchiature esterne. Tuttavia, tale limitazione deve essere implementata con criterio. Inoltre, il circuito deve essere progettato in modo da evitare la presenza di disturbi ultrasonici o frequenze radio, ma non necessariamente con un taglio brutale a 20kHz.

A sostegno di quanto sto affermando, riporto di seguito l’esempio di un trasformatore d’uscita della Tamura, uno dei produttori di trasformatori più rinomati al mondo. Questo esempio dimostra che ciò che sto dicendo non è frutto di chiacchiere senza fondamento. È importante evidenziare che anche un’azienda di tale prestigio, come la Tamura, riconosce l’importanza di una banda passante estesa per i trasformatori audio. Questo conferma la validità delle mie argomentazioni e sottolinea che la banda passante adeguata va ben oltre i 20kHz.

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I trasformatori di questa famiglia sono venduti a diverse migliaia di euro la coppia. Dalla tabella e dal grafico forniti, si può osservare che presentano una banda passante media di 10Hz a -1dB fino a 100kHz. Questi trasformatori audio sono riconosciuti a livello mondiale come i migliori nel loro campo. È sorprendente sentire alcune persone affermare che trasformatori con tali caratteristiche possano danneggiare i woofer e tweeter, dimostrando solo una mancanza di comprensione su questo argomento da parte di tali individui.

La maggior parte delle persone si informa tramite forum online, dove la conoscenza di alcuni si mescola con l’ignoranza totale di molti altri. Si possono leggere leggende e teorie infondate, come quelle che suggeriscono di intervallare primario e secondario dei trasformatori 20/30volte, o che si necessita di almeno 100 henry di induttanza primaria per ottenere buoni risultati. Alcuni sostengono che se le induttanze dei trasformatori sui due canali non sono perfettamente uguali, il risultato sonoro sarà completamente diverso, e che è essenziale abbinare i trasformatori a coppie…

Purtroppo, questo universo di informazioni è spesso un mix confuso di nozioni prive di senso, in cui perle preziose si confondono con assoluti non sense. Inoltre, spesso viene completamente ignorato l’aspetto più importante: la banda passante. Alcuni produttori, per vendere prodotti di qualità mediocre, arrivano addirittura a sostenere che la banda passante non sia importante o addirittura mentono sulle reali caratteristiche dei loro trasformatori. Quante volte avete visto bande passanti dichiarate senza specificare l’attenuazione? Quante volte avete visto riportate le condizioni del test? Personalmente, dichiaro sempre le condizioni di test in modo trasparente e onesto.

Sono entusiasta di condividere la mia esperienza nella costruzione dei trasformatori audio. Come artigiano appassionato, ho dedicato molti sforzi nel perfezionare la progettazione e la realizzazione di questi componenti cruciali. Nel corso del tempo, sono riuscito a raggiungere risultati che possono competere in alcuni casi con i trasformatori prodotti da rinomati marchi come Tamura.

È importante sottolineare che non intendo sminuire l’importanza dei prodotti di marchi storici come Tamura, che vantano una reputazione consolidata nel settore. Al contrario, ammiro il loro lavoro e la loro dedizione alla qualità. Tuttavia, grazie alla mia dedizione e alla ricerca costante di soluzioni ottimali, sono riuscito a realizzare trasformatori con una banda passante equiparabile o in alcuni casi superiore a quelli di alcuni modelli Tamura. È stato un percorso appassionante, nel quale ho dedicato tempo e attenzione ai dettagli per soddisfare le esigenze degli appassionati di audio. Ho sempre mirato ad ottenere alti standard di qualità, cercando di superare le aspettative e offrire un’esperienza sonora eccezionale.

Mi rendo conto che le mie affermazioni potrebbero sembrare audaci o arroganti, ma desidero sottolineare che condivido queste informazioni con umiltà e realismo. Non ho l’intenzione di sovravvalutare i miei prodotti o sminuire il lavoro di altri produttori. La mia intenzione è semplicemente condividere la mia passione e i risultati che ho ottenuto con impegno e dedizione. Sono grato per l’opportunità di contribuire al mondo dell’audio e spero che la mia esperienza possa essere di ispirazione per altri appassionati che desiderano esplorare il campo dei trasformatori audio. Continuerò a perseguire la qualità e l’innovazione, sapendo che ogni passo avanti è il frutto di un costante impegno e dedizione.

