Lo stadio d’uscita di un sistema sonoro è costituito da un amplificatore
di potenza che trasmette il segnale ad un altoparlante. Il primo, essendo
alimentato solitamente con un’alimentazione duale (tra +V e -V) può
erogare verso il carico (la cassa) un segnale con una dinamica massima
pari appunto a +/- V. L’altoparlante, nonostante sia un pratica una bobina,
cioè un carico induttivo, è opportunamente compensato per
comportarsi, nella banda di frequenze d’utilizzo, come un carico resistivo
R da 2, 4 o 8 Ohm a seconda dei modelli.
Ora, la potenza massima erogabile sul carico si calcola supponendo di
trasmettere un segnale sinusoidale di ampiezza massima pari a quella delle
alimentazioni (dato che l’amplificatore non può erogare un segnale
maggiore). La potenza è espressa dall’integrale del quadrato del
segnale in tensione, diviso per la resistenza, cioè
ed è facile verificare come esso valga V2/2R. Questa
è la potenza RMS (PRMS) dell’amplificatore, ed è
quella normalmente riportata sui fogli tecnici dei produttori di integrati
e di altoparlanti; il suo valore massimo è imposto dal calore massimo
che l’amplificatore può dissipare mentre funziona e dalla tensione
massima delle alimentazioni oltre la quale i transistori interni si bruciano,
o dalla corrente massima che può scorrere nelle bobine prima di
avere un deterioramento per surriscaldamento o per rottura delle parti
in movimento.
Talvolta, per ragioni che devo confessare mi sfuggono totalmente, i produttori
di impianti audio usano riportare delle diverse definizioni di potenza,
e in particolare la potenza musicale (Pmus) e quella picco-picco
(Pp-p). Tra di esse valgono le seguenti relazioni:
Pp-p=2Pmus=4PRMS
La potenza musicale è quella generata da un’onda quadra di pari
frequenza e ampiezza della sinusoide di riferimento, usata per il calcolo
della potenza RMS; la giustificazione del suo uso è che essa è
in realtà la massima potenza che l’impianto può erogare.
Quale dato guardare? In realtà, visto che essi sono legati da
strette relazioni matematiche, puoi scegliere di guardare quello che preferisci,
pur di confrontare tra loro impianti usando lo stesso metro di paragone.
Mi permetto invece di farti notare come la potenza non sia affatto un
buon criterio per giudicare la qualità di un sistema d’alta fedeltà:
essa esprime solo quanto intenso sarà il suono che puoi emettere,
ma non se esso sarà riprodotto fedelmente o distorto. Per altro,
almeno che tu non abiti in una casa isolata, ben difficilmente potrai
sfruttare 2-300 Watt RMS senza scatenare le ire dei vicini di casa!
Ben più significativo è riferirsi ad altri parametri quali
la distorsione armonica totale (THD – Total Harmonic Distortion) o la
banda a +/- 3 db. Questi due dati servono a valutare (seppure in modo
un po’ approssimativo) le non linearità del sistema.
La banda a +/-3 db dice in quale campo di frequenze il segnale emesso
viene attenuato di un fattore minore di 2 rispetto alla frequenza nella
quale l’amplificatore ha il maggior guadagno. Essa deve comprendere tutto
lo spettro udibile (da 20Hz a 20kHz) per non produrre apprezzabili attenuazioni
di alcuni suoni.
La distorsione armonica totale tenta invece di dire di quanto, a causa
delle non linearità dell’amplificatore, un segnale puro venga distorto:
a tal fine si introduce nel sistema una sinusoide, di solito alla frequenza
di 1kHz, e si misura quanta potenza viene trasmessa in uscita alla medesima
frequenza e quanta nelle armoniche superiori (2,3,4,… kHz) in quanto si
può dimostrare che un sistema perfettamente lineare genererà
solo la frequenza base, mentre le non linearità provocheranno un
trasferimento di potenza verso le frequenze superiori (percepito dall’orecchio
come una distorsione). Quanto minore è questo dato, tanto migliore
è l’impianto, ed un dato accettabile deve essere inferiore all’1%
della potenza d’ingresso. Faccio notare anche che la THD non si misura
mai con il segnale avente la massima potenza erogabile, ma restando almeno
un fattore 2 al di sotto, dato che ai limiti della dinamica tutti gli
amplificatori distorcono in modo considerevole. Se dunque vedo, per es.,
che un sistema Hi-Fi eroga 100W RMS ed ha una THD dello 0,5% a 30W, significa
che potrò al massimo erogare 100W, ma se voglio una buona resa
sonora dovrò aggirarmi sui 30W.
L’unica ragione per andare alla ricerca di impianti d’alta potenza, per
un audiofilo che non voglia mettere alla prova le finestre della propria
abitazione, è che gli impianti d’alta potenza consentono di solito
di ottenere suoni puri e poco distorti a potenze medio-basse (ma anche
qui attenzione, i finali di classe D, che data la bassa dissipazione di
calore consentono elevate potenze d’uscita, non hanno mai prestazioni
eccellenti sotto questo aspetto!).