Misurare correttamente filtri passivi, crossover e trasformatori richiede non solo strumentazione adeguata, ma anche una sorgente di potenza in grado di pilotare carichi reali senza introdurre limitazioni o distorsioni significative. I generatori di funzioni e gli strumenti da banco, da soli, spesso non sono sufficienti quando si devono caratterizzare dispositivi passivi pensati per lavorare a potenze non trascurabili.

In questo articolo mostro come un comune amplificatore a transistor, oggi facilmente reperibile sul mercato dell’usato, possa essere riutilizzato come amplificatore di servizio all’interno di un set di misura. Abbinato a un oscilloscopio con generatore di funzioni integrato, diventa uno strumento efficace per rilevare la risposta in frequenza di traslatori di impedenza, filtri passivi e crossover, con risultati affidabili e direttamente confrontabili con le condizioni di funzionamento reali.

Questa soluzione ci permetterà di ottenere risultati precisi e affidabili nella caratterizzazione e nell’analisi di tali dispositivi. Non solo daremo nuova vita a un vecchio amplificatore trascurato, ma utilizzeremo la sua potenza rinnovata per esplorare le proprietà dei traslatori di impedenza e dei filtri.

Ci sono moltissimi di questi amplificatori a transistor degli anni ’90, spesso disponibili a prezzi molto convenienti su Internet e nei mercatini dell’usato. Personalmente, ho acquistato questo per 50€. Per ciò che volevo realizzare, era perfetto. L’obiettivo principale è ottenere misure precise dei filtri crossover e dei traslatori di impedenza, ma anche di trasformatori d’uscita utilizzando un set di misura a banco. Per questo, è necessario non solo disporre degli strumenti di misura adeguati, ma anche di un amplificatore a stato solido in grado di fornire la potenza necessaria all’oggetto sotto test. La qualità sonora dell’amplificatore non è fondamentale, l’importante è che sia in grado di erogare una certa potenza.

Nella foto sopra è mostrato il Konig AMP 2004. Come si può notare dalla figura sottostante, la sua circuitazione è essenziale e minimale. Non ci sono luci colorate lampeggianti, controlli di tono o filtri, ma solo un amplificatore di potenza puro, privo di elementi superflui che potrebbero interferire con il segnale. Questo tipo di amplificatore è ideale per essere utilizzato all’interno di un set di misura, poiché non richiede modifiche per adattarsi a tale scopo. Dopo una bella pulita con compressore e spray disossidante è pronto ad essere usato.

Ho dato una misurata alla sua risposta in frequenza, praticamente una linea piatta fino a circa 100k. Anche la risposta in fase è ottima.

In queste foto si vede mentre lo utilizzo per la misura di un traslatore di impedenza di cui parlo in un altro articolo.

 

Ha boccole per gli altoparlanti a banana che offrono la possibilità di utilizzare anche il filo spellato, a differenza di certe orribili boccole con pulsanti che rischiano di causare cortocircuiti o rompersi. Inoltre, dispone di ingresso ai 2 canali sia con jack mono che con connettori RCA, il che è molto comodo per interfacciarsi con il generatore di funzioni.

Per l’acquisizione dei grafici di banda passante di un filtro o di un trasformatore uso un oscilloscopio digitale a 2 canali con generatore di funzioni digitale integrato, chiamato DDS. Durante la misura della banda passante il DDS emette uno sweep di frequenza. La prima sonda va collegata all’ingresso dell’oggetto in misura, mentre la seconda sonda va collegata all’uscita dell’oggetto in misura. Ipotizziamo di dover misurare un trasformatore traslatore di impedenza, inteso qui come trasformatore passivo di adattamento di impedenza, talvolta indicato come transmission line. La connessione sarà quindi questa:

Da sinistra a destra abbiamo il segnale di sweep generato dal DDS che entra nell’amplificatore, il quale fornisce potenza al traslatore TR. Quest’ultimo si interfaccia con un carico resistivo. Le due sonde S1 e S2 sono collegate rispettivamente all’ingresso e all’uscita di TR. Il grafico che risulterà sarà calcolato per differenza tra S1 e S2 e rappresenterà quindi la sola risposta in frequenza di TR. Non ha importanza quale sia la risposta in frequenza dell’amplificatore, purché questo sia in grado di fornire potenza. Al posto di TR potrebbe esserci, ad esempio, un filtro di crossover di una cassa, e con questo sistema sarà possibile effettuare diverse misure anche sui crossover.