Un pò di chiarezza sull’intervallamento

Un aspetto importante da considerare nella progettazione dei trasformatori audio è la tecnica del sezionamento. Per ‘sezionamento’ si intende l’intervallazione di più sezioni del primario e del secondario all’interno del trasformatore. Questa tecnica mira a migliorare l’accoppiamento tra i due avvolgimenti, il che a sua volta influisce sullo smorzamento dell’altoparlante e sull’interazione con la valvola oltre al miglior passaggio delle alte frequenze (fino a un certo punto).

È importante notare che intervallare eccessivamente i trasformatori può portare a effetti indesiderati. Aumentando il numero di intervallazioni, si aumenta anche la superficie delle armature del condensatore parassita che si forma tra i due avvolgimenti. Questo, a sua volta, incrementa la capacità parassita, influenzando la banda passante nella gamma delle frequenze alte. Pertanto, l’eccessivo sezionamento può comportare una riduzione delle frequenze acute.

Il numero di sezioni necessarie dipenderà dalle specifiche del trasformatore, come il rapporto di trasformazione, il numero di spire e la potenza. Non ha senso stabilire un valore arbitrario di sezioni come 10, 15 o 20. È importante valutare l’effetto delle capacità parassite sulla banda passante. È fondamentale trovare un equilibrio tra l’accoppiamento desiderato e la conservazione della risposta in frequenza. Se un prototipo iniziale mostra una banda passante esageratamente estesa, potrebbe essere opportuno realizzare un nuovo campione con ulteriori sezionamenti per migliorare l’accoppiamenti tra gli avvolgimento. In caso contrario, se il trasformatore fosse troppo limitato in alto sarà necessario ridurre il numero di sezioni o adottare altre tecniche per ridurre la capacità parassita. È importante sottolineare che le affermazioni di persone che sostengono di aver costruito trasformatori con un numero eccessivo di sezioni andrebbero prese con una certa cautela. Una configurazione con un’eccessiva quantità di sezioni potrebbe risultare in una riproduzione limitata delle frequenze al di sopra di pochi kHz. Pertanto, è fondamentale trovare un giusto equilibrio nel numero di sezioni, evitando sia il sovra-intervallamento che l’eccessiva riduzione delle frequenze alte. La costruzione dei trasformatori richiede precisione e attenzione alla giusta misura.

In generale, un trasformatore single-ended può funzionare efficacemente con circa 5 o 6 sezioni, mentre in un trasformatore push-pull potrebbe essere necessario un numero leggermente superiore, intorno a 10 o 12 sezioni. È importante sottolineare che i trasformatori con un numero eccessivo di sezionamenti rispetto a quanto indicato sopra sono quasi certamente di scarsa qualità. Questi trasformatori rappresentano solo una perdita di tempo per chi li avvolge e spesso vengono presentati con numeri esagerati a scopo di marketing. È quindi fondamentale evitare di cadere in queste pratiche ingannevoli e concentrarsi sulla realizzazione di trasformatori che siano realmente efficaci e performanti.

Desidero condividere con voi lo schema costruttivo di un amplificatore Conrad Johnson MV50. Tuttavia, per proteggere il mio lavoro e non rendere accessibili i dettagli sensibili come il numero delle spire e le sezioni dei fili, ho censurato tali informazioni. Ho dedicato una giornata intera alla realizzazione di questo schema, derivato dalla sbobinatura di un trasformatore danneggiato. Ovviamente è mia intenzione preservare la riservatezza delle mie creazioni e non divulgare gli schemi dei miei trasformatori. Tuttavia, spero che questo schema vi dia un’idea del concetto. Si tratta del trasformatore di un amplificatore commerciale Conrad Johnson MV50, noto per la sua qualità e apprezzato da molti, nonostante abbia solo 5 sezioni come potete vedere.

La storia dell’individuo che ha realizzato un trasformatore con 35 sezioni è senza dubbio una leggenda. Se tale persona esistesse davvero, significherebbe che ha costruito un trasformatore che a malapena riesce a riprodurre frequenze oltre un paio di kHz. Tuttavia, come si suol dire, “ogni scaraffone è bello a mamma sua”, e questa persona affermerà tranquillamente che il suo trasformatore suona divinamente, (magari utilizzandolo per un subwoofer???). Tuttavia, ciò non significa che si debbano realizzare trasformatori con un numero eccessivo di sezioni. È importante trovare il giusto equilibrio e realizzare trasformatori con il numero adeguato di sezionamenti, affinché abbiano le caratteristiche desiderate e offrano prestazioni ottimali.

Un pò di chiarezza sull’induttanza primaria

L’induttanza primaria di un trasformatore audio deve essere adeguata alle specifiche del trasformatore stesso e della valvola con cui sarà utilizzato. Dipende dal numero di spire del primario e dalla sezione del nucleo. Se un trasformatore, chiamiamolo “X”, è in grado di riprodurre agevolmente frequenze di 10 Hz con un’induttanza primaria di 20 Henry, non ha senso richiedere un’induttanza primaria maggiore. Aumentare il numero di spire senza una ragione valida servirà solo a diminuire la banda passante alta del trasformatore e a favorire fenomeni di saturazione del nucleo. Quindi, se leggete su un forum che qualcuno ha realizzato un trasformatore con un certo valore di induttanza primaria (ammesso che quel trasformatore funzioni bene), tale valore ha senso solo per quel trasformatore specifico, con quella determinata impedenza primaria e quella specifica potenza e per quella valvola. Non è possibile richiedere un trasformatore con una certa impedenza e una certa induttanza a proprio piacimento, perché non funziona in questo modo. In conclusione, l’induttanza primaria di un trasformatore audio deve essere quella corretta per garantire la riproduzione adeguata delle frequenze desiderate, tenendo conto delle specifiche del trasformatore stesso e della valvola con cui sarà abbinato.

L’induttanza primaria necessaria in un trasformatore audio dipende dalla resistenza interna della valvola utilizzata. Ad esempio, un triodo con una resistenza interna di 800 ohm, come la 2A3, richiederà un trasformatore con un’induttanza primaria inferiore rispetto a un trasformatore progettato per una valvola con una resistenza interna di 6000 ohm, come la KT88. Potete cliccare qui per leggere un articolo dedicato a spiegare questo fenomeno della “specificità” dei trasformatori d’uscita.

I 100Henry di induttanza primaria e il mito avviato dai software di simulazione

Molte persone mi hanno chiesto il motivo per cui, nei miei listini, dichiaro la banda passante dei trasformatori ma non l’induttanza primaria degli stessi. Voglio chiarire che faccio questa scelta per evitare di essere vittima di un mito che è stato avviato, in modo non intenzionale, da alcuni software di simulazione come Spice e LTspice. Vorrei sottolineare che LTspice è un ottimo software che utilizzo frequentemente, ma sembra che il suo funzionamento sia frainteso da molte persone. Tra le sue molte funzionalità, LTspice consente di disegnare e simulare il funzionamento di un amplificatore valvolare con il suo trasformatore di uscita. LTSpice simula un trasformatore come due induttanze accoppiate, il cui valore di induttanza riflette il rapporto di trasformazione del trasformatore che si desidera simulare.

Dalle mie esperienze di laboratorio, ho constatato che LTspice non è in grado di simulare accuratamente il comportamento di un trasformatore di uscita. Nel corso degli anni, ho provato più volte ad inserire tutti i valori rilevati da un trasformatore reale, come l’induttanza, la resistenza DC, le perdite e le capacità parassite, ma ho notato che la simulazione su LTspice non corrispondeva al funzionamento effettivo del trasformatore reale. Sembrava sempre che l’induttanza primaria fosse insufficiente per un corretto funzionamento, e la simulazione presentava attenuazioni e distorsioni sui bassi che non si riscontravano nel circuito reale.

Credo che LTspice simuli le due induttanze accoppiate come se fossero semplici solenoidi privi di un nucleo magnetico. Di fatto, secondo LTspice, quasi nulla al di sotto dei 100 Henry funziona in modo accettabile. Questo è uno dei motivi per cui mi rifiuto di pubblicare il valore dell’induttanza primaria dei miei trasformatori, perché le persone potrebbero guardare i miei listini, provare a simulare i trasformatori su LTspice e poi ignorarli perché apparentemente la simulazione li fa apparire mal funzionanti.

Alcuni dei miei concorrenti, per coprirsi dalle critiche, utilizzano pratiche poco oneste e scrivono specifiche ingannevoli nei loro trasformatori. Ad esempio, dichiarano un’induttanza di 200/300/500 Henry, ma in realtà, una volta misurati, si scopre che hanno solo 20 Henry. Anche marchi famosi e rinomati, che preferisco non citare, adottano queste pratiche. Tre anni fa ho acquistato una coppia di interstadio che, secondo il datasheet, avrebbero dovuto avere un’induttanza di 300 Henry, ma misurandoli con un ponte, ho scoperto che ne avevano appena 35. Questo mi ha fatto comprendere la diffusione di tali pratiche ingannevoli.