Vediamo ora il test di un traslatore di impedenza con questo set di misura

Mi è stato chiesto di prototipare dei traslatori di impedenza da 100 Watt, con 16 ohm di ingresso e 2 ohm di uscita, per poter accoppiare dei subwoofer da 2 ohm a un amplificatore a stato solido che vorrebbe vedere un carico di 16 ohm e non può pilotare direttamente un carico da 2 ohm senza rischiare il guasto. Ho avvolto il campione e l’ho testato con il set di misura appena presentato.

E questa è la risposta in frequenza del traslatore…

Quadra a 1 kHz

Il set di misura funziona perfettamente. Spero quindi di aver dato qualche idea di riciclo a qualche lettore che potrebbe avere in cantina uno di questi vecchi amplificatori e non sapere cosa farsene. Con un minimo di metodo e una strumentazione adeguata, anche hardware considerato obsoleto può diventare un valido strumento di misura.

Misura della banda passante di un trasformatore d’uscita collegato a rovescio

Un metodo pratico per misurare la banda passante di un trasformatore d’uscita consiste nel collegarlo “a rovescio”, ovvero pilotando il secondario invece del primario. In questo caso il secondario da 8 ohm viene collegato all’uscita dell’amplificatore di servizio, mentre sul primario si applica una resistenza di carico avente lo stesso valore della resistenza interna della valvola che, in condizioni reali, dovrebbe pilotare quel trasformatore. Il principio è quello di ricreare il più possibile le condizioni di lavoro dinamiche del trasformatore, pur operando a bassa potenza e in sicurezza relativa.

Questo metodo fornisce risultati abbastanza prossimi alla realtà nel caso dei trasformatori push-pull, dove l’assenza della componente continua non rappresenta un limite significativo. La risposta in frequenza ottenuta, soprattutto alle medie e alte frequenze, è generalmente attendibile e permette di valutare correttamente il comportamento del trasformatore in banda audio. Nel caso dei trasformatori single ended, invece, la misura risulta inevitabilmente parziale: non essendo possibile iniettare la componente continua di magnetizzazione, si ottiene una buona indicazione del limite superiore della banda passante, ma non un quadro realistico del comportamento alle basse frequenze, che dipende in modo critico dal punto di lavoro in continua. Per i trasformatori single ended rimane quindi valido l’uso di un tester dedicato che consenta di simulare correttamente le condizioni di polarizzazione.

Single Ended	Push Pull

È fondamentale prestare la massima attenzione durante queste misure. Pilotando il trasformatore dal secondario, ai capi del primario possono svilupparsi tensioni molto elevate, potenzialmente pericolose sia per l’operatore sia per la strumentazione. Occorre evitare di applicare livelli di segnale eccessivi e verificare sempre che le sonde dell’oscilloscopio e gli strumenti collegati siano adeguati alle tensioni presenti, per non rischiare danni agli strumenti o situazioni di pericolo personale.

Amplificatori poco adatti a questi utilizzi

Non tutti gli amplificatori sono adatti a essere utilizzati come amplificatori di servizio in un set di misura. I primi da evitare sono quelli che definisco, in modo volutamente goliardico, gli “alberi di Natale”.

Amplificatori plasticosi da supermercato, pieni di luci colorate, display, effetti sonori, equalizzazioni preimpostate, DSP e filtri di ogni tipo. Questi apparecchi non nascono come amplificatori di potenza lineari, ma come prodotti di intrattenimento, e il segnale attraversa spesso catene di elaborazione digitale che possono alterare in modo imprevedibile ampiezza e fase. Utilizzarli in un set di misura significa introdurre variabili non controllabili che falsano facilmente i risultati.

Un’altra categoria poco indicata è quella degli amplificatori in classe D o PWM. In molti casi, durante le misurazioni di banda passante, questi amplificatori fanno emergere false risonanze o artefatti legati alla frequenza di commutazione del chip e ai filtri di uscita. Tali componenti ad alta frequenza possono comparire nei grafici come anomalie che non appartengono all’oggetto sotto test, rendendo difficile distinguere il comportamento reale del dispositivo misurato da quello dell’amplificatore stesso.

Infine, è bene prestare attenzione agli amplificatori che non hanno il morsetto negativo dell’altoparlante riferito a massa. In queste configurazioni, tipiche di alcune topologie a ponte o di finali particolari, il collegamento diretto con la strumentazione di misura può creare problemi di interfacciamento o addirittura situazioni pericolose per gli strumenti. Senza adeguati accorgimenti, come sonde differenziali o isolamenti specifici, questo tipo di amplificatore non è consigliabile per misure di banda passante affidabili, o quanto meno scomodo da utilizzare.