Dal punto di vista commerciale, spesso si raccontano bugie per vendere. Se dici ad una persona che per un amplificatore SE con valvole 2A3 è sufficiente un trasformatore con circa 15 Henry di induttanza primaria, probabilmente riderà e non ti prenderà sul serio. Tuttavia, la realtà è che quel trasformatore da 15 Henry funzionerà in modo eccellente con la valvola 2A3. È importante fare affidamento su informazioni affidabili e condurre prove reali per valutare le caratteristiche e le prestazioni dei trasformatori. Non bisogna farsi ingannare dalle specifiche ingannevoli o dalle simulazioni software incomplete. La vera qualità dei trasformatori può essere apprezzata solo attraverso un’attenta analisi sperimentale e una valutazione pratica delle loro prestazioni.

Quindi, per riassumere, se desiderate simulare in modo spiccio il circuito di un amplificatore valvolare utilizzando LTspice, vi consiglio di simulare sempre un’induttanza primaria di 100 Henry. Tuttavia, per quanto riguarda i miei listini, ciò che realmente conta è la banda passante che dichiaro. Posso garantire che la banda passante indicata nei miei listini, se il circuito sarà ben realizzato, sarà esattamente quella che specifico. Mi preoccupa garantire la massima trasparenza e accuratezza nelle informazioni che fornisco, al fine di facilitare le vostre decisioni di acquisto. Sono sempre disponibile a fornire ulteriori dettagli o chiarimenti sui miei prodotti. Tuttavia, rifiuto categoricamente di lasciarmi coinvolgere dai pregiudizi e dalle credenze popolari diffuse, e non sarò mai disposto a mentire solo per lusingare l’ego del cliente per promuovere un prodotto. Sono fermamente convinto che la qualità di ciò che offro sia sufficiente a parlare da sé, senza bisogno di ricorrere a artifici ingannevoli.

Per ottenere maggior chiarezza sull’argomento, vi invito a consultare nuovamente il datasheet dei trasformatori Tamura, in particolare la colonna intitolata “Primary Inductance”. Noterete che ci sono diversi trasformatori con valori di induttanza primaria che si attestano su poche decine di Henry. Questo dato è importante perché dimostra che l’induttanza primaria di un trasformatore non deve necessariamente essere elevata per ottenere un funzionamento ottimale. E guarda caso un pò che trasformatori d’uscita da 2/3k (quindi corretti per una 2A3) hanno induttanze comprese tra 15 e 18H…

Mi auguro che le informazioni fornite fin’ora siano sufficienti per evidenziare l’importanza di essere cauti riguardo a chi enfatizza eccessivamente l’induttanza primaria dei suoi trasformatori. È fondamentale stare alla larga da coloro che lanciano numeri esagerati, affermando di offrire trasformatori con valori di diverse centinaia di Henry. Tali individui potrebbero rivelarsi semplici ciarlatani, intenti unicamente a vendere i propri prodotti senza basi solide.

La risposta di Pier Aisa alla questione della simulazione dei trasformatori: Mi sono rivolto a Pier Aisa per domandargli se sapesse il motivo per cui non risulta possibile simulare correttamente un trasformatore d’uscita su LTSpice, e la sua risposta è stata questa:

Spice è un simulatore molto potente e a seconda della accuratezza dei modelli può dare risposte più o meno aderenti a quello che avviene alla realtà. Un discorso a parte riguarda i magnetici che per essere modellati in Spice hanno necessità di avere tutti i parametri parassiti che riguardano gli avvolgimenti, specialmente se si usano in ambito audio dove la banda passante e la risposta in frequenza sono determinanti per la buona riuscita di un progetto. Per la mia esperienza bisognerebbe arricchire il modello del trasformatore inserendo tutti i componenti discreti di Spice che modellano i vari parassiti e sono veramente tanti mi riferisco a induttanza dispersa induttanza di magnetizzazione capacità spira spira capacità avvolgimento avvolgimento capacità avvolgimento nucleo capacità rispetto alla massa. Da un punto di vista elettronico di conseguenza è decisamente complicato ottenere questo tipo di modello anche se si riuscisse ad eseguire delle misure proprio per identificare questi parassiti.

In passato ho modellato funzioni non lineari come sono quelli dei nuclei magnetici tramite l’elemento Spice CORE che permette di rappresentare esattamente la curva di magnetizzazione B-H ed usarla. Allego un vecchio articolo che si riferisce a orcad ma la teoria è applicabile anche a LTSpice

https://ltwiki.org/index.php?title=Main_Page
https://ltwiki.org/index.php?title=Transformers

Metodi alternativi prevedono l’uso delle sorgenti di tensione corrente comportamentali che in LTSpice si modellano con la primitiva B, E all’interno di questo blocco si possono inserire le equazioni che legano le porte e riprodurre il comportamento di un nucleo magnetico che si può ricavare dal datasheet. La modellazione di componenti è un procedimento che richiede molto tempo e me ne sono occupato in ambito universitario dopo la laurea avevamo la missione di creare dei modelli di livello 7 per i semiconduttori. Considera che normalmente il livello delle librerie è 3.

Ci sono molti metodi di estrazione parametri parassiti che passano dalla estrapolazione per interpolazione o anche con qualche aiutino empirico dalle misure con il fitting di curve. Starebbe un tema estremamente interessante sui trasformatori di uscita in campo audio che sono dei veri e propri laboratori dove sono necessari accorgimenti molto specifici.

Un pò di chiarezza sul match dell’induttanza primaria di un trasformatore

Se abbiamo due trasformatori audio sui due canali di un amplificatore e uno ha un’induttanza primaria di 10 Henry e l’altro ne ha 25 Henry, allora sicuramente abbiamo un grosso problema di abbinamento tra i canali. Tuttavia, se i due trasformatori hanno induttanze primarie leggermente diverse, ad esempio 10 Henry e 11 Henry, la differenza è insignificante e non sarà percepibile all’ascolto. È importante considerare che piccole variazioni nell’induttanza primaria possono verificarsi a causa di variazioni di temperatura o di forze meccaniche applicate sul trasformatore. Ad esempio, un trasformatore può mostrare variazioni nell’induttanza primaria quando viene riscaldato dalla mano o viene colpito leggermente con un cacciavite. Pertanto, il concetto di “match” tra trasformatori può essere esagerato. Anche se due trasformatori hanno piccole differenze nelle loro induttanze primarie, se sono stati costruiti dalla stessa persona, utilizzando lo stesso schema costruttivo e gli stessi materiali, le differenze saranno trascurabili e il loro impatto sull’audio sarà insignificante.

In conclusione, è importante considerare la corretta corrispondenza tra trasformatori audio, ma piccole differenze nell’induttanza primaria non dovrebbero essere motivo di preoccupazione o influire significativamente sul suono finale.

Riprendiamo il discorso sulla banda passante

Come ho già detto la banda passante di un trasformatore di uscita è indubbiamente un parametro importante da considerare. Rappresenta l’intervallo di frequenze in cui il trasformatore è in grado di trasmettere il segnale audio in modo fedele, senza attenuazioni significative. È importante sottolineare che la qualità di un trasformatore di uscita non si limita solo alla banda passante. Altri fattori, come l’induttanza dispersa, l’accoppiamento con la valvola utilizzata e la linearità dell’impedenza, possono influire sulla resa sonora complessiva. Pertanto, è fondamentale considerare un insieme di parametri per ottenere un’esperienza audio ottimale.

È un peccato che alcune persone sottovalutino l’importanza della banda passante o addirittura deridano chi ne parla. Ognuno ha le proprie esigenze e preferenze sonore, e ciò che può sembrare irrilevante per qualcuno potrebbe essere cruciale per un altro. È sempre consigliabile fare riferimento a dati oggettivi e considerare un ampio spettro di parametri per valutare la qualità di un trasformatore di uscita. Quindi, sì, la banda passante è un parametro rilevante, ma non dovrebbe essere l’unico fattore preso in considerazione. Una valutazione equilibrata e una comprensione approfondita di tutti i parametri coinvolti contribuiranno a ottenere il risultato desiderato in termini di riproduzione audio.

La banda passante indica semplicemente fino a quale frequenza il trasformatore può trasmettere il segnale senza una significativa riduzione di ampiezza. Tuttavia, l’attenuazione determina quanto il segnale viene ridotto lungo la banda passante. È importante sapere con quanta attenuazione il trasformatore opera a una determinata frequenza.

Ad esempio, se un trasformatore arriva a 20kHz, ma presenta un’attenuazione significativa a quella frequenza, potrebbe compromettere la fedeltà e la qualità del segnale audio riprodotto molto probabilmente anche a frequenze molto inferiori. È quindi essenziale valutare l’attenuazione del trasformatore a diverse frequenze, compresa quella massima che può trasmettere. Prendiamo ad esempio il trasformatore di alimentazione di un volgarissimo citofono. Pur essendo in grado di raggiungere i 20 kHz, è probabile che presenti un’attenuazione significativa a quella frequenza e forti attenuazioni e distorsioni anche a frequenze inferiori. Di conseguenza, non sarebbe adatto per costruire un amplificatore ad alta fedeltà, in quanto comprometterebbe la riproduzione accurata delle frequenze desiderate. 

L’attenuazione, misurata in decibel (dB), indica la riduzione di potenza del segnale in uscita ad una certa frequenza. Un’attenuazione di 3dB corrisponde a una potenza dimezzata, ed è uno standard comunemente accettato per molti scenari audio. Tuttavia, l’attenuazione minima percepibile dall’orecchio umano è di 1dB, ed è considerata uno standard di riferimento per coloro che cercano un’elevata qualità audio. Pertanto, se si desidera un amplificatore di alta fedeltà, è importante considerare l’attenuazione e cercare di mantenere valori minimi, garantendo così una riproduzione più accurata delle frequenze desiderate.

Inoltre, quando si afferma che un amplificatore arriva a 20kHz con un’attenuazione di -1dB, non significa che il segnale subisca un crollo netto esattamente a quella frequenza. Piuttosto, a seconda dei casi, potrebbe iniziare un lento processo di attenuazione graduale che inizia, ad esempio, dai 5kHz e continua fino a raggiungere -1dB a 20 kHz. Ciò comporta che nel vostro amplificatore sarà presente un filtro graduale che riduce progressivamente le frequenze alte, simile a quanto si otterrebbe con un equalizzatore che abbassa gradualmente le levette, partendo dai medi e arrivando agli acuti.

Nessuno sa cosè la rotazione di fase: Nell’ambito dell’audio, la rotazione di fase è un concetto fondamentale che può influenzare significativamente la qualità della riproduzione sonora. Comprendere l’importanza della rotazione di fase e il suo legame con la banda passante è essenziale per ottenere un’esperienza d’ascolto ottimale. La rotazione di fase si riferisce alla variazione dell’angolo di fase di un segnale audio al variare della frequenza. In parole semplici, significa che le diverse componenti di frequenza di un segnale audio possono essere ritardate rispetto ad altre. La rotazione di fase è misurata in gradi ed è rappresentata graficamente da una curva che mostra l’angolo di fase in funzione della frequenza.

Relazione tra rotazione di fase e banda passante: La rotazione di fase è strettamente correlata alla banda passante di un sistema audio. Un sistema audio ideale dovrebbe riprodurre tutte le frequenze senza alcuna alterazione nella rotazione di fase. Tuttavia, nella pratica, molti componenti audio, come amplificatori o altoparlanti, possono introdurre delle rotazioni di fase indesiderate.

Effetti negativi della rotazione di fase indesiderata: La presenza di una rotazione di fase indesiderata può avere conseguenze deleterie per un buon ascolto. Innanzitutto, può causare una distorsione del suono. Inoltre, la rotazione di fase può influire sulla coerenza temporale del suono. Quando i diversi componenti di un segnale audio sono sfasati, l’immagine sonora può risultare dispersa e meno focalizzata. Ciò si traduce in una mancanza di precisione nella posizione degli strumenti musicali nell’immagine stereo o nella mancanza di una scena sonora tridimensionale ben definita. 

Inoltre, è importante considerare l’interazione tra le rotazioni di fase e la controreazione all’interno dei finali di potenza. Questa interazione è una delle principali cause delle brutte distorsioni che possono affliggere tali amplificatori. Una buona progettazione del trasformatore e del circuito di amplificazione, in grado di garantire una banda passante estesa, può contribuire ad evitare molti di questi problemi. Molti progettisti invece cercano di risolvere il problema eliminando direttamente la controreazione. 

Per chi mi da del “pipistrellone”: Purtroppo, come accade spesso nel mondo online, ci sono individui che si illudono di essere esperti in tutti i campi e che deridono coloro che hanno una comprensione più approfondita di determinati argomenti. Su siti web di dubbia attendibilità e sui social media, è comune trovare commenti insulsi riguardanti la banda passante degli amplificatori e dei trasformatori. Alcuni sostengono che raggiungere i 20 kHz sia più che sufficiente, poiché l’orecchio umano non può percepire frequenze superiori. Altri ironizzano dicendo che stiano cercando di organizzare “concerti per pipistrelli”, sminuendo così l’importanza di amplificatori e trasformatori che superano la frequenza di 20kHz.

Queste persone, purtroppo, non hanno mai compreso il vero comportamento delle rotazioni di fase in relazione alla banda passante di un amplificatore. Si limitano a sorridere in modo sciocco, ignorando il fatto che ci sono persone che si impegnano a produrre trasformatori capaci di emettere ultrasuoni, non perché siano udibili all’orecchio umano, ma perché l’interazione tra la banda passante e le rotazioni di fase può avere un impatto sulla qualità generale dell’audio riprodotto.

La verità è che la banda passante estesa e una risposta in fase accurata possono contribuire a ottenere un’esperienza d’ascolto più ricca e dettagliata. Anche se molti adulti possono non essere in grado di percepire frequenze superiori a 15 kHz, ciò non significa che tali frequenze o quelle inferiori (ben udibili) non siano già compromesse da forti rotazioni di fase. Pertanto, investire in trasformatori e amplificatori che superano la soglia dei 20 kHz può contribuire a migliorare l’accuratezza e la fedeltà della riproduzione audio, anche se tali frequenze non sono udibili direttamente dall’orecchio umano lo sono invece le rotazioni di fase che vengono introdotte a frequenze molto più basse. In conclusione, è importante ignorare le insulse derisioni di coloro che sottovalutano l’importanza della banda passante estesa negli amplificatori e nei trasformatori. Chi si impegna a produrre componenti audio di alta qualità e a comprendere il ruolo delle rotazioni di fase sa bene che superare i limiti convenzionali può portare a miglioramenti significativi nell’esperienza d’ascolto complessiva. Non lasciamoci influenzare dalle superficiali critiche di chi ha una visione limitata e cerchiamo sempre di approfondire la nostra conoscenza per apprezzare appieno le sfumature della riproduzione audio di alta qualità.

Vediamo in questa figura un trasformatore di uscita di bassa qualità, nel grafico in giallo la banda passante con scala di 5db ogni quadretto, mentre in azzurro la rotazione di fase con scala di 50 gradi ogni quadretto:

A) Possiamo vedere una banda passante di 15Hz – 35khz -5dB … partendo da 10hz la rotazione di fase fa 100gradi fino a 1khz, e poi ulteriori 50gradi, gradualmente fino a 20khz. Ora vediamo sotto un trasformatore a larga banda passante prodotto da SB-LAB, dello stesso tipo e per la stessa valvola come si comporta:

B) Qui vediamo una banda passante di 10Hz -2dB – 180khz -3dB … Partendo da 10hz la rotazione di fase di 50 gradi è già quasi pareggiata a 100Hz (non 1khz), prosegue pressochè piatta fino iniziando a degenerare poco prima dei 10khz (invece che a 1khz) e arriva a 50 gradi di rotazione alla ragguardevole frequenza di 100khz.

In questo articolo (clicca qui per leggerlo), ho analizzato dettagliatamente un caso in cui un amplificatore presentava problemi di rotazione di fase. Nel contesto specifico, i trasformatori utilizzati erano di mia produzione, ma lo schema elettrico del circuito presentava difetti di progettazione che provocavano rotazioni di fase con conseguenze negative sulla qualità complessiva della riproduzione sonora. Nel corso dell’articolo, ho dedicato particolare attenzione alla risoluzione di questi problemi di fase, apportando modifiche mirate al circuito. Ho dimostrato in modo convincente le notevoli differenze che si possono ottenere con semplici modifiche, offrendo un’analisi approfondita dei risultati ottenuti.

Infine, è importante sottolineare che quando un trasformatore ha una banda passante molto ampia, significa che le sue capacità parassite sono ridotte al minimo. Questa riduzione delle capacità parassite contribuisce ad una significativa attenuazione di un fenomeno noto come “ringing”. Il ringing si manifesta sotto forma di oscillazioni smorzate che si formano sui fronti d’onda del trasformatore, alla frequenza di risonanza. Per visualizzare il fenomeno del ringing su un trasformatore audio, si può applicare un segnale di onda quadra al suo ingresso, come illustrato di seguito:

Quelle che seguono sono 2 esempi di ringing tipici in trasformatori di media qualità:

Quella che segue è l’immagine del ringing di un trasformatore di ottima qualità, ad alta banda passante:

Vediamo ad esempio questa quadra a 1khz di un trasformatore SB-LAB…

A la stessa quadra emessa da un trasformatore di un’amplificatore made in cina…

Naturalmente, durante l’ascolto con un amplificatore si riproduce musica e non onde quadre. Le onde quadre vengono utilizzate durante le misurazioni per evidenziare eventuali difetti, ma tali difetti si manifestano anche durante la riproduzione musicale. Ogni volta che si verifica un fronte di salita o di discesa nel segnale, si genera un certo livello di disturbo che si sovrappone al segnale audio. Pertanto, coloro che denigrano l’uso degli strumenti affermando che l’orecchio è l’unica cosa che conta non hanno molta base, perché se si osservano tali disturbi sugli strumenti di misurazione, è sicuro che anche a livello uditivo si possono percepire.

Un valido motivo per sovradimensionare i nuclei e usare lamierini EI invece di altri nuclei

Un altro tipo di critica che ho ricevuto riguardo ai miei trasformatori è legata alle loro dimensioni. Questo argomento è stato discusso anche precedentemente, ma desidero chiarire che il nucleo di un trasformatore ha una limitazione nella sua capacità di lavorare ad alte frequenze, generalmente fino a circa 1 kHz o poco oltre. Oltre questa frequenza, a causa delle perdite per isteresi, il nucleo non riesce a seguire i rapidi cambiamenti del segnale.

Tuttavia, le frequenze al di sotto di questo punto di cutoff possono essere influenzate dal nucleo del trasformatore. Affinché un trasformatore suoni bene, è importante che lavori a bassa induzione, in modo da operare in una regione lineare della sua curva di isteresi. Se il trasformatore funziona al di fuori di questa regione, possono essere introdotte aromiche dispari nel segnale audio, alterando la qualità della riproduzione.

L’effetto udibile tra un trasformatore di piccola sezione e uno più grande può manifestarsi come un suono più sporco. È per questo motivo che di solito preferisco utilizzare nuclei a lamierini comuni, come quelli del tipo EI, nonostante siano spesso disprezzati da alcuni. Questi nuclei non hanno permeabilità magnetica estremamente elevata e presentano perdite maggiori rispetto a nuclei come quelli a doppia C o toroidali. Tuttavia, è proprio grazie a queste caratteristiche “difettose” che riescono a funzionare e suonare meglio.

I nuclei a lamierini comuni, come quelli di tipo EI, sono più facili da far lavorare in una regione lineare della loro curva di isteresi, che è più progressiva rispetto a quella dei nuclei ad alta permeabilità come quelli toroidali. I nuclei toroidali, infatti, hanno una curva di isteresi molto ripida e trovano difficoltà nel mantenere una risposta lineare, soprattutto quando devono sopportare correnti continue volute (come nel caso degli amplificatori single-ended) o non volute (come piccoli sbilanciamenti del bias negli amplificatori push-pull). Anche i nuclei a doppia C risentono in misura minore di queste problematiche. In conclusione, ho scelto di utilizzare nuclei a lamierini comuni come quelli di tipo EI per garantire un suono di alta qualità. Nonostante le dimensioni possano essere maggiori rispetto ad altri tipi di nuclei, questi trasformatori offrono prestazioni sonore migliori grazie alla loro capacità di lavorare in una regione lineare della curva di isteresi, fornendo un suono più pulito e godibile.

Attenzione a chi dichiara dati falsi o incompleti e altre cose a cui stare attenti
Altre pratiche discutibili utilizzate da alcuni produttori di trasformatori che non pongono la necessaria cura sulla qualità del loro lavoro.

Molto spesso, si può notare che tutti i trasformatori nel listino di un produttore presentano bande passanti dichiarate con tagli perfetti, spesso in modo stereotipato come 20Hz/20kHz – 30Hz/30kHz, e così via. Tuttavia, è importante considerare che durante la produzione di un trasformatore, ottenere tagli precisi e perfetti è un’impresa difficile, soprattutto quando si tratta di trasformatori di differente fattura. È quindi improbabile che tutti i trasformatori raggiungano esattamente i 30kHz, ma potrebbero invece variare leggermente, come uno che arriva a 29kHz o un altro che raggiunge i 34kHz.

Altro aspetto da tenere in considerazione sono le attenuazioni non dichiarate. Quando viene specificato un limite di banda passante come 30Hz-30kHz, è altrettanto importante fornire informazioni sulla misura di attenuazione in decibel e, eventualmente, sulla potenza a cui è stata effettuata la misura. Senza tali dati, la dichiarazione sulla banda passante risulta priva di significato e di rilevanza pratica.

Altri mostrano le sole onde quadre ma è fondamentale comprendere che la risposta alle sole onde quadre non rappresenta un indicatore esaustivo della qualità del trasformatore. Sebbene l’assenza o la limitata presenza di ringing indichi che le componenti risonanti sono basse e al di fuori della gamma udibile, tale informazione da sola non è sufficiente per valutare la qualità complessiva del trasformatore. Altri aspetti come l’attenuazione alle diverse frequenze, la linearità del segnale e la risposta alle diverse dinamiche musicali sono altrettanto importanti nella valutazione dell’affidabilità e della resa sonora del trasformatore.

In conclusione, è fondamentale prestare attenzione ai produttori che adottano pratiche discutibili nel fornire informazioni sui loro trasformatori. L’accuratezza e la completezza delle specifiche tecniche sono cruciali per valutare correttamente la qualità e le prestazioni di un trasformatore, e fare affidamento solo su dichiarazioni superficiali può portare a decisioni errate e a risultati sonori deludenti.